Staub-Ex nach ATEX - Grundlagen
Die ATEX 100a
Hinter dieser Bezeichnung verbirgt sich die Richtlinie 94/9/EG, die europaweit Leitlinien für den Umgang mit Geräten und Schutzsystemen in explosionsgefährdeten Bereichen vorgibt. Ab dem 1. Juli 2003 sind diese Vorschriften verbindlich und garantieren damit den freien Warenverkehr für EX-Geräte in der EU. Produkte, die nach nationalen EX-Normen entwickelt und hergestellt wurden, dürfen ab diesem Datum nicht mehr in Verkehr gebracht werden. Damit enden die Übergangsfristen für die Betreiber von Anlagen, es dürfen ab diesem Termin nur noch nach ATEX zugelassene Anlagen in Betrieb genommen werden. Neu ist insbesondere, dass jetzt auch staubbelastete Bereiche in die ATEX einbezogen werden. Betriebe, in denen Staub anfällt oder verarbeitet wird, müssen sich daher mit den neuen Vorschriften auseinandersetzen.
Gefahrstoff Staub
Rund 80% aller bei der industriellen Fertigung anfallenden Stäube sind brennbar und können, sofern ein explosionsfähiges Staub-Luft-Gemisch vorliegt, zu einer Explosion führen. Zu den weit verbreiteten brennbaren Staubarten gehören z. B. Holzmehl, Getreide, Zellulose, Back- und Fischmehl, aber auch Stoffe wie Waschmittel, Toner, Vitamin C oder Metallstaub. Selbst ein harmlos erscheinender Stoff wie Milchzucker kann unter geeigneten Bedingungen explodieren.
Überall dort, wo solche Stäube als Abfallprodukte bei der Bearbeitung oder als Endprodukt in entsprechenden Mengen entstehen, ist die ATEX zu beachten. Es dürfen in den gefährdeten Bereichen nur Geräte eingesetzt werden, die Schutzarten zur Verhütung von Zündfunken oder hohen Temperaturen aufweisen. Die Ausführungen dieser Schutzarten sind in den EU-Normen definiert.
Eine besondere Gefährdung tritt in den verschiedensten Industriezweigen auf:
Beim Zerkleinern von Stoffen in Mühlen können explosionsfähige Staub-Luft-Gemische entstehen, welche schwere Havarien verursachen können. Daher ist insbesondere die Zerkleinerungstechnik von der neuen ATEX betroffen.
In Becherförderwerken besteht bei der Förderung von Staub ebenfalls eine Explosionsgefahr. Sei nun Holzstaub, Mehl, Kohle oder Metallstaub das Fördergut – alle in der Gefahrenzone eingesetzten Sensoren, etwa zur Schieflaufüberwachung oder zum Zählen der Becher, müssen die neue ATEX-Zulassung haben.
Auch in holzverarbeitenden Betrieben ist die ATEX zu beachten: Die Absaugung von Staub an Holzsägen, bei denen eine Geschwindigkeit von 20 m/s sichergestellt werden muss, darf nur mit Ex-zugelassenen Sensoren sicher überwacht werden.
Vakuumförderanlagen in Getreidehebern, der Lebensmittelindustrie oder anderen Bereichen erfordern ATEX-konforme Geräte.
Rührwerke und Mischer in der Lebensmittelindustrie, bei der Herstellung pharmazeutischer Produkte oder in der chemischen Industrie und mit Staub beladene Pelletpressen sind ebenfalls betroffen.
Zoneneinteilung im Bereich Staub-Ex
Anlagen, in denen brennbare Stäube auftreten können, werden in drei Zonen eingeteilt.
Darin werden die Unterschiede im zeitlichen Auftreten einer Wolke brennbaren Staubes in Luft bei Normalbetrieb festgelegt.
Zone 20 EX-Atmosphäre häufig oder ständig oder langzeitig vorhanden
Zone 21 EX-Atmosphäre gelegentlich vorhanden
Zone 22 EX-Atmosphäre sehr selten und dann nur kurzzeitig vorhanden.
Die Verantwortung für die Zoneneinteilung trägt der Betreiber, der sich dabei durch Institutionen wie z. B. den TÜV oder das Gewerbeaufsichtsamt unterstützen lassen kann.
Produktkennzeichnung
Die ATEX 100a schreibt eine einheitliche Kennzeichnung der für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen zugelassenen Geräte vor. Diese setzt sich für Staub-EX zusammen aus:
dem EX-Zeichen
der Gerätegruppe: II (alle Bereiche außer Bergbau)
der Gerätekategorie: 1D = Einsatz in Zonen 20, 21, 22
2D = Einsatz in Zonen 21, 22
3D = Einsatz in Zone 22
der maximalen Oberflächentemperatur des Gerätes: Txxx°C
dem Namen der Prüfstelle
der Nummer der Prüfbescheinigung
Bei EGE-Sensoren ist die Gerätegruppe immer Gruppe II, zur Verwendung in allen Bereichen, die durch explosionsfähige Atmosphäre gefährdet werden können, ausgenommen Bergbau.
Beispiel: Ex II 1D T 100°C
bezeichnet ein Gerät der Gerätegruppe II, welches in den Zonen 20, 21 und 22 für Staub eingesetzt werden kann und das auch im Fehlerfall nicht heißer als 100°C wird.
Begriffe
Maximale Oberflächentemperatur
Diese Temperatur kann an der Oberfläche eines Sensors maximal auftreten, wenn dieser innerhalb der im Datenblatt vorgegeben Spezifikationen unter Einbaubedingungen betrieben wird. Auch bei einem Defekt im Sensor wird dieser Wert nicht überschritten. Die maximale Oberflächentemperatur ist ein Kriterium für die Einsetzbarkeit eines Sensors, da je nach Staubart unterschiedliche Höchstwerte nicht überschritten werden dürfen. Unterschieden werden muss zwischen einer Staubwolke und abgelagertem Staub.
Staubwolke
Der Begriff Staubwolke beschreibt Staubpartikel, die zusammen mit Luft ein explosionsfähiges Gemisch bilden. Jede Staubwolke besitzt eine spezifische Zündtemperatur – die von Schwefel beträgt beispielsweise 240°C. Ein Gerät, das in dieser Umgebung eingesetzt werden soll, darf höchstens eine Oberflächentemperatur erreichen, die 2/3 der Zündtemperatur beträgt. Für Schwefelstaub ergibt sich somit eine maximal zulässige Oberflächentemperatur des Sensors von 160°C.
Staubablagerung
Staubschichten können sich an heißen Oberflächen entzünden. Wird der entzündete Staub aufgewirbelt, kann die Folge eine Staubexplosion sein. Jede Staubart hat ihre spezifische Glimmtemperatur, die von der Schichtdicke abhängt. Für eine 5 mm dicke Schwefelschicht beträgt diese Temperatur 250°C. Wenn ein Sensor in einem Bereich eingesetzt werden soll, in dem Ablagerungen auftreten können, darf die Oberflächentemperatur maximal die Glimmtemperatur abzüglich 75K erreichen. Für Schwefel wären damit 175°C erlaubt.
Technische Begriffe
Weitere technische Begriffe und Definitionen sind in unseren Prospekten Strömungswächter, Induktive Näherungsschalter und Kapazitive Näherungsschalter aufgeführt.
Auswahl des Sensors
Die Auswahl eines für den staubbelasteten EX-Bereiches geeigneten Sensors kann erst nach der Zoneneinteilung durch den Betreiber erfolgen. Außerdem muss die Staubart und die Umgebungstemperatur berücksichtigt werden. Als Kriterium gelten gleichermaßen der Einsatzbereich und die maximale Oberflächentemperatur des Sensors. Können in einer Anwendung zusätzlich zu Staubwolken auch Staubschichten auftreten, wird die niedrigere der beiden Grenztemperaturen als Höchstwert für die Sensorauswahl herangezogen. Bei Schwefel beträgt also in diesem Fall die maximal zulässige Oberflächentemperatur des Sensors 160°C.
Zulassungen für Sicherheitsanwendungen
Sensoren, die dem Personenschutz dienen, müssen eine Bauartzulassung nach EN 954-1 aufweisen und entsprechend gekennzeichnet sein. Nicht gekennzeichnete Sensoren dürfen bei solchen Anwendungen nicht eingesetzt werden.
