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Ex-Schutz Expertencheck: 8 gängige Ex-Schutz-Behauptungen auf dem Prüfstand

| Redakteur: Dr. Jörg Kempf

Damit beim hochsensiblen Thema Explosionsschutz der Durchblick im Dickicht der Normen, Richtlinien, Schutzarten, Schutzklassen und Zoneneinteilungen nicht verloren geht, stellen wir acht verbreitete Behauptungen zum Ex-Schutz auf den Prüfstand und unterziehen sie einem Expertencheck.

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Ex-Schutz-Prävention: Ex-Zonen müssen vom Anlagenbetreiber dort ausgewiesen werden, wo mit bestimmten Wahrscheinlichkeiten eine explosionsfähige Atmosphäre auftreten kann.
Ex-Schutz-Prävention: Ex-Zonen müssen vom Anlagenbetreiber dort ausgewiesen werden, wo mit bestimmten Wahrscheinlichkeiten eine explosionsfähige Atmosphäre auftreten kann.
(Bild: R. Stahl)

Behauptung Nr. 1: „Immer wenn eine explosionsfähige Atmosphäre entsteht, muss eine Ex-Schutzzone ausgewiesen werden.“

Richtig ist: Beim Auftreten einer explosionsfähigen Atmosphäre ist nicht unbedingt auch die Einrichtung einer Ex-Schutzzone erforderlich. Die Zonenklassifizierung in 0, 1, 2 für Gas, Nebel und Dampf sowie 20, 21 und 22 für entzündliche Stäube wird für Bereiche ausgewiesen, in denen mit bestimmten Wahrscheinlichkeiten eine explosionsfähige Atmosphäre herrscht, die durch eine Zündquelle zur Explosion gebracht werden kann.

Über das erforderliche Schutzniveau entscheidet die Anwesenheitsdauer des entzündlichen Gemischs. Wenn die explosionsfähige Atmosphäre nur zu ganz bestimmten, genau vorhersehbaren Zeiten auftritt, zum Beispiel ausschließlich beim Öffnen eines Behälters, muss nicht zwingend eine Schutzzone ausgewiesen werden. Stattdessen können im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung besondere Schutzmaßnahmen für den Gefahrenzeitraum ergriffen werden.

Behauptung Nr. 2: „Temperaturklasse und Gruppe sind für die Zone 2 irrelevant.“

Richtig ist: Temperaturklasse und Gruppe haben zunächst nichts mit der Zoneneinteilung zu tun. Diese Angaben beziehen sich auf mögliche Zündquellen in Form von heißen Oberflächen oder zündfähigen Energien. Die maximale Oberflächentemperatur eines elektrischen Betriebsmittels muss stets kleiner sein als die Zündtemperatur des Gemischs von Luft mit Gas oder Dampf, in dem das Gerät eingesetzt wird.

Einige Geräte sind für die Temperaturklasse T6 und damit für den Betrieb im Umfeld von Gasen und Dämpfen zugelassen, deren Zündtemperatur zwischen +85 °C und +100 °C liegt. Bei ihnen darf die Oberflächentemperatur +85 °C nicht überschreiten. Die niedrigste Temperaturklasse T1 erlaubt den Einsatz in Bereichen mit Gasen oder Dämpfen, die sich erst bei Temperaturen über +450 °C entzünden können. Außerdem erfolgt nach IEC 60079-0 eine Einteilung der Geräte in die Untergruppen IIA (z.B. Propan), IIB (z.B. Ethylen) und IIC (z.B. Wasserstoff). Sowohl Temperaturklasseneinstufung als auch Gruppeneinteilung sind in allen Zonen zu berücksichtigen.

Behauptung Nr. 3: „Bei brennbaren Stäuben gilt, dass die maximale Oberflächentemperatur von Geräten auf 2/3 der Mindestzündtemperatur in der Atmosphäre der Stäube zu begrenzen ist.“

Richtig ist: Das stimmt nur bedingt. Zunächst entfällt bei brennbaren Stäuben die Einteilung in Temperaturklassen. Das entscheidende Kriterium für das Explosionsrisiko ist die Mindestzündtemperatur des Staubes in Relation zur Oberflächentemperatur des Betriebsmittels. Diese Mindestzündtemperatur muss jedoch sowohl für Staubwolken als auch Staubschichten ermittelt werden. Es trifft zwar zu, dass in entzündlicher Atmosphäre mit schwebenden Partikeln die Oberflächentemperatur eines Gerätes nur 2/3 der Mindestzündtemperatur der Staubwolke betragen darf.

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Da sich die Stäube jedoch auch auf dem Gerät ablagern, ist die Mindestzünd- oder Glimmtemperatur der Staubschicht gesondert zu betrachten. Darunter wird die niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche verstanden, auf der sich eine Staubschicht von 5 mm Stärke entzünden kann. Der Abgleich mit der maximalen Oberflächentemperatur des Betriebsmittels ist mit einem Sicherheitsabstand von 75 °C durchzuführen.

Weil bei höheren Schichtdicken die Wärmedämmung zunimmt und sich dadurch die Staubschicht schon bei geringeren Temperaturen entzünden kann, muss der Sicherheitsfaktor anhand einer Tabelle in der Norm für das Errichten in explosionsgefährdeten Bereichen ermittelt werden. Wo Betriebsmittel vollständig eingestaubt werden, sich Staubschichten über 50 mm ablagern oder die Glimmtemperatur bei 50 mm Schichtdicke unter +250 °C liegt, muss die Glimmtemperatur in Laborversuchen ermittelt werden.

Behauptung Nr. 4: „Ein Gerät mit einer Kennzeichnung für Gas und Staub darf bedenkenlos in Atmosphären eingesetzt werden, die sowohl Gas als auch Staub enthalten.“

Richtig ist: Wo zugleich explosionsfähige Stäube und brennbare Gase oder Dämpfe auftreten, spricht man von einem hybriden Gemisch. Solche hybriden Gemische können andere kritische Kennzahlen aufweisen als die einzelnen Stoffe. In der Norm IEC 60079-14 von 2013 sind im Anhang M einige Hinweise aufgeführt, die berücksichtigt werden sollten.

Da sich in der Praxis die Situation sehr unterschiedlich darstellen kann, müssen letztendlich über eine Gefährdungsbeurteilung die angemessenen Maßnahmen festgelegt werden. Betriebsmittel, die sowohl für gas- als auch für staubexplosionsgefährdete Bereiche ausgelegt sind, können deshalb nicht unbedenklich im Umfeld eines hybriden Gemischs eingesetzt werden. Ihr Ex-Schutz gegenüber Gasen einerseits und Stäuben andererseits schließt nicht automatisch deren Vermischung ein. So wird etwa die Temperaturklasse eines für den Betrieb in Gasatmosphäre zugelassenen Gerätes ohne abgelagerte Staubschicht ermittelt. Staubablagerungen erhöhen jedoch die Oberflächentemperatur des Gehäuses oder der eingebauten Geräte und damit auch die Explosionsgefahr.

Bei druckfesten Gehäusen, die hybriden Gemischen ausgesetzt sind, besteht die Gefahr von Staubeinlagerungen im zünddurchschlagsicheren Spalt, die bei einer inneren Explosion als heiße Teilchen ausgestoßen und zur Zündquelle werden können. Aus diesen Gründen ist beim Einsatz Ex-geschützter Geräte im Umfeld hybrider Gemische eine gesonderte Begutachtung und Prüfung notwendig.

Behauptung Nr. 5: „Das ‚U‘ hinter der Zertifikatsnummer der Prüfbescheinigung für ein Gehäuse steht für ‚unbedenklich‘.“

Richtig ist: Die Endung „U“ in Prüfbescheinigungen wie zum Beispiel PTB 09 Atex 1107 U attestiert keine Unbedenklichkeit, sondern besagt, dass es sich bei dem Gerät um ein unvollständiges Betriebsmittel handelt. Eine derartige Teilbescheinigung, wie sie für Leergehäuse ausgestellt wird, versieht das Gerät noch nicht mit dem vorgesehenen Zertifikat, weil sich die Prüfung nur auf die Gehäuse-Eigenschaften beschränkt und die Betriebsanleitung lediglich das Leergehäuse betrifft.

Die Prüfung auf die Zündschutzart „erhöhte Sicherheit“ (Ex e) umfasst zum Beispiel die Dichtigkeit und Festigkeit des Gehäuses sowie die thermische Beständigkeit der verwendeten Materialien. Diese partielle Prüfbescheinigung dient daher nur als Basis für die Zertifizierung eines vollständigen Gerätes. Verfügt das Gehäuse bereits über eine solche unvollständige Prüfbescheinigung, muss der Hersteller des kompletten Gerätes dessen Gehäuse-Eigenschaften nicht mehr eigens prüfen lassen. Das gesamte Betriebsmittel benötigt jedoch eine vollständige Prüfbescheinigung, die neben der Temperaturbeständigkeit unter anderem die Einbaubedingungen sowie die Art und Anzahl der verbauten Komponenten einschließt.

Behauptung Nr. 6: „Im Ex-Bereich darf nur funkenarmes Werkzeug verwendet werden.“

Richtig ist: Mechanisch durch Reib-, Schlag-, Schleif- oder Bohrvorgänge erzeugte Funken stellen Zündquellen nach EN 1127-1 dar. Ob und bis zu welchem Grad eine durch Werkzeugeinsatz entstehende Funkenbildung zulässig ist, hängt von der jeweiligen Schutzzone und der Gefahrenklasse der explosionsfähigen Stoffe ab.

In den Zonen 0 und 20 ist es untersagt, Werkzeuge zu verwenden, die überhaupt Funken erzeugen können. Stahlwerkzeuge wie Schraubendreher oder Schraubenschlüssel, bei deren Gebrauch in der Regel nur ein einzelner Funken entstehen kann, die aber weder Funkengarben noch heiße Oberflächen erzeugen, dürfen in den Zonen 1 und 2 eingesetzt werden. Dies gilt allerdings nicht für die Zone 1, sofern dort eine Explosionsgefahr durch Stoffe der Explosionsgruppe IIC (Acetylen, Schwefelkohlenstoff und Wasserstoff) oder durch Schwefelwasserstoff, Kohlenmonoxid oder Ethylenoxid besteht. In diesen Fällen sind besondere Maßnahmen gegen das Entstehen zündwirksamer Funken zu treffen.

In den Zonen 21 und 22 ist es generell gestattet, Stahlwerkzeuge einzusetzen, bei deren Gebrauch keine Funkengarben oder heißen Oberflächen entstehen. Lässt sich dies nicht sicherstellen, muss die Arbeitsstätte von allen Staubablagerungen befreit und vom umliegenden Zonenbereich abgeschirmt werden. Außerdem ist sie während des Werkzeugeinsatzes feucht zu halten, um das Aufwirbeln von Staub und die Entstehung von Glimmnestern zu unterbinden.

Funkenarme Werkzeuge sind somit nicht grundsätzlich in explosionsgefährdeten Bereichen vorgeschrieben. In Einzelfällen können diese jedoch sinnvoll sein.

Behauptung Nr. 7: „Eine Retrofit-LED-Röhre darf in eine Ex e-Leuchte eingesetzt werden.“

Richtig ist: Eine Retrofit-LED-Röhre ist keine Leuchtstofflampe. Die gängigen explosionsgeschützten Langfeldleuchten der Zündschutzarten Erhöhte Sicherheit „e" und Nichtfunkend „nA" sind jedoch für Leuchtstofflampen ausgelegt, die nach IEC 60081 mit elektronischen Vorschaltgeräten (EVG) betrieben werden. Ein EVG sorgt für eine sichere Zündung der Lampenwendel ohne Vorheizung und für die Abschaltung der Leuchtstoffröhre, wenn der Leistungsumsatz in den Elektroden der Lampe bestimmte Grenzwerte erreicht und somit die Gefahr besteht, dass die maximal zulässige Oberflächentemperatur überschritten wird.

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Weil die elektronischen Vorschaltgeräte in der Regel nur für Leuchtstofflampen mit Zweistiftsockelfassungen mit Sockel G13 zugelassen sind, dürfen Retrofit-LED-Röhren nicht in eine Ex e-Leuchte eingesetzt werden. Farbige Leuchtstoffröhren können installiert werden, wenn die Leuchtmittel für Lampen mit Zweistiftsockelfassungen nach IEC 60081 mit Sockel G13 geeignet sind.

Für den Einbau einer Energiesparlampe mit einem E27-Sockelgewinde in eine Ex-Leuchte mit entsprechender Fassung muss eine Prüfbescheinigung vorliegen. Mit Farbfiltern ausgestattete Leuchtstoffröhren weisen ein verändertes Temperaturverhalten auf, weil die Farbfilter das Leuchtmittel unzulässig hoch erhitzen können. Sie sollten daher nicht in Leuchten der Schutzklasse Ex e eingesetzt werden.

Behauptung Nr. 8: „Elektrische Kleingeräte wie Armbanduhren, Taschenrechner oder Hörgeräte sind als potenzielle Zündquellen aus dem Ex-Bereich fernzuhalten.“

Richtig ist: In Armbanduhren kann angesichts ihrer Gehäusegröße und -konstruktion nach Einschätzung des Komitees 235 der Deutschen elektrotechnischen Kommission auch unter Berücksichtigung besonders ungünstiger Umstände keine explosionsfähige Atmosphäre eindringen. Deshalb geht von elektrisch betriebenen Armbanduhren ohne zusätzliche Sonderfunktionen (zum Beispiel Rechner) in den Zonen 1 und 2 keine Explosionsgefahr aus. Wanduhren müssen dagegen explosionsgeschützt (zum Beispiel mit der Kennzeichnung: II 2 G Ex e mb IIC T6) ausgeführt sein.

Bei Hörgeräten sind neben der Batteriespannung gegebenenfalls auch zündfähige induktive Stromkreise zu berücksichtigen. Allerdings wird die Zündgefahr von im Ohr getragenen Kompaktgeräten als derart gering erachtet, dass sie in Zone 1 und 2 mitgeführt werden können. Zugehörige Fernbedienungen sind allerdings ausgenommen.

Der Einsatz von Taschenrechnern im Ex-Bereich erfordert auch bei solarbetriebenen Geräten eine Einzelfallprüfung und Bescheinigung, weil ab einer bestimmten Anzahl von Solarzellen zündfähige Spannungen auftreten können.

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