Der Explosionsschutz soll als besonderer Bereich in der Sicherheitstechnik Menschen, Tiere und Sachwerte vor den verehrenden Folgen einer Explosion bewahren. Im besten Fall sorgt er dafür, dass es erst gar nicht zu einer Explosion kommt. Im schlimmsten Fall, zum Beispiel im Falle von menschlichem oder technischem Versagen, soll er die Auswirkungen so gering wie möglich halten.
Definition einer Explosion, Verpuffung und Detonation
Eine Explosion ist im Grunde ein äußerst schnell verlaufender physikalischer Vorgang, der große Energiemengen in Form von Hitze, einem enormen Druckanstieg und Bewegungsenergie freisetzt. Genauer spricht man bei Explosionen von Druckanstiegen über einem bar und einer Verbrennungsgeschwindigkeit unterhalb der Schallgeschwindigkeit.
Die Verbrennungsgeschwindigkeit von zum Beispiel Benzindampf-Luftgemischen liegt bei circa 10 Metern pro Sekunde. Bei Schwarzpulver liegt sie zum Vergleich sogar bei 300 m pro Sekunde. Bei der Explosion von Gasen und Dämpfen kann es zu Drücken von bis zu 10 bar kommen, bei Stäuben sogar bis zu 14 bar. Bereits bei einem Druckanstieg von einem bar können schwere Schäden am menschlichen Körper und an Sachwerten auftreten.
Der Vollständigkeit halber seinen an dieser Stelle auch noch die Verpuffung und die Detonation erwähnt. Von einer Verpuffung spricht man bei einer raschen Verbrennung, bei der es zu keiner nennenswerten Druckwelle kommt und die Verbrennungsgeschwindigkeit im Bereich von Zentimetern pro Sekunde liegt. Bei einer Detonation hingegen sprechen wir von einer außerordentlich heftigen Explosion. Die Verbrennungsgeschwindigkeit liegt oberhalb der Schallgeschwindigkeit im Bereich von Kilometern pro Sekunde und die auftretenden Drücke erreichen mehrere tausend bar.
Notwendigkeit von Explosionsschutz
Mit dem wachsenden Fortschritt im Rahmen der Industrialisierung ist auch die Bedeutung des Explosionsschutzes gewachsen. In der heutigen Zeit ist der Explosionsschutz nicht nur Thema in den klassischen Bereichen, wie der chemischen Industrie, in Mühlen oder des Bergbaus ein Thema, sondern zum Beispiel auch in vielen anderen Bereichen des produzierenden Gewerbes, wie der Textil- oder Holzindustrie.
Die Notwendigkeit des Explosionsschutzes ergibt sich dabei aber unabhängig vom Industriezweig immer aus den gleichen Notwendigkeiten: Explosionen sind lebensgefährlich für Menschen und Tiere und können zu enormen Schäden führen und das, unter Umständen, auch weit über das Werksgelände hinaus. Beides muss unbedingt verhindert oder im schlimmsten Fall auf ein Minimum reduziert werden.
Wann entsteht eine Explosionsgefahr?
Eine Explosion kann immer dann entstehen, wenn ein explosionsgefährdeter Stoff mit Sauerstoff gemischt gezündet wird. Explosionsgefährdete Stoffe treten dabei meist in Form von Dämpfen, Gasen, Nebel oder Stäuben auf. Der Sauerstoff ist in unserer Umgebungsluft vorhanden. Das Mischungsverhältnis und die zur Verfügung stehende Oberfläche spielt dabei eine entscheidende Rolle. Je feiner ein Stoff dabei verteilt ist, desto besser ist die Reaktion mit dem Sauerstoff. Bei der Explosionsgefahr von Stäuben ist die Korngröße entscheidend. Man spricht dabei in der Regel von Partikelgrößen unter 0.5 Millimeter. Je geringer die Korngröße ist, desto größer ist die Oberfläche die gute Wärme aufnehmen und rasch durchzünden kann.
Kennzeichnung von explosionsgefährdeten Bereichen
Auf explosionsgefährdete Bereiche wird mit dem Warnschild D-W021 „Warnung vor explosionsfähiger Atmosphäre“ gemäß der technischen Regel für Arbeitsstätten ASR A1.3 „Sicherheits- und Gesundheitsschutzkennzeichnung“, zu finden im Anhang 1 Nr. 2 hingewiesen.
Das Warnschild D-W021 dient der „Warnung vor explosionsfähiger Atmosphäre“
Maßnahmen zum Explosionsschutz
Die Maßnahmen zum Schutz gegen Explosionen gliedern sich in absteigender Reihenfolge in primäre, sekundäre und tertiäre Schutzmaßnahmen gegen Explosionen:
Primärer Explosionsschutz
Der primäre Explosionsschutz zielt darauf ab, die Bildung von explosionsgefährlichen Atmosphären von vornherein zu verhindern.
Zum Beispiel kann hierzu geprüft werden, ob ein anderer, nicht explosionsgefährdeter Stoff, einen explosionsgefährdeten Stoff ersetzen kann. Auf der anderen Seite kann auch das Entfernen oder Verdünnen von explosionsgefährdeten Stoffen zum Ziel führen. Auch die Umwandlung von explosionsgefährdeten Stoffen in nicht explosionsgefährdete Stoffe oder die dichte/abgeschlossene Lagerung ist als Möglichkeit zu bedenken.
Sekundärer Explosionsschutz
Der sekundäre Explosionsschutz soll das entzünden explosionsgefährlicher Atmosphären verhindern, wenn sich deren Bildung nicht verhindern lassen.
Dies bedeutet nichts anderes, als das in explosionsgefährdeten Bereichen keine wirksamen Zündquellen vorhanden sein dürfen. Beispiele für Zündquellen können unter anderem offene Flammen, Blitzschlag, Lichtbögen, Funken, heiße Oberflächen, Selbstentzündung oder elektrostatische Aufladungen sein. Natürlich gibt es noch eine Vielzahl an anderen Zündquellen, je nach innerbetrieblicher Situation, so dass diese Auflistung nur exemplarisch sein kann.
Tertiäre Explosionsschutz
Der tertiäre Explosionsschutz soll die Wirkung einer Explosion auf ein Minimum beschränken und dadurch die Auswirkungen einer Explosion zu begrenzen und Personenschäden ausschließen.
Er kommt immer dann zum Tragen, wenn primärer und sekundärer Explosionsschutz nicht ausreichend sind, um eine Explosion wirkungsvoll zu verhindern.
Exemplarisch können hier als Beispiel bauliche Maßnahmen genannt werden, die dem Explosionsdruck standhalten sollen oder den Explosionsdruck auf ein beherrschbares Maß begrenzen soll. Spezielle Explosionsunterdrückungsanlagen in Form von mit sensiblen Drucksensoren gekoppelte Löschanlagen sollen auf der anderen Seite eine beginnende Explosion schnellst möglich unterdrücken und so einen größeren Schaden verhindern.
Auch diese Aufzählung ist nicht abschließend und soll nur Beispiele aus einem umfangreichen Katalog an Möglichkeiten aufzeigen. Je nach betrieblichem Erfordernis sind auch andere individuelle Maßnahmen möglich.
Wie eingangs bereits erwähnt, gliedern sich die Explosionsschutzmaßnahmen in absteigender Reihenfolge. Dies bedeutet, dem primären Explosionsschutz ist gegenüber dem sekundären und dann dem tertiären Vorrang einzuräumen. Kombinationen einzelner Explosionsschutzmaßnahmen können bei Bedarf erfolgen, wenn festgestellt wird das eine einzelne Maßnahme nicht ausreichend ist.
Explosionsgefährdete Zonen
Explosionsgefährdete Bereiche werden in Abhängigkeit von Häufigkeit und Dauer des Auftretens von explosionsgefährlichen Atmosphären in Zonen eingeteilt. Dabei wird auch nochmals zwischen Gasen und Dämpfen sowie Stäuben unterschieden
Aus der Einteilung in verschiede Zonen ergibt sich Art und Umfang der zu ergreifenden Maßnahmen im Rahmen des Explosionsschutzes. Grundlage ist immer eine Gefährdungsbeurteilung, aus der sich alle weiteren Maßnahmen ableiten lassen.
Explosionsgeschützte Geräte
Geräte, die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt oder betrieben werden sollen, müssen explosionsgeschützt (Umgangssprachlich oft als Ex-Geschützt bezeichnet) sein. Dies bedeutet grob gesagt, dass explosionsgeschützte Geräte keine Zündquelle darstellen dürfen. Eine Zündquelle können Geräte zum Beispiel dann darstellen, wenn es aufgrund des Betriebs oder eines Defektes zur Bildung von Funken kommen kann oder die Oberfläche des Gerätes so heiß wird, dass sich explosionsgefährdete Stoffe in Verbindung mit Sauerstoff daran entzünden können.
Explosionsgeschütze Geräte werden entsprechend der geforderten Eigenschaften und damit verbundenen Bauweisen in verschiedene Gruppen eingeteilt und entsprechend gekennzeichnet. Welche Eigenschaften die einzusetzenden Geräte erfüllen müssen, richtet sich nach der Zone in der sie eingesetzt werden sollen und der Gefährdungsbeurteilung.
Explosionsgeschützte Geräte werden dementsprechend gekennzeichnet. Dieses Symbol deutet daraufhin.
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