Wirksame Zündquellen: Maßnahmen zur Vermeidung
Besteht die Möglichkeit, dass gefährliche explosionsfähige Atmosphären entstehen, müssen Maßnahmen zur Vermeidung wirksamer Zündquellen getroffen werden.
Kann die Bildung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphären nicht vollständig ausgeschlossen werden, müssen Maßnahmen zur Vermeidung wirksamer Zündquellengetroffen werden. In der Regel müssen zusätzlich auch ergänzende konstruktive und organisatorische Maßnahmen ergriffen werden.
In explosionsgefährdeten Bereichen dürfen keine wirksamen Zündquellen vorhanden sein, potenzielle Zündquellen müssen vermieden oder auf das unbedingt notwendige Ausmaß beschränkt werden. Elektrische Anlagen müssen, soweit dies möglich ist, außerhalb explosionsgefährlicher Bereiche angeordnet werden. Wirksame Zündquellen können von „außen“ auftreten, zB durch mechanisch erzeugte Funken bei der Bearbeitung oder aber in Arbeitsmitteln selbst. Im zweiten Fall muss der Zusammenhang zwischen Zündquellen und Zonen beachtet werden (siehe § 14 Abs 3 VEXAT). In der ExSV bzw der EN 1127-1 Anhang B ist der Zusammenhang zwischen Zone und (Geräte)Kategorie geregelt.
Hinweis:
Der Zusammenhang zwischen der Wahrscheinlichkeit von gefährlichen explosionsfähigen Atmosphären und wirksamen Zündquellen ist über die Zoneneinteilung gegeben.
Doch was ist eine „Zündquelle“, welche Arten von Zündquellen können definiert werden? Nach der EN 1127-1 wird zwischen 13 Arten von Zündquellen unterschieden, die hier kurz vorgestellt werden.
Zündquelle heiße Oberfläche
Kommt eine explosionsfähige Atmosphäre mit heißen Oberflächen in Berührung, kann es zu einer Entzündung kommen. Die Zündfähigkeit einer heißen Oberfläche hängt vor allem von Art und Konzentration des jeweiligen Stoffes im Gemisch mit Luft sowie der Temperatur und Oberfläche (dh Größe) des erhitzten Körpers ab. Beispiele: Heizkörper, Trockenschränke, spanabhebende Bearbeitung, drehende Teile in Lagern, Stopfbuchsen. Ungenügende Schmierung erhöht das Risiko!
Zündquelle Flammen, Gaseund heiße Partikel
Sowohl Flammen selbst als auch heiße Reaktionsprodukte oder andere stark erhitzte Gase können explosionsfähige Atmosphären entzünden. Beispiel: Beim Schweißen und Schneiden entstehende Schweißperlen sind Funken mit sehr großer Oberfläche, die zu den wirksamen Zündquellen gehören.
Zündquelle mechanisch erzeugte Funken
Durch Reib-, Schlag-, und Abtragvorgänge, zB beim Schleifen, können aus festen Materialien Teilchen abgetrennt werden, die eine hohe Temperatur haben. Bestehen die Teilchen aus oxidierbaren Stoffen, zB Eisen oder Stahl, können sie einen Oxidationsprozess durchlaufen, wobei sie noch höhere Temperaturen erreichen. Diese Teilchen (Funken) können brennbare Gase und Dämpfe sowie bestimmte Staub/Luft-Gemische (insbes Metallstäube) entzünden. Beispiele: Bei Schlagvorgängen, bei denen Rost und Leichtmetalle (zB Aluminium oder Magnesium) oder ihre Legierungen beteiligt sind, kann eine Thermitreaktion ausgelöst werden, die eine explosionsfähige Atmosphäre entzünden kann. Im Falle von abgelagerten Stäuben können durch Funken Glimmnester entstehen, die zur Zündquelle werden können.
Zündquelle elektrische Anlagen
Bei elektrischen Anlagen können elektrische Funken und heiße Oberflächen als Zündquellen auftreten. Die Schutzkleinspannung (zB kleiner als 50 V) ist lediglich ein Schutz gegen elektrischen Schlag und keinesfalls eine Maßnahme des Explosionsschutzes. Auch bei kleineren Spannungen kann immer noch genügend Energie erzeugt werden, um explosionsfähige Atmosphären zu entzünden! Beispiele: Elektrische Funken können zB beim Öffnen und Schließen elektrischer Stromkreise, durch Wackelkontakte oder durch Ausgleichsströme entstehen.
Zündquelle elektrische Anlagen, kathodischer Korrosionsschutz
Bei elektrisch leitfähigen Anlagen können Ausgleichsströme (Streuströme) fließen. Werden Anlagen, die Ausgleichsströme führen können, getrennt, verbunden oder überbrückt, kann durch elektrische Funken und/oder Lichtbögen eine explosionsfähige Atmosphäre entzündet werden, auch durch Erwärmung dieser Stromwege sind Entzündungen möglich. Beispiele: Rückströme bei Stromerzeugungsanlagen, infolge von Körper- oder Erdschluss bei Fehlern in elektrischen Anlagen oder infolge magnetischer Induktion.
Zündquelle statische Elektrizität
Unter bestimmten Bedingungen können zündfähige Entladungen statischer Elektrizität auftreten. Die Entladung aufgeladener, isoliert angeordneter leitfähiger Teile kann leicht zu zündfähigen Funken führen. An aufgeladenen Teilen aus nichtleitfähigen Stoffen (zumeist Kunststoffe) sind Büschelentladungen oder Gleitstielbüschelentladungen möglich. Beispiele: Ablaufen von Folien über Walzen, Treibriemen, Entladungen bei Schüttgütern.
Zündquelle Blitzschlag
Schlägt ein Blitz in explosionsfähige Atmosphäre ein, wird diese stets entzündet. Auch durch starke Erwärmung der Ableitwege des Blitzes ist Zündmöglichkeit gegeben. Selbst ohne Blitzschlag können Gewitter zu hohen induzierten Spannungen an Geräten führen.
Zündquelle elektromagnetische Wellen im Hochfrequenzbereich
Es handelt sich um Wellen im Frequenzbereich 104 Hz bis 3 x 1012 Hz. Sämtliche im Strahlungsfeld befindliche leitenden Teile wirken als Empfangsantennen, die bei ausreichender Stärke des Feldes und genügender Größe der Empfangsantenne in explosionsfähiger Atmosphäre Entzündungen verursachen können. Beispiele: Funksendestellen oder industrielle oder medizinische Hochfrequenzgeneratoren für Erwärmen, Trocknen, Härten, Schneiden usw.
Zündquelle elektromagnetische Strahlung
Strahlung im Frequenzbereich von 3 x 1011 Hz bis 3 x 1015 Hz kann – insbesondere bei Fokussierung – durch Absorption in explosionsfähige Atmosphäre oder an festen Oberflächen zur Zündquelle werden. Bei Laserstrahlung kann auch bei großen Entfernungen und einem nicht fokussierten Strahl die Energie oder Leistungsdichte so groß sein, dass eine Zündung möglich ist. Beispiele: Sonnenlicht bei Bündelung der Strahlung durch zB Linsen, Lampen, Lichtbögen, Laser.
Zündquelle Ionisierende Strahlung
Ionisierende Strahlung, erzeugt zB durch Röntgenstrahlung oder radioaktive Stoffe, kann infolge von Energieabsorption explosionsfähige Atmosphären (insbes solche mit Staubpartikeln) entzünden. Auch die radioaktive Quelle kann sich durch Eigenabsorption von Strahlungsenergie so hoch erwärmen, dass die Mindestzündtemperatur überschritten wird.
Zündquelle Ultraschall
Bei Anwendung von Ultraschall werden große Anteile der vom Schallwandler abgegebenen Energie von festen oder flüssigen Stoffen absorbiert. Dadurch erwärmt sich der beschallte Stoff so stark, dass im Extremfall eine Entzündung erfolgen kann.
Zündquelle adiabatische Kompression, Stoßwellen
Bei adiabatischer oder fast adiabatischer Kompression oder beim Auftreten von Stoßwellen können so hohe Temperaturen auftreten, dass explosionsfähige Atmosphären und abgelagerte Stäube entzündet werden können. Der Temperaturanstieg hängt hauptsächlich vom Druckverhältnis und nicht von der Temperaturdifferenz ab. Geräte, die stark oxidierende Gase (zB reinen Sauerstoff) enthalten, können leicht zu wirksamen Zündquellen werden, da Schmierstoffe oder Dichtungen entzündet werden können. Beispiele: In Druckleitungen von Luftverdichtern und in Behältern, die an eine solche Leitung angeschlossen sind, kann es infolge einer Kompressionszündung von Schmierölnebeln zu Explosionen kommen. Stoßwellen können sich beim plötzlichen Entspannen von Hochdruckgasen in Rohrleitungen bilden.
Zündquelle exotherme Reaktion und Selbstzündung
Viele chemische Reaktionen laufen exotherm ab. Ob bei einer chemischen Reaktion eine hohe Temperatur entsteht, hängt neben anderen Parametern vom Volumen/Oberfläche-Verhältnis des Reaktionssystems, der Umgebungstemperatur und der Verweilzeit ab. Diese hohen Temperaturen können sowohl zur Entzündung einer explosionsfähigen Atmosphäre als auch zur Entstehung von Glimmnestern und/oder Bränden führen. Auch bei einigen Kombinationen von Werkstoffen mit Chemikalien (zB Kupfer mit Acetylen) kann es zu heftigen Reaktionen mit Entzündungen kommen. Beispiele: Reaktionen pyrophorer Stoffe mit Luft, von Alkalimetallen mit Wasser, die Selbstentzündung brennbarer Stäube, die Selbsterhitzung von Futtermitteln durch biologische Prozesse oder die Zersetzung organischer Peroxide oder Polimerisationsreaktionen.
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