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Elektrostatische Entladungen sind schwer greifbar, da sie nicht unmittelbar sichtbar sind und stark von den verwendeten Betriebsmitteln und eingesetzten Schüttgütern abhängig sind.

Bild: iStock, Inok

Vorbeugender Explosionsschutz Elektrostatisches Aufladen vermeiden

08.09.2022

Elektrostatische Aufladungen und damit verbundene Entladungen gelten als eine der 13 möglichen Zündquellenarten, die bei einer anlagenbezogenen Risikobeurteilung in Betracht gezogen werden müssen. Unterschieden werden verschiedenste Entladungsarten, die je nach ihrer Art zündwirksam für Gase oder auch Stäube sein können.

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Elektrostatische Aufladungen entstehen beispielsweise beim schnellen Trennen von zwei Oberflächen, wobei mindestens eine Oberfläche ein Isolator sein muss. Kritische Prozesse sind zum Beispiel pneumatische Förderungen, Big-Bag-Abfüllstationen, Fass-Entleerung oder auch Silos mit der Gefahr einer Schüttkegelentladung. Um elektrostatische Entladungen während des Handlings von zündfähigen Medien zu vermeiden, bedarf es der Bewertung des Mediums und Gebindes.

Auswahl des geeigneten Gebindes

So werden Big Bags, auch FIBCs genannt, in die Typen A, B, C und D unterteilt, welche hinsichtlich Ihrer Schutzeigenschaften wie folgt kategorisiert werden können: Vermeidung von Büschelentladungen (Typ C und D), Gleitstielbüschelentladungen (Typ B, C und D) sowie Funkenentladungen (Typ B, C und D). Der Typ C verfügt dabei über leitfähige Fäden, welche eine Erdung dieses Big Bags nicht nur möglich, sondern erforderlich macht. Diese kann mittels Kabel und Klammer erfolgen. Eine andere Möglichkeit ist aber auch die Erdung mittels eines Erdungsüberwachungssystems.

Eine Freigabefunktion ermöglicht dabei die Befüllung des Big Bags Typ C nur bei ordnungsgemäßer Erdung. Der Typ D FIBC gibt die entstehenden Ladungen über Dissipation an die Umgebung ab. Dies erfordert jedoch eine Erdung aller leitfähigen Anlagen und Gegenstände, die in der Reichweite des Big Bag des Typ D aufgestellt sind. Ebenso müssen Personen leitfähiges Schuhwerk tragen, da sonst eine Aufladung dieser Personen stattfindet.

Die Auswahl des Big Bags muss streng nach den Anforderungen der TRGS 727 erfolgen und in Abhängigkeit von der Mindestzündenergie (MZE) und der Zoneneinteilung. Verarbeitet man zum Beispiel Zucker der über eine MZE > 3 mJ verfügt, so ist der Einsatz eines Big Bags Typ B ausreichend, der aufgrund seiner Durchschlagsspannung von kleiner als 4 kV die in Frage kommenden elektrostatischen Entladungen sicher vermeidet. Abhängig ist die Einteilung aber auch von der außen definierten Zone: Bei gleichzeitigem Vorhandensein einer Gas-Zone sind besondere Maßnahmen zu berücksichtigen.

Aufladung bei der Fässerbefüllung

Auch bei der Befüllung und Entleerung von Fässern müssen die Mindestzündenergie der Medien und die möglichen elektrostatischen Aufladungen berücksichtigt werden. Bei der Erdung ist es erforderlich die einzelnen Komponenten zu betrachten. Fest verbaute Anlagenteile sind in der Regel bereits mit der Erde verbunden.

Mobile Geräte und Gebinde müssen über ausreichend leitfähige Verbindungen ebenfalls geerdet werden. Als praktikable Lösung haben sich Erdungsklammern inklusive Überwachung erwiesen. Um explosionsfähige Atmosphären in der Umgebung zu vermeiden, kann eine entsprechende Absaugung vor Ort installiert werden.

Aufladungen bei der Befüllung von Silos

Ein weiterer Entstehungsort elektrostatischer Aufladungen stellt der pneumatische Transport oder auch die pneumatische Befüllung von Silos durch LKWs dar. Entsteht außerhalb des LKW eine explosionsfähige Atmosphäre und lädt sich das Fahrzeug aufgrund der Förderung elektrostatisch auf, besteht akute Explosionsgefahr.

Zu diesem Zweck ist stets auf eine adäquate Erdung des LKW zu achten. Auch hier sind Systeme auf dem Markt, die in der Lage sind, dies zu überwachen und über Relais eine Freigabemöglichkeit bieten, mit der Ventile oder andere Einrichtungen gesteuert werden können. Neben der Erdung des LKW ist ebenfalls auf eine adäquate Ausführung der Förderleitung zu achten.

Dafür muss dies elektrisch leitfähig/ableitfähig und geerdet ausgeführt sein. Isolierende Zwischenstücke, wie beispielsweise Sichtgläser, sind zu vermeiden, da diese unter Umständen zu Gleitstielbüschelentladungen führen können.

Schüttkegelentladung in Silos

Ein oft nicht berücksichtigter Umstand ist die Möglichkeit von Schüttkegelentladungen in Silos. Schüttgüter sind in der Regel nicht als leitfähig anzusehen und laden sich bei der pneumatischen Förderung gefährlich auf. Ist das Silo entsprechend groß und der Median des Schüttguts ebenfalls, besteht die Gefahr der Zündung der über der Schüttung stehenden Staubwolke durch eine Schüttkegelentladung. Mit Hilfe des Medians des Schüttguts und des Silodurchmessers kann die äquivalente Energie berechnet werden, die durch diese Entladung
entstehen kann.

Kann zum Beispiel die Schüttkegelentladung als wirksame Zündquelle nicht ausgeschlossen werden, muss im Zweifelsfall konstruktiv geschützt werden. Möglichkeiten bieten bei der Innenaufstellung flammenlose Druckentlastungen mittels Q-Box oder Explosionsunterdrückung mittels Q-Bic. Beim konstruktiven Schutz gilt es auch angrenzende Anlagenteile zu schützen.

So muss die Zuleitung gegen Druck und Flammen einer möglichen Explosion entkoppelt werden. So wird vermieden, dass die Explosion beispielsweise in den fördernden LKW oder in die Big-Bag-Aufgabestation zurückschlägt. Zudem muss der Siloaustrag mit einer als Schutzsystem zertifizierten Zellenradschleuse ausgestattet sein, um eine Ausbreitung der Explosion zu unterbinden.

Fazit

Elektrostatische Entladungen sind schwer greifbar, da sie nicht unmittelbar sichtbar sind und stark von den verwendeten Betriebsmitteln und eingesetzten Schüttgütern abhängig sind. Umso mehr ist eine adäquate Bewertung der Elektrostatik als mögliche Zündquelle wichtig. Die in Deutschland anzuwendende Richtlinie ist die TRGS 727, welche zum Staub- wie auch Gasexplosionsschutz entsprechende Bewertungsmethoden vorhält.

Bildergalerie

  • Elektrostatische Erdung mittels Erdungsüberwachungssystem Farado II FIBC

    Elektrostatische Erdung mittels Erdungsüberwachungssystem Farado II FIBC

    Bild: Rembe

  • Die Fässer in Zone 1 werden befüllt.

    Die Fässer in Zone 1 werden befüllt.

    Bild: TRGS 727

  • Die Erdungsüberwachung mit LKW-Erkennung gelingt mittels Farado II.

    Die Erdungsüberwachung mit LKW-Erkennung gelingt mittels Farado II.

    Bild: Rembe

  • Ein konstruktiver Explosionsschutz erfolgt mittels Q-Box und Quenchventil an einem Silo mit Gefahr einer Schüttkegelentladung.

    Ein konstruktiver Explosionsschutz erfolgt mittels Q-Box und Quenchventil an einem Silo mit Gefahr einer Schüttkegelentladung.

    Bild: Rembe

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