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Entwickler und Anwender von Prozessanlagen werden nun bei der Minimierung von Gefahren zündfähiger elektrostatischer Entladungen in potenziell explosionsgefährdeten Atmosphären mit der ersten von zwei Spezifikationsdokumenten unterstützt. Unter dem Überbegriff Explosive Atmospheres (explosionsgefährdete Atmosphäre) hat die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) die neue technische Spezifikation IEC 60079-32-1 veröffentlicht: „Explosive atmospheres – Part 32-1: Electrostatic hazards – Guidance“, übersetzt: Explosionsgefährdete Atmosphäre – Teil 32-1: Elektrostatische Gefährdungen – Leitfaden. Die Spezifikation wurde unter der Bezeichnung 60079-32 herausgegeben. Der Leitfaden deckt eine umfassende Reihe von Prozessszenarien ab, bei denen es zu einer elektrostatischen Aufladung kommen kann. Dabei werden beispielhaft Maßnahmen erläutert, mit denen die Ladungserzeugung und Aufladung reduziert werden kann. Zudem beschreibt sie, wie eine wirkungsvolle und professionelle Erdung sowie ein Potenzialausgleich der Prozessanlagen auszuführen ist.
Die IEC 60079-32-1 stellt den besten derzeit verfügbaren Leitfaden zum Vermeiden von Gefährdungen durch statische Elektrizität bereit. Entwickelt haben ihn führende technische Ausschüsse aus verschiedenen Mitgliedsländern der IEC. Damit ist das Spezifikationsdokument das Ergebnis einer umfassenden globalen Zusammenarbeit von Experten des Bereichs explosionsgefährdeter Atmosphären. Darüber hinaus baut es auf mehreren nationalen und regionalen Leitfäden auf, die allesamt die Gefahren durch elektrostatische Ladungen zum Thema haben, wie zum Beispiel TRBS 2153:2009 (Deutschland), Cenelec/TR: 50404 (Europa), BS 5958 (UK), NFPA 77 (USA) und JNIOSH TR42 (Japan).
Die technische Spezifikation ist in mehrere Abschnitte gegliedert, in denen Gefahren durch statische Elektrizität dargestellt und erläutert werden. Die Schwerpunkte sind unterschiedliche Medien wie Feststoffe, Flüssigkeiten, Gase, Schüttgüter und so weiter sowie die statische Elektrizität an Personen. Außerdem werden Maßnahmen zu Erdung und Potenzialausgleich beim elektrischen Schlag umfassend erläutert. Die Gliederung der IEC 60079-32-1 umfasst den Umgang mit Feststoffen, Gasen und Dämpfen, das Lagern und Handeln von Flüssigkeiten, Pulverstoffen und Sprengstoffen, durch Personen hervorgerufene elektrostatische Probleme, das Vermeiden von Stromschlägen,Erdung und Potenzialausgleich von Anlagen und Maschinen.
Erdungssysteme auslegen und überwachen
Aus dem 168 Seiten umfassenden Dokument werden im Folgenden einige ausgewählte prozessspezifische Hilfestellungen für die Erdung und den Potenzialausgleich ausgeführt. Diese konzentrieren sich auf mobile Geräte, Anlagen und Behälter, bei denen die häufig unterschätzte Gefahr einer elek–trostatischen Aufladung besteht.
Bei der Erdung von stationären und mobilen Anlagenteilen ist es entscheidend, die Systeme professionell auszulegen und zu überwachen. Fest installierte Anlagenteile wie Reaktoren und Pumpen werden in der Regel über das Erdungssystem der Gesamtanlage geerdet. Dabei sind Fehlerstromableitsysteme und Blitzableiter für die sichere Ableitung elektrostatischer Ladungen zur Erde ausreichend.
Für mobile, leitfähige Anlagenteile ist dringend empfohlen, entsprechend für die Erdung geeignete temporäre Verbindungen wie Schrauben oder Druckklammern einzusetzen. Schutzbeschichtungen, Rost oder Produktablagerungen auf den Oberflächen von Produktionsequipment, Stahlfässern und so weiter müssen ableitungstechnisch durchdringbar sein. Die Druckklammern sollten einen Anschlusswiderstand von weniger als 10 Ω zum Metallkörper des leitenden Anlagenteils gewährleisten.
Gefahrenbereiche von Schüttgutbehälter
Eingesetzte Erdungssysteme sollten nicht nur den Widerstand innerhalb des Erdungskreises überwachen, sondern ebenso alle Widerstandsänderungen direkt anzeigen. Auf diese Weise lassen sich Fehlfunktionen im Erdungskreis frühzeitig erkennen und Inspektionen sowie notwendige Reparaturen durchführen – bevor die Sicherheit von Mensch und Anlage gefährdet ist. Die Gefährdung ergibt sich durch das Risiko einer Ladungssammlung auf Anlagenteilen und Menschen. Die Lösung besteht in der kontinuierlichen Überwachung des Widerstands zwischen Equipment und der Erde an ausgewiesenen Erdungspunkten.
Die definierten Bereiche basieren auf dem vom IEC eingesetzten Verfahren zur Zoneneinteilung für Gefahrenbereiche. Einsetzen lassen sich die vier FIBC-Typen A, B, C und D (Flexible Intermediate Bulk Container). Diese Typen sind sowohl in die europäischen Atex-Richtlinien als auch in die für die USA geltenden NEC 505 & 506 sowie in die CEC für Kanada übernommen. Zudem werden die unterschiedliche Arten der Innenauskleidung L1, L2 und L3 sowie Kombinationen mit Big Bags berücksichtigt und definiert, ob diese für Gefahrenbereiche zulässig oder unzulässig sind.
Diese Bereichsdefinitionen haben einen direkten Bezug auf die Einordnung flexibler Schüttgutbehälter (FIBC) innerhalb der Ausführungen von IEC 61340-4-4, DIN EN 61340-4-4:2012 und VDE 0300-4-4:2012; „Elektrostatik – Teil 4-4: Standard-Prüfverfahren für spezielle Anwendungen – Einordnung flexibler Schüttgutbehälter (FIBC) in elektrostatischer Hinsicht“. Hier werden die Konstruktions-, Prüf- und Kennzeichnungskriterien für FIBCs des Typs A, B, C und D detailliert beschrieben.
Diese Norm legt fest, dass flexible Schüttgutbehälter des Typs C geerdet werden müssen. Hersteller und Anwender solcher Behälter müssen darauf achten, dass der Widerstand zwischen einer beliebigen Stelle am FIBC und dessen Erdungsstelle weniger als 10 MΩ betragen soll. Das leitende Gewebe oder die leitenden Fasern, die den Erdungspfad für die Ableitung der elektrostatischen Ladungen bilden, sollten diesen Widerstandswert nicht überschreiten. Der hier aufgeführte Wert weicht von den Empfehlungen der Norm CLC/TR: 50404 ab. Diese empfiehlt einen Maximalwiderstand von 100 MΩ.
Grundsätzlich sollte der Anlagenbetreiber darauf achten, den in der ausgewählten Norm angegebenen Widerstandswert zu unterschreiten. Damit ist in den bekannten Anwendungsfällen eine sichere Erdung des flexiblen Schüttgutbehälters Typ C gewährleistet. Das ausgewählte Erdungssystem sollte den gesamten Bereich des zulässigen Widerstands abdecken. Für einen FIBC gemäß IEC 61340-4-4, DIN EN 61340-4-4:2012 und VDE 0300-4-4:2012 umfasst der spezifizierte Widerstandsbereich alle Werte unter 10 MΩ.
Mobile Anwendung bei Tanklastzügen
Die definierten Vorsichtsmaßnahmen in der aktuellen technischen Spezifikation für die Erdung von Tanklastzügen spiegeln den Anspruch ständig aktualisierter Richtlinien wider. Dort steht im Abschnitt 7.3.2.2.3: Das Erdungskabel sollte Teil des Erdungssystems sein, das den Widerstand zwischen dem Tanklastzug und dem ausgewiesenen Erdungspunkt am Ladeportal kontinuierlich überwacht. Das Erdungssystem sollte darüber hinaus mit dem Transfersystem verbunden sein, um den Produkttransfer zu stoppen, wenn der Widerstand den Wert von 10 Ω überschreitet.
Zudem sollte das Erdungssystem erkennen können, wenn es keine Verbindung mit dem Fahrwerk oder Tank des Tanklastzugs hat. Besteht keine Verbindung vom Tank des Tankwagens zum Erdungssystem, beispielsweise weil der Anwender die Erdungsklammer an einem isolierten Kotflügel oder an einer isolierten Radmutter befestigt hat, kann der Transferprozess nicht gestartet werden. Das beugt der Gefahr einer elektrostatischen Aufladung des Tanklastzugs vor.
Erdung von Personen, Boden und Schuhwerk
Hinweise zur Minimierung der Gefahr einer elektrostatischen Aufladung von Personen finden sich im Kapitel 11 der IEC 60079-32-1. Die dort beschriebenen Szenarien zeigen nicht nur, wie es zu einer derartigen Aufladung kommt, sondern behandeln auch die Auswirkungen. Außerdem werden professionelle Verfahren beschrieben, mit denen Ladungen von Personen abgeleitet werden können. Diese reichen von Hinweisen zu den verschiedenen Bodenbelägen, dem Schuhwerk und weiteren Hilfsmitteln, die zur Erdung von Personen in Gefahrenbereichen genutzt werden können.
Die technische Spezifikation IEC 60079-32-1 ist der zurzeit umfassendste Leitfaden für die Vermeidung von Gefahren durch elektrostatische Ladungen. Die Inhalte wurden von renommierten nationalen IEC-Technikausschüssen mit einem globalen Richtlinienansatz entwickelt und geprüft. Damit ist die IEC 60079-32-1 eine professionelle Arbeitsgrundlage für die Kontrolle elektrostatischer Aufladung am Arbeitsplatz.
