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Foto: Andrei_Kholmov/shutterstock.com
Beim Zerstäuben im Sprühkopf können Nebel zündfähige Gemische erzeugen.

Sensorik

Zertifizierter Explosionsschutz in der Druckmesstechnik

Explosionen können extrem sein und große Schäden hinterlassen. Um solche Unfälle zu vermeiden, ist zertifizierte Druckmesstechnik gefragt.

Die Keller AG für Druckmesstechnik stellt seit 1988 spezielle, international zertifizierte Produkte für die Verwendung in explosionsgefährdeten Umgebung her, die in den unterschiedlichsten Anwendungen für einen sicheren Betrieb sorgen. Denn das oberste Ziel beim Bau elektrischer Geräten für den Einsatz in Ex-Bereichen sollte darin bestehen, die Gefahr nicht zu unterschätzen und Explosionen von vornherein zu verhindern.

Fatale Auswirkungen

  • Am 21. September 2001 explodierten 300 t Kunstdünger in einer Fabrik des Konzerns Total Fina Elf. Durch die Explosion starben 22 Arbeiter und 7 Anwohner, 2.500 Menschen wurden verletzt. Die Risiken waren, wie auch bei früheren Industriekatastrophen, im Voraus bekannt und dennoch blieben die genauen Ursachen nach dem Unglück widersprüchlich.
  • Am 8. Juni 1999 kam es auf dem Werksgelände der Bayer AG in Wuppertal zu einer Explosion und zu einem Brand. Die Folgen waren über 100 Verletzte, Sachschaden in Millionenhöhe und eine Trümmerlandschaft um das Kesselhaus. Das Unglück forderte zum Glück keine Menschenleben, aber die austretenden Chemikalien und der Brandruß riefen bei unzähligen Menschen langfristige Atembeschwerden, Kopfschmerzen, Übelkeit sowie Augen- und Hautverätzungen hervor.

Wie entsteht eine Explosion?

Eine Explosion ist eine schlagartig verlaufende chemische Reaktion eines brennbaren Stoffes in Form von Gasen, Stäuben, Dämpfen oder Nebeln, in Kombination mit Sauerstoff unter der Freisetzung von hoher Energie. Eine explosionsfähige Atmosphäre entsteht dann, wenn dieses Gemisch in einem ganz bestimmten Konzentrationsverhältnis vorhanden ist. Bei zu hoher Konzentration (fettes Gemisch) und bei zu geringer Konzentration (mageres Gemisch) findet keine Explosion statt, sondern nur eine stationäre Verbrennungsreaktion. Lediglich im Bereich zwischen der oberen und der unteren Explosionsgrenze reagiert das Gemisch bei Zündung explosionsartig. Der Umgebungsdruck und der Sauerstoffanteil in der Luft beeinflussen die Grenzen von explosionsfähigen Atmosphären.

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Foto: Andres_Bolkenbaas Flugzeugindustrie - Flüssigkeitslogistik von Enteisungsmaschinen: Die Enteisung erfolgt mit einer Flüssigkeit, die neben Wasser aus mindestens 50 % des leicht entflammbaren Glykols besteht.

Vor einer Zündung schützen

Die vielen verheerenden Unfälle in der Vergangenheit zeigten bereits vor 100 Jahren die Notwendigkeit und die Bedeutung einer ganzheitlichen Regelung zum Explosionsschutz auf. Zu dieser Zeit wurden erste nationale Vorschriften und Gesetze erlassen, die ihre Gültigkeit bis 1994 hatten. Seit 1994 wird der Explosionsschutz in europäischen Richtlinien geregelt: Atex 95 bzw. 94/9/EG (Produktrichtlinie) sowie Atex 137 bzw. 1999/92/EG (Betreiberrichtlinie).

Unternehmen, die in explosionsgefährdeten Umgebungen tätig sind, werden gefordert, möglichst zwei Massnahmen zum Explosionsschutz sicherzustellen. Bei der primären Massnahme muss der Betreiber verhindern, dass überhaupt eine explosionsfähige Atmosphäre entstehen kann. Das Konzentrationsverhältnis kann dazu mit folgenden Massnahmen verändert und ungefährlich gemacht werden:

  • Brennbare Stoffe werden durch ungefährliche Alternativen ersetzt.
  • Durch die Zugabe von Stickstoff, Kohlendioxid etc. werden brennbare Stoffe neutralisiert.
  • Mittels einer natürlichen oder technischen Belüftung wird die Konzentration begrenzt.

Ist es nicht möglich, eine Umgebung explosionssicher zu gestalten, muss als sekundäre Massnahme das Gefährdungspotential nach der Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Zündquelle in drei Gefahrenzonen eingeteilt werden. Diese drei Zonen sagen aus, ob eine explosionsfähige Atmosphäre dauerhaft, gelegentlich oder kurzfristig auftreten kann. Damit können entsprechende Geräte ausgewählt werden, die für den Einsatz in den Zonen geeignet sind.

Auf die Zertifizierung kommt es an

Produkte, die in einer explosionsgefährdeten Umgebung eingesetzt werden, müssen so konstruiert sein, dass sie im Rahmen der vorhandenen Gefahrenklasse den nötigen Schutz bieten. Damit dieser zu jeder Zeit sichergestellt ist, unterstehen explosionsgeschützte Produkte diversen Richtlinien und Normen. Je nach geografischer Region gibt es unterschiedliche Zulassungsstellen und eigene Normen-Reihen.

Explosionsgeschützte Produkte für den europäischen Markt werden nach der europäischen Richtlinie 2014/34/EU geprüft und zertifiziert (Ersatz für die ursprüngliche Richtlinie 94/9/EG). Alle Produkte für diesen Markt müssen auf der Grundlage der Normenreihe EN 60079 konstruiert werden. Diese Normen decken gas- sowie staubexplosionsgefährdete Bereiche ab. Innerhalb dieser Reihe werden die Produkte in Zündschutzarten klassifiziert. Diese definieren wie ein Betriebsmittel aufgebaut sein muss, damit es in einer explosionsgefährdeten Umgebung keine Zündung hervorrufen kann.

Eigensichere Druckmesstechnik von Keller

Die Keller AG für Druckmesstechnik produziert neben Produkten in den Zündschutzarten d (druckfeste Kapselung) oder ec (erhöhte Sicherheit), hauptsächlich Drucktransmitter, Pegelsonden und digitale Manometer in der Zündschutzart i (intrinsic safety / Eigensicherheit). Produkte mit der Zertifizierung Eigensicherheit begrenzen die Energie so, dass weder durch einen Funken noch durch einen thermischen Effekt die Zündung einer explosionsfähigen Atmosphäre ausgelöst werden kann. Keller ist ein international tätiges Unternehmen und bietet daher neben der Atex-Zertifizierung (Atmosphères Explosibles) den europäischen Raum natürlich auch eine breite Palette an Zertifizierungen an, die für kundenspezifische Produkte weltweit eingeholt werden können (IECEX, UKCA, UL, …). 

Alle explosionsgeschützten Produkte von Keller sind durch die spezifische Beschriftung erkennbar. Die Beschriftung enthält einen Schlüssel, der unter anderem folgende Informationen für gasexplosionsgeschützte Produkte enthält: Symbol Ex für Atex, Zündschutzart (Beispiel: ia), Gasgruppe IIA, IIB oder IIC, Temperaturklasse (Beispiel: T4-T6), Geräteschutzniveau (Beispiel: Ga), Zulassungsstelle, Zulassungsnummer, X für besondere Bedingungen für den sicheren Einsatz, die in Manuals näher erläutert sind.

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Foto: Keller AG für Druckmesstechnik Druckmesstechnik von Keller: Beispiel für eine spezifische Beschriftung 

Vielfältiger Einsatzbereich

Der Einsatzbereich von Produkten in explosionsgefährdeten Umgebungen ist sehr breit. Seit 1988 produziert die Keller AG explosionsgeschützte Druckmesstechnik. Dank diesem Erfahrungsschatz sind die zertifizierten Produkte von Keller in vielen Branchen vertreten. Die folgenden vier Beispiele zeigen bekannte Situationen aus dem Alltag, die alle eine grundlegende Aufgabe teilen. Bei allen Anwendungen wird der Pegel, Füllstand oder Durchfluss eines Behältnisses über den Druck gemessen und überwacht. Beispiele sind: Fahrzeugindustrie (Lackierroboter), Flugzeugindustrie (Enteisungsmaschinen), Chemieindustrie (Chemiedistribution), Ölindustrie (Tankstellen)

Messen und Übertragen

Wenn die Produkte an schwer erreichbaren Stellen eingesetzt werden, können die gemessenen Daten nicht immer vor Ort ausgelesen werden. In solchen Fällen bietet Keller auch Fernübertragungseinheiten an, welche die Messwerte zu einem Server oder in eine Cloud weiterleiten. Die aufgezeichneten Messdaten werden schlussendlich über eine Kundenanwendung oder über die hauseigene Kolibri Cloud abgefragt und ausgewertet.

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Foto: Marcin_Balcerzak/shutterstock.com Explosionsgefahr in der Chemiedistribution: In den Lagern von Chemieherstellern und -distributoren befinden sich zahlreiche verschiedene Chemiefässer mit unterschiedlichsten explosiven und gesundheitsschädlichen Inhalten.

Fernübertragungseinheiten, wie die Box ARC1-SB von Keller, sind in sich selbst nicht explosionsgeschützt. Module, die in explosionsgefährdeten Umgebungen eingesetzt werden, müssen deshalb zwingend ausserhalb der explosiven Atmosphäre installiert werden. Fernübertragungseinheiten für zertifizierte explosionsgeschützte Produkte enthalten Sicherheitsbarrieren, welche die abgegebene elektrische Leistung zum angeschlossenen eigensicheren Produkt begrenzen. Durch diese Barriere wird die Entstehung einer Zündung verhindert und der Explosionsschutz sichergestellt.

Explosionsschutz der Zukunft

Keller entwickelt aktuell eine neuartige Funkübertragungseinheit, die über Lorawan oder NB-IoT Netzwerke (Internet of Things) kommunizieren und auch innerhalb der explosionsgefährdeten Umgebungen installiert werden können. Mit dieser Entwicklung wird der Explosionsschutz nochmal eine Stufe sicherer und die Installation von Druckmesstechnik in gefährdeten Gebieten einfacher.

Foto: Flexim GmbH

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