Statische Elektrizität · TRBS 2153 - Elektrostatik, Dr.-Ing. Josef F. Bremen, Köln 26.10.2011...
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Statische Elektrizität -
Neues zur TRBS 2153
Sicherheitsfachkräfte - Tagung 2011, der BGRCI Nürnberg
am 26.10.2011 von Dr.-Ing. Josef F. Bremen, Kö[email protected]
26.10.2011TRBS 2153 - Elektrostatik, Dr.-Ing. Josef F. Bremen, Köln Seite 2
Alltagserfahrungen 1
26.10.2011TRBS 2153 - Elektrostatik, Dr.-Ing. Josef F. Bremen, Köln Seite 3
Alltagserfahrungen 2
26.10.2011TRBS 2153 - Elektrostatik, Dr.-Ing. Josef F. Bremen, Köln Seite 4
Neu ab 2009: TRBS 2153 !
Neu ab 2010: BG RCI
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Themen :
• Alltagserfahrung
• Explosionsschutz / Elektrostatik: MZE
• Eigenschaften von Zündquellen / Zündwirksamkeit
• Energie / Zündwirksamkeit: Büschel – Funken – Gleitstiele
• Beispiele
• TRBS 2153 und Spiralschlauchleitungen : Neue Erkenntnisse ! ?
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Mindestzündenergie
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• PVC – Kabel Schutzrohr
• Lappen
• Metallstift – z. B. Körner, Rundstab auf isolierender Unterlage
• Brennbares Gas – metallischer Brenner
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Beispiel Systematisches Fragen
Quelle der Ladung ?
Speicher 1 für Ladung ?
Speicher 2 für Ladung ?
Entladung ?
Wirksamkeit der Entladung ?
Kapazität und Funkenentladung !
Experiment :
Abstreifen von Ladungen und
Übertragen auf isolierte Leiter
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Standardmodell für Oberflächen verschiedener Materialien
Gilt allgemeiner für alle Oberflächen – materialunabhängig
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Thermische Zündquellen – Eigenschaften ??
Mechanische Zündquellen – Eigenschaften ??
Elektrische Zündquellen – Eigenschaften ??
Elektrostatische Zündquellen – Eigenschaften ??
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Vier Entladungsarten:
Schüttkegel
Gleitstiele
Funken Energie
Büschel
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Beispielbilder im Regeltext : nicht „regeltypisch“
dafür „leserfreundlich“
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Vier Entladungsarten:
Schüttkegel
Gleitstiele
vertraut, darum 1: Funken Energie
Büschel
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Kapazität und Funkenentladung
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Aufgeladenes Objekt Kapazität Potential Energie
pF kV mJ
________________________________________________________________________________
Flansch 10 10 0,5
50 Liter Behälter 50 8 2
Person 150 12 11
200 Liter Metallfass 200 20 40
Beispiel 50 l Fass für Aceton: E = ½ x 50 x 8x8 µJ = 1,6 mJ
Vergleich mit Mindeszündenergie (MZE) von Aceton = 0,55 mJ
Tabellenwerte siehe TRBS 2153, Tabelle 12 und Anhang F (MZE)
Als Aufladungsgrenze wirkt das Absprühen von Ladungen.
Runde Körper lassen sich höher aufladen als spitze.
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Vier Entladungsarten:
Schüttkegel
Gleitstiele
vertraut, darum 1: Funken Energie
2: Büschel
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Reinigen beim Aufnehmen von verschüttetem Material
Plexiglasscheibe
Putzlappen
Karton
Hand
Vier verschiedene Sachverhalte: Abfüllung in Zone: 0 oder 1 oder 2 bzw. in 20, 21 oder 22
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Zündgefahren sind in den Zonen 0, 1 oder 2 nicht zu erwarten, wenn
• die Größe der Fläche oder die Abmessung des Gegenstandes auf die in Tabelle 1a oder 1b aufgeführten Höchstwerte beschränkt ist,
• eine gefährliche Aufladung durch betriebliche Vorgänge nicht zu erwarten ist
oder
• ein experimenteller Nachweis vorliegt, dass mit gefährlichen Aufladungen nicht zu rech-nen ist.
Oberfläche [cm²] in Explosionsgruppen Zone
IIA IIB IIC
0 50 25 4
1 100 100 20
2 Maßnahmen nur erforderlich, wenn erfahrungs-gemäß zündwirksame Entladungen auftreten.
Tabelle 1a: Höchstzulässige Oberflächen isolierender Gegenstände
TRBS 2153 : Begrenzung der Abmessungen (1) – wg. Büschel
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Messung der übertragenen Ladung
Einheit nC oder nAs
Vergleich mit MZQ anstatt mit MZE
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Vier Entladungsarten:
Schüttkegel
3: Gleitstiele
vertraut, darum 1: Funken Energie
2: Büschel
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FIBC „Big Bag“
Staubzucker oben
Polyethylen rechts
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Folienverpackungen, Säcke
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1. Kennen:Einsatzfall, Ort brennbarer Stoffe, Zone und MZE
2. Konstruktionsmerkmale: Widerstand senken, Oberfläche begrenzen
3. Betrieb:Leitfähige u. ableitfähige Komponenten erden.
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Schlauchleitung nach Schadensereignis (Foto: Lüttgens)
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Aktuelle Messungen an Schläuchen
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Veranlassung
• Vermeidung von Gleitstielbüschelentladungen beim pneumatischen Transport
• Gibt es einen Grenzwert für den Widerstand der inneren produktführenden Schicht?
• Sind lebensmittel-geeignete Schläuche einsetzbar?
• Wie beeinflusst die Konstruktion des Schlauches die Ladungsabfuhr?
• Konkretisierung zum Transport von Schüttgütern in derTRBS 2153
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Widerstandsmessungen
Quelle: Dr. Carsten Blum (DEKRA-EXAM Bochum) und Kollegen
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Widerstandsmessungen an einem Kunststoffspiralschlauch
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1E+07
1E+08
1E+09
1E+10
1E+11
1E+12
1E+13
0 20 40 60 80
relative Feuchte (%)
Ob
erf
läch
en
wid
ers
tan
d (
Oh
m)
AS FDA 355, 50 mm
AS FDA 355, 75 mm
MHF 355, 50 mm
MHF 355, 75 mm
AS BFA 355, 50 mm
AS BFA 355, 75 mm
Quelle: Dr. Carsten Blum (DEKRA-EXAM Bochum) und Kollegen
Widerstandsmessungen
Hinweis:Oberflächenwiderstand ist kein alleiniges Qualifizierungsmerkmal
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Aufladungsmessungenmit Volkmann-Vakuumförderer
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Versuchsaufbau:
Quelle: Dr. Carsten Blum (DEKRA-EXAM Bochum)
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Aufladungsmessungen
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Auswertungsziel der Versuche:
Ermittlung der Oberflächenladungsdichte an der Innenwand
Hinweis:Grenzwert für Gleitstielbüschelentladungen: 2,5 · 10-4 C/m²
Versuchsparameter:
• Schlauchtypen (4 Varianten)
• Durchmesser (4 Durchmesser; 32 bis 150 mm)
• Produkte (Polystyrol, Melamin, Ionenaustauscher)
• Geschwindigkeit (Flug-, Strähnen-, Pfropfenförderung)
Quelle: Dr. Carsten Blum (DEKRA-EXAM Bochum)
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Quelle: Dr. Carsten Blum (DEKRA-EXAM Bochum) und Kollegen
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Quelle: Dr. Carsten Blum (DEKRA-EXAM Bochum) und Kollegen
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2,2E-032,2E-062,2E-04C/m²mittlere Ladungsdichte
6E-124E-121E-11Fmittlere Kapazität an der
Schicht
5E+105E+075E+09Ohm*mspez. Durchgangs-
widerstand
MHFBFAFDA
Achtung:
Diese Resultate sind von den Autoren bisher nicht veröffentlicht !
Sie stammen aus der aktuellen Diskussion und belegen erste Erfolge der Schlauchhersteller !
Grenzwert für Gleitstielbüschelentladungen: 2,5 · 10-4 C/m²Hinweis:
Physikalisch begründeter Grenzwert, nicht in der TRBS 2153 enthalten.
Bewertung der Spiralschlauchleitungen nach Simulationsrechnungenauf Basis der Meßwerte
Quelle: Dr. Carsten Blum (DEKRA-EXAM Bochum) und Kollegen
Statische Elektrizität
TRBS 2153
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