Jeder, der für die Sicherheit von Mitarbeitern, Kollegen, Anlagen und Sachwerten verantwortlich ist, steht bei der Schaffung einer sicheren Arbeitsumgebung vor der nicht immer leicht zu lösenden Aufgabe, bestimmen zu müssen, ob die Produktions- und Bearbeitungsprozesse einer Anlage die Gefahr einer elektrostatischen Funkenentladung in einer entzündlichen oder brennbaren Atmosphäre in sich tragen.

Statische

Die Elektrostatik ist ein detailreiches Fachgebiet, das für die meisten für uns wie eine Geheimwissenschaft wirkt, zu der nur Akademiker und erfahrene Prozesssicherheitsberater Zugang haben. Da elektrostatische Zündgefahren auf „atomarer Ebene“ auftreten, ist es naturgemäß schwierig, sich vorzustellen, wie und warum elektrostatische Ladungen in Branchen, in denen regelmäßig brennbare und entzündliche Produkte verarbeitet werden, eine Gefahr darstellen. Es gibt so viele Variablen, die bei der Elektrostatik eine Rolle spielen, dass es fast unmöglich ist, die tatsächlichen Auswirkungen dieser Parameter im Kontext der Gefahrenabwendung vorherzusagen, ohne kontrollierte Laborversuche durchzuführen, um festzustellen, ob ein bestimmter Prozess zündfähige elektrostatische Entladungen hervorrufen kann.

Wenn man bedenkt, dass durch Laufen auf einem Teppich 35.000 Volt (35 kV) an einem Menschen entstehen können, wird deutlich, wie normale, tagtäglich ablaufende Prozesse Spannungen von weit über 10.000 Volt (10 kV) erzeugen können. Bei einem kleinen Objekt wie einem Metalleimer mit einer typischen elektrischen Kapazität von 20 Picofarad beträgt die für eine Entladung bei 10 kV verfügbare Gesamtenergie 1 mJ. Dieser Wert liegt über der Mindestzündenergie der meisten entzündlichen Dämpfe. Im größeren Maßstab betrachtet liegt die Zündenergie, die bei 10 kV an einem Menschen entsteht, bei ca. 10 mJ. Im Rahmen von Produktionsschritten, bei denen Pulverstoffe transportiert werden, können an Teilen des Fördersystems leicht Spannungen in der Größenordnung von 1.000 kV entstehen. Tanklastzüge, die befüllt werden, können eine Zündenergie von bis zu 2000 mJ aufweisen.

Die Untersuchung und Bestimmung der Spannungswerte, die als Folge dieser Ladungsmechanismen entstehen können, ist zeit- und kostenaufwändig. Verkompliziert wird das Ganze durch die Tatsache, dass zündfähige elektrostatische Entladungen in unterschiedlicher Form auftreten können, von Funkenentladungen über Gleitstielbüschelentladungen und Schüttkegelentladungen bis hin zu Koronaentladungen. Die Beurteilung, Bestimmung und Kombination dieser Variablen für eine in sich geschlossene Überprüfung einer potentiellen Gefahr ist keineswegs einfach.

Nach welchen Normen sollte ich mich beim Schutz gegen elektrostatische Ladungen in zündfähigen Atmosphären richten? 

Glücklicherweise gibt es mehrere international anerkannte Normen, die eine Anleitung zur Einschränkung elektrostatischer Gefahren beinhalten und die für den Arbeitsschutz verantwortlichen Personen in die Lage versetzen, das Risiko zündfähiger elektrostatischer Entladungen zu minimieren. Das Bedienpersonal in explosionsgefährdeten Bereichen, das die Einhaltung dieser Normen nachweislich praktiziert, wird bei der Schaffung einer sicheren Arbeitsumgebung und der Verhinderung der Zündung zündfähiger Atmosphären sehr gute Ergebnisse erzielen. Zu den umfassendsten Normen gehören:

NFPA 77: Recommended Practice on Static Electricity (2007). (Empfehlungen für den Umgang mit statischer Elektrizität)

Cenelec CLC/TR 60079-32-1: “Explosive atmospheres – Part 32-1: Electrostatic hazards, guidance (2015). (Explosionsgefährdete Atmosphäre – Teil 32-1: Elektrostatische Gefährdungen – Leitfaden).

API RP 2003: Protection against Ignitions Arising out of Static, Lightning and Stray Currents (2008). (Schutz gegen Zündung durch elektrostatische Entladungen, Blitze und Streuströme)

API RP 2219: Safe Operation of Vacuum Trucks in Petroleum Service (2005). (Sichere Nutzung von Vakuumtankwagen in der Mineralölindustrie)

Diese Normen, und ganz besonders NFPA 77 und CLC/TR: 60079-32-1, beschreiben eine Reihe von Prozessen, bei denen elektrostatische Ladungen entstehen können, z. B. beim Materialfluss durch Rohrleitungen und Schläuche, beim Befüllen und Entleeren von Tanklastzügen oder Eisenbahnkesselwagen, beim Befüllen von und bei der Produktentnahme aus mobilen Tanks, Fässern und Behältern, beim Befüllen und Reinigen von Vorratsbehältern, beim Mischen, Verschneiden und Rühren, beim Transport von Pulvern sowie bei zahlreichen anderen Aktivitäten. Die Norm API RP 2003 befasst sich mit dem Befüllen von Tanklastzügen, Eisenbahnkesselwagen und Vorratsbehältern sowie mit allgemeinen Tätigkeiten im Zusammenhang mit Mineralölprodukten. Die Norm API RP 2219 beinhaltet eine detaillierte Anleitung für den Schutz von Vakuumtankwagen gegen elektrostatische Gefahren.

In all diesen Normen werden die Faktoren genannt, die für die Einschränkung elektrostatischer Gefahren eindeutig identifiziert und kontrolliert werden können. Diese Kontrollen sind in der Regel von den folgenden Punkten abhängig:

  • Verhinderung der elektrostatischen Aufladung von Anlagenteilen, Personen und transportierten Substanzen.
  • Kontrolle des Prozesses zur Minimierung der Erzeugung von elektrostatischen Ladungen.

NFPA 77 (5.1.10) besagt, dass der Übergang eines einzigen Elektrons in 500.000 Atomen ausreicht, um Spannungen zu erzeugen, die über genug Energie zur Zündung entzündlicher Atmosphären verfügen.

Als primäre Schutzmaßnahme gegen elektrostatische Gefahren werden in den Normen die wirksame Erdung sowie der Potentialausgleich genannt. Dies sind gleichzeitig auch die unkompliziertesten, sichersten und kostengünstigsten Maßnahmen zum Umgang mit und zur ordnungsgemäßen Kontrolle von elektrostatischen Gefahren. Wenn elektrostatische Aufladung verhindert wird, werden auch die damit assoziierten Gefahren verhindert.

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