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Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung im Explo­si­ons­schutz

Grundlagen und Handlungsanweisungen
Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung im Explo­si­ons­schutz

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Gefähr­dungs­er­mitt­lun­gen sind ein wirk­sa­mes Mittel für den Unter­neh­mer, Gefah­ren bereits im Vorfeld des Entste­hens einer Explo­si­ons­ge­fähr­dung zu erken­nen und bilden die Basis zur Erstel­lung des Explo­si­ons­schutz­do­ku­men­tes. Damit kann er tätig werden, bevor sich eine Betriebs­stö­rung ereig­net oder sogar eine Anlage durch Explo­sion zerstört wird bzw. Menschen­le­ben beklagt werden muss.

Herrn Dr. Bert­hold Dryba Max-Planck-Str. 13 69226 Nußloch

Gefähr­dungs­be­ur­tei­lun­gen können somit dazu beitra­gen, Wirt­schaft­lich­keit, Wett­be­werbs­fä­hig­keit und Unter­neh­men­si­mage durch verant­wort­li­ches Handeln für die Mitar­bei­ter zu verbes­sern. Gesetze und Verord­nun­gen regeln nicht im Detail, wie der Unter­neh­mer die Beur­tei­lung vorzu­neh­men hat. Der Gesetz­ge­ber hat den Betrie­ben bewusst einen brei­ten Spiel­raum für die Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung gelas­sen.
Grund­la­gen für die umfas­sende Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung bilden das Arbeits­schutz­ge­setz und die Betriebs­si­cher­heits­ver­ord­nung. Das Arbeits­schutz­ge­setz verpflich­tet den Arbeit­ge­ber, Gefähr­dun­gen zu ermit­teln und die erfor­der­li­chen Maßnah­men des Arbeits­schut­zes fest­zu­le­gen. Nach § 5 des Arbeits­schutz­ge­set­zes hat der Arbeit­ge­ber durch eine Beur­tei­lung der für die Beschäf­tig­ten mit ihrer Arbeit verbun­de­nen Gefähr­dung zu ermit­teln, welche Maßnah­men des Arbeits­schut­zes erfor­der­lich sind. Nach § 3 hat der Arbeit­ge­ber für eine geeig­nete Orga­ni­sa­tion zu sorgen, die erfor­der­li­chen Mittel bereit­zu­stel­len sowie Vorkeh­run­gen zu tref­fen, dass die Maßnah­men erfor­der­li­chen­falls bei allen Tätig­kei­ten beach­tet werden und die Beschäf­tig­ten ihrer Mitwir­kungs­pflicht nach­kom­men können. Kann nach den Bestim­mun­gen der Betriebs­si­cher­heits­ver­ord­nung und Gefahr­stoff­ver­ord­nung die Bildung gefähr­li­cher explo­si­ons­fä­hi­ger Atmo­sphäre nicht sicher verhin­dert werden, hat der Arbeit­ge­ber zu beur­tei­len:
  • Die Wahr­schein­lich­keit und Dauer des Auftre­tens gefähr­li­cher explo­si­ons­fä­hi­ger Atmo­sphäre
  • Die Wahr­schein­lich­keit des Vorhan­den­seins der Akti­vie­rung und des Wirk­sam­wer­dens von Zünd­quel­len
  • Das Ausmaß der zu erwar­ten­den Auswir­kun­gen von Explo­sio­nen.
Die Unfall­ver­hü­tungs­vor­schrift „Grund­sätze der Präven­tion“ (BGV A 1) verlangt insbe­son­dere die Doku­men­ta­tion des Ergeb­nis­ses der Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung.
Eine Beur­tei­lung der Explo­si­ons­ge­fahr kann nach TRBS 2152 Teil 1 erfol­gen. Die Schwer­punkte zur Erstel­lung des Explo­si­ons­schutz­do­ku­men­tes finden sich in der EX-RL (BGR 104), Abschnitt E 6.
Schwer­punkte der Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung
Für eine erfolg­rei­che Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung bei Explo­si­ons­ge­fahr müssen die in Abbil­dung 2 aufge­zeig­ten Schwer­punkte bear­bei­tet werden:
Dabei kann die Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung insge­samt als ein itera­ti­ver Prozess verstan­den werden. Wird beispiels­weise bei der Ermitt­lung der Explo­si­ons­fä­hig­keit fest­ge­stellt, dass eine Staub­ex­plo­si­ons­frage gege­ben ist, so erfolgt die Eintei­lung explo­si­ons­ge­fähr­de­ter Berei­che sowohl im Innern als auch in der Umge­bung der Anlage in Zonen. Daraus erge­ben sich Maßnah­men zur Vermei­dung wirk­sa­mer Zünd­quel­len. Nach Abschät­zung der Auswir­kung einer Explo­sion aufgrund der Tatsa­che, dass nicht alle Zünd­quel­len sicher vermie­den werden können, werden konstruk­tive Explo­si­ons­schutz­maß­nah­men fest­ge­legt. Oftmals sind damit erheb­li­che Kosten verbun­den. Um Aufwen­dun­gen zu redu­zie­ren, kann in der nächs­ten Itera­tion geprüft werden, ob anstelle des stau­ben­den Produk­tes beispiels­weise schup­pen­för­mige, pastöse oder granu­lat­ar­tige Stoffe einge­setzt werden können. Ist dies nicht möglich, kann in der drit­ten Itera­tion auch über Iner­ti­sie­rungs­maß­nah­men nach­ge­dacht werden. Das kann zur Folge haben, dass keine Zonen­ein­tei­lung mehr erfor­der­lich wird oder diese nur noch in engen Berei­chen erfol­gen muss, so dass die weite­ren Aufwen­dun­gen erheb­lich redu­ziert werden können (Abb. 3 und 4).
Wesent­li­che Voraus­set­zun­gen für die Wirk­sam­keit der Iner­ti­sie­rung ist ihre Sicher­stel­lung, z. B. durch Über­wa­chung der Sauer­stoff­kon­zen­tra­tion, der Inertgas­kon­zen­tra­tion des Gesamt­dru­ckes oder der Mengen­ströme von Inertgas und brenn­ba­rem Stoff. Weiter­hin ist eine Alarm­schwelle unter­halb der höchst zuläs­si­gen Sauer­stoff­kon­zen­tra­tion fest­zu­le­gen. Bei Errei­chen der Alarm­schwelle müssen den Bedin­gun­gen des Einzel­falls entspre­chend von Hand oder auto­ma­tisch Schutz­maß­nah­men ausge­löst und durch­ge­führt werden. Die fest­zu­le­gende Alarm­schwelle, die Eigen­schaf­ten der Über­wa­chungs­ein­rich­tun­gen, ihre erfor­der­li­che Funk­ti­ons­si­cher­heit und die Reak­ti­ons­zei­ten des Perso­nals und der Anlage sind aufein­an­der abzu­stim­men.
Die Ermitt­lung der Explo­si­ons­fä­hig­keit unter Berück­sich­ti­gung der Beein­flus­sung durch die Prozess­be­din­gun­gen kann durch Beant­wor­tung der folgen­den drei Fragen geklärt werden:
  • 1. Kann im Bereich der zu beur­tei­len­den Anlage oder im Innern von Appa­ra­tu­ren explo­si­ons­fä­hige Atmo­sphäre auftre­ten?
  • 2. Welche Mengen explo­si­ons­fä­hi­ger Atmo­sphäre können aufgrund der örtli­chen und betrieb­li­chen Verhält­nisse vorhan­den sein oder entste­hen und wo kann sie auftre­ten?
  • 3. Sind die zu erwar­ten­den Mengen explo­si­ons­fä­hi­ger Atmo­sphäre aufgrund der örtli­chen und betrieb­li­chen Verhält­nisse gefahr­dro­hend?
Auf der Basis der TRBS 2152 Teil 1 Punkt 3.2 können Aussa­gen getrof­fen werden, ob im Bereich der zu beur­tei­len­den Anlage oder im Innern von Anla­gen explo­si­ons­fä­hige Atmo­sphäre auftre­ten kann.
Ermitt­lung wirk­sa­mer Zünd­quel­len
Zünd­quel­len werden in ihrer Wirkung häufig unter­schätzt oder nicht erkannt. Ihre Wirk­sam­keit, d. h. die Fähig­keit explo­si­ons­fä­hige Atmo­sphäre zu entzün­den hängt unter ande­rem von der Ener­gie der Zünd­quelle und von den Eigen­schaf­ten der explo­si­ons­fä­hi­gen Atmo­sphäre ab. Die für die Praxis wich­tigs­ten Zünd­quel­len sind in Abbil­dung 5 darge­stellt.
Lässt sich die Wahr­schein­lich­keit des Wirk­sam­wer­dens einer Zünd­quelle entspre­chend der Zuläs­sig­keit nach der Zonen­ein­tei­lung des Berei­ches in dem sie sich befin­det nicht abschät­zen, ist die Zünd­quelle als dauernd wirk­sam zu betrach­ten. Für eine Reihe von Zünd­quel­len sind Grenz­werte ange­ge­ben, bei deren Einhal­tung eine Zünd­ge­fahr ausge­schlos­sen werden kann. Die in der Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung fest­zu­le­gen­den Maßnah­men sollen Zünd­quel­len unwirk­sam machen oder die Wahr­schein­lich­keit ihres Wirk­sam­wer­dens verrin­gern. Bei der Beur­tei­lung mögli­cher Zünd­quel­len haben Abla­ge­run­gen brenn­ba­ren Stau­bes eine beson­dere Bedeu­tung.
In der TRBS 2152 Teil 3 sind für alle 13 Zünd­quel­len­ar­ten diffe­ren­ziert Ausfüh­run­gen zu finden. Kommt explo­si­ons­fä­hige Atmo­sphäre mit heißen Ober­flä­chen, zum Beispiel heiße Rohr­lei­tun­gen, heiße Kessel in Berüh­rung, kann es zu einer Entzün­dung kommen.
Grund­lage der Bewer­tung ist die genormte Zünd­tem­pe­ra­tur der die explo­si­ons­fä­hige Atmo­sphäre bilden­den Stoffe. Neben betriebs­mä­ßig heißen Ober­flä­chen, wie Heiz­kör­pern, Trocken­schrän­ken und andere, können auch mecha­ni­sche Vorgänge durch Reibung oder Span­ab­he­bung, z. B. Bohren im Bereich der bean­spruch­ten Ober­flä­che zu gefähr­li­chen Tempe­ra­tu­ren führen.
Auch an Arbeits­mit­teln, die mecha­ni­sche Ener­gie in Verlust­wärme über­füh­ren, d. h. alle Arten von Reibungs­kupp­lun­gen und mecha­nisch wirken­den Brem­sen, z. B. an Fahr­zeu­gen und Zentri­fu­gen, kann es deshalb zu betriebs­be­ding­ten heißen Ober­flä­chen kommen. Weiter­hin können deshalb drehende Teile in Lagern, Wellen­durch­füh­rung, Stopf­buch­sen usw. bei unge­nü­gen­der Schmie­rung zu Zünd­quel­len werden. Wenn sich Teile in engen Gehäu­sen drehen, können auch durch Eindrin­gen von Fremd­kör­pern in den Spalt zwischen drehen­dem Teil und Gehäuse oder durch Achs­ver­la­ge­rung Reib­vor­gänge statt­fin­den, die unter Umstän­den schon in kurzer Zeit hohe Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tu­ren hervor­ru­fen. Ziel der unter 5.2.2 bis 5.2.8 in der TRBS 2152 Teil 3 beschrie­be­nen Schutz­maß­nah­men ist die Verhin­de­rung der Entzün­dung explo­si­ons­fä­hi­ger Atmo­sphäre durch Wirk­sam­wer­den einer heißen Ober­flä­che als Zünd­quelle, in Abhän­gig­keit von der Zone.
Unter Punkt 5.2.2 „Allge­meine Schutz­maß­nah­men in allen Zonen“ der TRBS 2152 Teil 3 findet man unter ande­rem folgende Aussa­gen: In Abhän­gig­keit von der vorlie­gen­den Zone darf die maxi­male Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tur von Anla­gen­tei­len, die im Kontakt mit explo­si­ons­fä­hi­ger Atmo­sphäre stehen, einem bestimm­ten fest­ge­leg­ten Sicher­heits­ab­stand zu der Tempe­ra­tur­klasse zuge­hö­ri­gen Grenz­tem­pe­ra­tur nicht unter­schrei­ten.
Bei Gerä­ten, Kompo­nen­ten und Schutz­sys­te­men nach Explo­si­ons­schutz­ver­ord­nung in Verbin­dung mit der Richt­li­nie 94/9/EG wird die maxi­male Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tur vom Herstel­ler bei seiner Zünd­ge­fah­ren­be­wer­tung ermit­telt. Wenn Geräte, Kompo­nen­ten oder Schutz­sys­teme der Kate­go­rien 1 G bis 3 G mit Tempe­ra­tur­klasse nied­rigs­ter zuläs­si­ger Zünd­tem­pe­ra­tur oder einer explo­si­ons­fä­hi­gen Atmo­sphäre oder den explo­si­ons­fä­hi­gen Atmo­sphä­ren für die sie geeig­net sind, gekenn­zeich­net sind, sind Sicher­heits­ab­stände bereits berück­sich­tigt, so dass sie ohne weitere Sicher­heits­ab­stände in den entspre­chen­den explo­si­ons­fä­hi­gen Atmo­sphä­ren einge­setzt werden dürfen.
Brenn­bare Gase und Dämpfe werden nach ihrer Zünd­tem­pe­ra­tur in Tempe­ra­tur­klas­sen einge­teilt. Für explo­si­ons­fä­hige Atmo­sphä­ren aus Stof­fen einer Tempe­ra­tur­klasse ist in der Regel der jeweils untere Wert der Zünd­tem­pe­ra­tur ihrer Tempe­ra­tur­klasse die Grund­lage für die Fest­le­gung der maxi­mal zuläs­si­gen Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tur.
Metho­den
Hinge­wie­sen sei an dieser Stelle auch auf die DIN EN 15198 „Metho­den zur Bewer­tung der Zünd­ge­fah­ren für nicht-elektrische Geräte und Kompo­nen­ten zur Verwen­dung in explo­si­ons­ge­fähr­de­ten Berei­chen“. Zur Durch­füh­rung von Gefähr­dungs­be­ur­tei­lun­gen gibt es mehrere Möglich­kei­ten bzw. Verfah­ren. Für kleine über­schau­bare Berei­che können Arbeits­blät­ter oder Check­lis­ten verwen­det werden. Als Betrei­ber von Anla­gen mit explo­si­ons­ge­fähr­de­ten Berei­chen bietet sich die syste­ma­ti­sche Anwen­dung der Explosionsschutz-Regeln an. Für Herstel­ler von Gerä­ten und Schutz­sys­te­men zum Einsatz in explo­si­ons­ge­fähr­de­ten Berei­chen bzw. von Berei­chen, in denen explo­si­ons­fä­hige Atmo­sphäre nicht auszu­schlie­ßen ist, kann die Basis­norm des Explo­si­ons­schut­zes die DIN EN 1127–1 in Anwen­dung gebracht werden. Für komplexe Anla­gen bietet sich im Einzel­fall auch die Anwen­dung spezi­el­ler Metho­den an.
Für Arbeits­blät­ter und Check­lis­ten sind an dieser Stelle verschie­dene Hilfs­mit­tel aufge­führt. So gibt es beispiels­weise berufs­ge­nos­sen­schaft­li­che Infor­ma­tio­nen, die sich mit der Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung beschäf­ti­gen. In der BGI 570 ist ein Arbeits­blatt 3 aufge­führt. In der BGI 571 werden für 11 Gefährdungs- und Belas­tungs­fak­to­ren kleine anschau­li­che Fragen­ka­ta­loge ange­bo­ten. Im Abschnitt 7.2 werden Gefah­ren durch explo­si­ons­fä­hige Atmo­sphäre behan­delt.
Im nicht verbind­li­chen Leit­fa­den für bewerte Verfah­ren im Hinblick auf die Durch­füh­rung der Richt­li­nie 1999/92/EG über Mindest­vor­schrif­ten zur Verbes­se­rung des Gesund­heits­schut­zes und der Sicher­heit der Arbeit­neh­mer, die durch explo­si­ons­fä­hige Atmo­sphä­ren gefähr­det werden können, sind im Abschnitt A 3 „Muster­for­mu­lare und Check­lis­ten“ enthal­ten, so auch ein Muster­for­mu­lar A 3.1 „Check­liste Explo­si­ons­schutz im Innern von Appa­ra­tu­ren“ und A 3.2 „Check­liste Explo­si­ons­schutz in der Umge­bung von Appa­ra­tu­ren“.
Das Merk­blatt BGI 570 „Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung – Wie, Warum, Wer“ bildet, für kleine und mitt­lere Unter­neh­men eine geeig­nete Grund­lage zur Durch­füh­rung der Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung und kann in seiner Syste­ma­tik für verschie­dene Gefähr­dungs­ar­ten genutzt werden. In den Anhän­gen wird unmit­tel­ba­res Arbeits­ma­te­rial gelie­fert. Die in Abbil­dung 7 darge­stellte Tabelle basiert auf dem Arbeits­blatt 3 zur Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung.
Von verschie­de­nen Einrich­tun­gen, z. B. Betrie­ben, Berufs­ge­nos­sen­schaf­ten und Verbän­den wurden Hilfs­mit­tel für die Beur­tei­lung der Explo­si­ons­ge­fahr erar­bei­tet. Auf der Basis der Explosionsschutz-Regeln wurde ein geeig­ne­tes Indus­trie­bei­spiel spezi­ell für den Explo­si­ons­schutz auf der Basis der EX-RL in Form einer Check­liste von der Wacker Chemie GmbH, Burg­hau­sen erar­bei­tet. Diese Check­lis­ten befas­sen sich mit den Schwer­punk­ten, Vermei­den oder Einschrän­ken gefähr­li­cher explo­si­ons­fä­hi­ger Atmo­sphäre sowohl im Innern von Appa­ra­tu­ren als auch in der Umge­bung. Im Teil B „Vermei­den wirk­sa­mer Zünd­quel­len“ werden in Verbin­dung mit der entspre­chen­den TRBS alle 13 Zünd­quel­len­ar­ten abge­fragt und im Teil C wird auch auf den konstruk­ti­ven Explo­si­ons­schutz einge­gan­gen. Diese Check­liste stellt dann die Basis für die Erstel­lung des Explo­si­ons­schutz­do­ku­ments dar (siehe www.exinfo.de, ID-Nummer 1234.0).
Für komplexe Anla­gen und Prozesse ist die Anwen­dung spezi­el­ler Metho­den erfor­der­lich, so z. B. für die Sicher­heits­ana­lyse nach Stör­fall­ver­ord­nung. In der 12. Verord­nung zur Durch­füh­rung des Bundes­im­mis­si­ons­ge­set­zes werden Anfor­de­run­gen formu­liert, in denen Sicher­heits­ana­ly­sen für derar­tige Anla­gen genü­gen müssen. Liegt keine Stör­fall­an­lage vor, kann man sich am Anhang II „Mindestan­ga­ben im Sicher­heits­be­richt“ und Anhang III „Grund­sätze für das Konzept zur Verhin­de­rung von Stör­fäl­len und das Sicher­heits­ma­nage­ment­sys­tems“ orien­tie­ren. Durch Einfüh­rung der Stör­fall­ver­ord­nung erhiel­ten die Metho­den der Risi­ko­er­mitt­lung eine erhöhte Bedeu­tung mit der Einfüh­rung der Pflicht zur Sicher­heits­ana­lyse. In der Praxis werden z. B. folgende Risi­ko­er­mitt­lungs­ver­fah­ren einge­setzt (PAAG):
  • PAAG-(HAZOP-)Verfahren
  • Ausfall­ef­fekt­ana­lyse nach DIN EN 60812
  • Ereig­nis­ab­lauf­ana­lyse nach DIN 25419
  • Fehl­zu­stands­baum­ana­lyse nach DIN EN 61025
  • Verfah­ren zur Analyse der Zuver­läs­sig­keit – Ereig­nis­baum­ana­lyse nach DIN IEC 62502; VDE 0050–3.
Auf der Basis der Gefähr­dungs­be­ur­tei­lung kann dann das Explo­si­ons­schutz­do­ku­ment erstellt werden.
Weitere Infor­ma­tio­nen unter:
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