Sicherheit gegen Entladungen in Produktionsanlagen

Vermeidung gefährlicher elektrostatische Entladungen in Produktionsanlagen

In allen industriellen Bereichen, in denen brennbare Flüssigkeiten oder feinkörnige, brennbare Schüttgüter abgefüllt, vermischt oder verladen werden, kann es zur Bildung explosionsfähiger Atmosphären kommen. Tatsächlich sind solche Entladungen allgegenwärtig. Was jedoch im täglichen Leben meist harmlos abläuft, kann im industriellen Umfeld  zu verheerenden Folgen führen – etwa wenn Transportbänder für dauerhafte Reibung sorgen. Eine Erdungstechnik zur Risikominimierung ist daher elementar.

Welche Zündgefahr im realen Anwendungsfall aus unkontrollierten Entladungen resultiert, hängt von ihrer Form und der abgegebenen Energie ab. Meist unterscheidet man dabei in:

  • Büschelentladungen treten auf, wenn sich aufgeladene Objekte aus isolierendem Material leitfähigen Objekten nähern. Wegen der vergleichsweise geringen Energiedichte lässt sich diese Entladungsform durch die gezielte Verringerung der isolierenden Oberflächen auf ein nicht-zündfähiges Maß reduzieren.
  • Eine ebenfalls relativ geringe Zündgefahr geht von Koronaentladungen aus, welche sich ab Feldstärken von 3 MV/m an scharfen Kanten oder Ecken leitfähiger Materialien bilden können.
  • Als Funkenentladung bezeichnet man die schlagartigen Entladung zwischen zwei aufgeladenen Objekten. Diese gilt als häufigste elektrostatische Zündquelle und wird durch die Erdung aller leitfähigen Objekte vermieden.
  • Zu der energiereichsten Entladungsart zählt die Gleitstielbüschelentladung, die typischerweise an dünnen isolierenden Materialflächen wie Folien oder Beschichtungen auftritt. Werden die durch Reibung entstehenden hohen Energiemengen bei einer plötzlichen Entladung freigesetzt, sind sie im Stande, alle explosionsfähigen Atmosphären auf Basis von brennbaren Flüssigkeiten, Gasen oder Stäuben zu zünden.
  • Zur fünften, industrierelevanten Entladungsart, der Schüttgutkegelentladung, kommt es bei der Befüllung von Silos mit hochaufgeladenem, isolierendem Schüttgut. Die Stärke der Entladungen, die zwischen dem oberen Teil des Schüttkegels und leitenden Silowandungen erfolgt, hängt maßgeblich von der Korngröße, Leitfähigkeit und Einfüllgeschwindigkeit des Schüttgutes ab. (Stephan Schultz, R. Stahl, in Fachzeitschrift „PROCESS“, 7/2021)

Sowohl zur Vermeidung als auch der sicheren Ableitung gefährlicher elektrostatischer Potenziale nennen dieNorm „EN IEC 600792“ sowie  die „Technische Regel für Gefahrstoffe 727“ eine Reihe verschiedener Empfehlungen und Vorschriften. Dabei schreiben die Regelwerke für alle leitfähigen Betriebsmittel und Objekte die Erdung beziehungsweise einen Potenzialausgleichs-Anschluss zwingend vor, um eine Aufladung auf ein ungefährliches Maß zu beschränken. Die elektrostatische Erdung gilt dann als gewährleistet, wenn der Widerstand für Gegenstände und Materialien zur Erde weniger als ein Mega-Ohm beträgt.

Abnutzung und Wartung beachten!

Grundsätzlich lässt sich die vorgeschriebene elektrostatische Erdung mit Hilfe einfacher Kabel und geeigneter Zangen realisieren. Doch besonders in Bereichen, in denen mobile Behältnisse wie etwa Tanklaster, Kesselwagen oder FIBC („Flexible Intermediate Bulk Container“) mit brennbaren Stoffen befüllt oder entleert werden, sind passive Erdungen risikobehaftet. Durch häufiges An- und Abklemmen der Zangen, schleifenden Bodenkontakt oder versehentliches Überrollen der Leitungen mit Fahr­zeugen unterliegen die Komponenten hohen mechanischen Belastungen. Dabei können bereits kleine Beschädigungen der Kabel oder Kontaktelemente eine Sicherheitseinrichtung wirkungslos machen.

Zudem führen Korrosion, Verschmutzung oder Beschichtungen zu Beeinträchtigungen der Leitfähigkeit zwischen Zangen und dem zu erdenden Objekt. Bei passiven, sprich, nicht aktiv überwachten Erdungen besteht zudem die Gefahr, dass Unterbrechungen der ableitenden Verbindung unentdeckt bleiben.

Auch wenn die Überwachung fest installierter Erdungsverbindungen bisher keine vordringliche Sicherheitsmaßnahme war, kommt diesem Thema durch den Trend der Anlagen-Modularisierung eine wachsende Bedeutung zu. Für Anlagen, die eine Vielzahl geerdeter Applikationen wie Abfüll- und Mischstationen nutzt oder über Rohrsysteme verbundene Maschinen betreibt, wird es daher zur Notwendigkeit.

➤ Die englische Fassung lesen Sie hier!

Foto:  Jens Rother

 

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