Einsatz von tragbaren Gasmessgeräten im Confined-Space-Bereich

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1 GASMESSTECHNOLOGIE Einsatz von tragbaren Gasmessgeräten im Confined-Space-Bereich An vielen Arbeitsplätzen gibt es Bereiche, die so geringe Abmessungen haben, dass Personen, die diese Orte betreten oder dort arbeiten, in ihrer Tätigkeit behindert oder gefährdet werden. Diese Bereiche werden dann als enge Räume oder Confined Spaces bezeichnet, wenn ihr Volumen unter 100 m 3 beträgt, eine natürliche oder künstliche Be-, bzw. Entlüftung fehlt oder eine der Abmessungen Länge, Breite, Höhe oder Durchmesser unter 2 m liegt. Enge Räume existieren nicht nur im industriellen Bereich (Tanks, Kessel, chemische Apparaturen, Lagerbehälter), sondern auch in vielen anderen Arbeitsbereichen. So handelt es sich bei fensterlosen Kellerräumen, Brunnen- oder Abwasserschächten, Rohrleitungen, Stollen, Tunneln, Gruben, Gräben, Kanälen, Doppelbodenzellen in Schiffen, Kastenträgern von Brücken oder Kränen und Hohlräumen in Maschinen ebenfalls um enge Räume. Oft ist die Flucht aus engen Räumen erschwert, da der Ein- bzw. Austritt nur über so genannte Mannlöcher möglich ist. Aufgrund der räumlichen Enge ist das Vorhandensein oder Entstehen gasförmiger Gefahrstoffe von besonderer Relevanz. So sollte vor dem Betreten von engen Räumen sichergestellt sein, dass keine gefährlichen Gaskonzentrationen vorliegen. Während der Arbeit in engen Räumen ist darüber hinaus eine kontinuierliche Überwachung der Luftqualität erforderlich. Im folgenden Beitrag soll anhand verschiedener Praxisbeispiele die Luftüberwachung mit tragbaren Messsystemen im Confined-Space- Bereich beschrieben werden. Gefahr durch verschiedene Gase Grundsätzlich können in engen Räumen toxische und/oder brennbare Gase entstehen oder angereichert werden, oder Sauerstoffmangel, bzw. Sauerstoffüberschuss auftreten. In fast allen Fällen ist den folgenden vier Gasen Aufmerksamkeit zu schenken: Methan: Entstehung durch Vergärung organischen Materials (Schächte mit Laub und Wasser, Abwasserkanäle) oder durch Leckage an Gasleitungen (Kellerräume, Baugruben) Schwefelwasserstoff: Entstehung durch verrottendes organisches Material (Tierkadaver, Fäkalien) und Bestandteil von Rohöl und Ölprodukten (chemische Industrie, Ölindustrie) Kohlenmonoxid: Entstehung durch unvollständige Verbrennung, z.b. durch Schwelbrände in Kabelschächten, durch Leckagen von Abgasleitungen, Heizungsabgasen, Kraftfahrzeugabgasen Sauerstoffmangel durch Sauerstoffverbrauch bei Zersetzung organischen Materials, bei Schwelbränden oder Sauerstoffverdrängung durch Gasleckagen (z. B. Methan aus Gasleitungen). Erstickungsgefahr besteht bei Sauerstoffkonzentrationen unterhalb 19,5 Vol.-%. Sauerstoffüberschuss (durch Leckagen in Bereichen, in denen mit Sauerstoff ST gearbeitet wird) bedeutet, dass Stoffe leichter, schneller und mit höheren Temperaturen brennen, auch die in normaler Atmosphäre schwer entflammbare Schutzkleidung. Es können verpuffungsartige Brände auftreten. Bei Sauerstoffkonzentrationen über 23,5 Vol. % ist mit den genannten Gefahren auf jeden Fall zu rechnen DRÄGERHEFT

2 Ist die Luft rein? Für den Einsatz im Confined-Space-Bereich sind tragbare Mehrgasmessgeräte geradezu prädestiniert. Je nach örtlichen Gegebenheiten und ausgeführten Arbeiten können weitere Gase auftreten. Beispiele sind: Ammoniak im Bereich von Kühlanlagen oder in der Landwirtschaft Stickoxide bei Schweißarbeiten oder als Bestandteil von Dieselabgasen Schwefeldioxid bei Verbrennung fossiler Materialien Chlor durch Leckagen im Bereich der Wasserdesinfektion (Abwasser, Kühlwasser, Trinkwasser, Schwimmbäder) Blausäure in der Edelmetallgewinnung und Galvanik Mercaptane als Geruchsstoffe in Erdgas Die genannten Gase sind entweder toxisch und können je nach Wirkungsweise und 379 DRÄGERHEFT

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4 EINSATZ VON TRAGBAREN GASMESSGERÄTEN IM CONFINED-SPACE-BEREICH GASMESSTECHNOLOGIE Beim Einstieg mit dabei: Mehrgasmessgerät und Sauerstoffselbstretter Konzentration Lungenbelastungen, Unwohlsein oder Vergiftungen bewirken, oder sie sind brennbar, so dass in Verbindung mit dem Sauerstoff der Luft Explosionsgefahr besteht. Außerdem können geringe und trotzdem toxische Konzentrationen flüchtiger organischer Verbindungen (VOCs, volatile organic components), wie Brennstoffe, Öle, Lösemittel, Pestizide, Herbizide auftreten. Sicherheitsmaßnahmen Wenn möglich, sollte der Einstieg in enge Räume vermieden werden. Allerdings ist das Betreten enger Räume für Wartungs-, Reparatur und Reinigungsarbeiten häufig unvermeidbar, und in diesen Fällen ist es unabdingbar, zuvor festzustellen, ob sich toxische oder explosive Stoffe in dem engen Raum befinden und ob der Sauerstoffgehalt weder zu hoch noch zu gering ist. Hierbei ist aufgrund der unterschiedlichen Dichte von Gasen darauf zu achten, dass Messungen am Boden, in der Mitte und im oberen Bereich des engen Raumes durchzuführen sind. Werden Schadstoffe festgestellt, so ist zu prüfen, ob die Schadstoffe durch Lüftung oder andere Maßnahmen entfernt werden können, oder ob ein Einstieg mit entsprechender Schutzausrüstung erforderlich ist. In den meisten Fällen ist die Messung von Schadstoffen auch während der Arbeit im Confined-Space- Bereich erforderlich. Einsatz tragbarer Messsysteme Zunächst kann zwischen Kurzzeit- und kontinuierlichen Messsystemen differenziert werden. Ein geradezu klassisches Beispiel für ein Kurzzeitmesssystem sind die Dräger- Röhrchen. Der Vorteil dieser Messmethode liegt in ihrer hohen Flexibilität. Bei den Röhrchen handelt es sich um eine sehr kostengünstige Methode, und auch exotische Substanzen können mit den Dräger- Röhrchen gemessen werden. Der Messzeitraum erstreckt sich allerdings nur über wenige Minuten und um eine echte Überwachung der Atmosphäre im engen Raum zu gewährleisten, müssten viele Einzelmessungen durchgeführt werden. Insofern empfiehlt sich insbesondere für personenbezogene Messungen der Einsatz kontinuierlicher Messsysteme. Wie oben erwähnt, ist in fast allen Fällen das Auftreten brennbarer Substanzen (Methan), Kohlenmonoxid, Schwefelwasserstoff und Sauerstoffmangel, bzw. Sauerstoffüberschuss nicht sicher auszuschließen. Insofern bietet sich ein Viergas-Messsystem an. Kontinuierlich messende, tragbare Messsysteme arbeiten üblicherweise mit Sensoren. So wird die Messung von brennbaren Substanzen mit einem katalytischen Ex-Sensor durchgeführt, toxische Substanzen und Sauerstoff werden mit stoffspezifischen elektrochemischen Sensoren gemessen. Diese vier Sensoren werden in Mehrgasgeräten, wie den Geräten der Dräger X-am-Familie eingesetzt, so dass die genannten Substanzen parallel kontinuierlich gemessen werden. Der Anwender erhält über optischen, akustischen und Vibrationsalarm eine Warnung, sobald ein oder mehrere Grenzwerte der zu messenden Substanzen erreicht oder überschritten worden sind. Confined Space: Was sind die entscheidenden Eigenschaften eingesetzter Mess-Systeme? Betreten enger Räume Schon vor dem Betreten enger Räume muss eine Freigabemessung durchgeführt werden, um die Abwesenheit brennbarer oder toxischer Substanzen und die Anwesenheit von Sauerstoff in akzeptablen Konzentrationen sicherzustellen. Bei dieser Freigabemessung wird das Mehrgasgerät mit einer Pumpe und einem Verlängerungsschlauch ausgestattet und der Verlängerungsschlauch beispielsweise durch den Einstiegsschacht in den engen Raum gebracht. Idealerweise ist die Pumpe in das Mehrgasgerät integriert. Das ist beim Dräger X-am 3000 (Viergas-Messgerät) und beim Dräger X-am 7000 (Fünfgas- Messgerät) der Fall. Beim X-am 3000 kann ein Verlängerungsschlauch von bis zu 20 Metern, beim X-am 7000 von bis zu 45 Metern Länge eingesetzt werden. Bei beiden Geräten wird die interne Pumpe durch Aufsetzen eines Pumpenadapters automatisch aktiviert. Sollte es zu einem Blockieren des Verlängerungsschlauches kommen (z. B. durch Abknicken), alarmieren diese Geräte den Anwender ebenfalls. Die Konzentrationen der Gase werden auf dem Display des Gerätes deutlich und übersichtlich angezeigt, so dass aufgrund des Messergebnisses entschieden werden kann, ob und wenn ja, welche Maßnahmen vor dem Betreten des engen Raumes erforderlich sind. Arbeiten in engen Räumen Beim Arbeiten in engen Räumen ist zu berücksichtigen, dass sich die Konzentration von Schadstoffen auch während der Tätigkeit verändern kann. Grund hierfür können einströmende Schadstoffe (z. B. Leckagen an Gasleitungen), oder der Arbeitsprozess selber sein (z. B. Freisetzen organischer Substanzen bei Reinigungsprozessen). Insofern sollte bei Arbeiten in engen Räumen personenbezogen gemessen werden. Ein kleines und leicht zu tragendes Gerät ist das Dräger X-am 2000, das die Messung von brennbaren Substanzen, Sauerstoff, Kohlenmonoxid und Schwefelwasserstoff ermöglicht. Das X-am 2000 setzt als erstes Mehrgasgerät Dräger XXS-Sensoren (miniaturisierte Sensoren) ein und zeichnet sich neben seiner geringen Größe und geringem Gewicht auch durch extrem schnelles Ansprechverhalten und Wasserdichtigkeit aus. Auch beim X-am 2000 wird der Anwender im Falle gefährlicher Gaskonzentrationen optisch, akustisch und durch Vibrationsalarm gewarnt, so dass er den Bereich bei Alarm verlassen, bzw. entsprechende Schutzausrüstung anlegen kann. 379 DRÄGERHEFT

5 GASMESSTECHNOLOGIE EINSATZ VON TRAGBAREN GASMESSGERÄTEN IM CONFINED-SPACE-BEREICH Messung brennbarer Substanzen Kat- Ex-, IR- oder PID Sensor? Für die Messung brennbarer Substanzen können unterschiedliche Sensortypen eingesetzt werden. Im Volumenprozent, bzw. UEG (untere Explosionsgrenze)-Bereich können Katalytischer Ex-Sensor (Kat-Ex) oder Infrarotsensor (IR) eingesetzt werden. Der Kat-Ex-Sensor arbeitet im UEG-Konzentrationsbereich auf dem Prinzip der ST katalytischen Oxidation des zu messenden brennbaren Gases an einem Pellistorelement. Um diese Art der Messung zu ermöglichen, ist die Präsenz von mindestens 10 % Sauerstoff erforderlich. Bei den genannten Dräger-Messgeräten wird bei Sauerstoffkonzentrationen unterhalb 10 % eine Störung für den Kat-Ex-Sensor gegeben, so dass der Anwender Klarheit über die Situation bekommt. Bei noch höheren Konzentrationen brennbarer Gase (Volumenprozentbereich) und damit noch weiter sinkenden Sauerstoff-Konzentrationen schaltet der Sensor auf Wärmeleitfähigkeitsmessung um, und das Messergebnis wird in Volumenprozent angezeigt. Beim IR-Sensor ist für die Messung organischer brennbarer Substanzen kein Sauerstoff erforderlich, da das Prinzip dieses Sensors auf der Absorption von IR-Licht beruht. Sollen also organische brennbare Substanzen bei sehr niedrigen Sauerstoffkonzentrationen gemessen werden, empfiehlt sich der Einsatz eines IR-Sensors. Der IR-Sensor kann darüber hinaus durch Schwefelwasserstoff und andere (Kat-Ex-) Sensorgifte nicht beeinflusst werden. Zu berücksichtigen bleibt, dass der IR Sensor im Gegensatz zum Kat-Ex-Sensor keinen Wasserstoff messen kann. Je nach Applikation kann also eine Kombination Kat-Ex-/IR-Ex-Sensor sinnvoll sein. Die Kombination dieser beiden Sensortypen ist im X-am 7000 möglich. Beide Sensoren sind vom Anwender auswechselbar und speichern die nötigen Daten, wie Grenzwerte und Kalibrierdaten auf dem Sensor- Eprom ( Plug and Play ). Nach einem Sensorwechsel ist mithin keine Neukalibrierung erforderlich. Sollen organische Substanzen nicht im Bereich der Explosionsgrenzen, sondern im ppm-bereich erfasst werden, empfiehlt sich der Einsatz eines PID (Photo-Ionisationsdetektor). Das Messen dieser Substanzen im unteren Konzentrationsbereich ist insofern sinnvoll, als verschiedene organische Substanzen im ppm-bereich von toxischer Relevanz sind. PIDs sind sowohl als Stand- Alone -Geräte (Dräger Multi PID 2), als auch als in Mehrgasgeräte integrierbare Sensoren (PID Sensor im X-am 7000) verfügbar. Bei Integration des PID-Sensors in das Mehrgasgerät X-am 7000 können so auch Ex- und PID-Sensor nebeneinander eingesetzt werden. Flexibilität durch Kombination von elektrochemischen Sensoren Während einige Mehrgasgeräte (X-am 2000, X-am 3000) mit definierten Sensorkombinationen ausgestattet sind, bieten andere Mehrgasgeräte, wie das Miniwarn oder X-am 7000 die Möglichkeit des Einsatzes anderer elektrochemischer Sensoren. So können in diesen Geräten, die für Spezialanwendungen erforderlichen oben genannten Sensoren (z. B. für Ammoniak, nitrose Gase, Schwefeldioxid, Chlor, Blausäure, Mercaptane) eingesetzt werden. Auch diese Sensoren bedürfen keiner vorherigen Kalibrierung. Kalibrierdaten und Alarmgrenzwerte werden mit dem Sensorwechsel in das Messgerät übertragen. Dipl.-Ing. Oliver Schirk Dräger Safety AG & Co. KGaA oliver.schirk@draeger.com Zusammenfassung Für den Einsatz im Confined-Space-Bereich sind also Mehrgasmessgeräte aufgrund der verschiedenen Features, wie Alarmgebung und Flexibilität geradezu prädestiniert. Der Anwender sollte Augenmerk auf einfache Bedienung, Robustheit und Modularität legen. Neuere Entwicklungen in der Sensorik ermöglichen eine Miniaturisierung des Messgerätes und damit unkomplizierte personenbezogene Messungen. Für Freigabemessungen empfehlen sich Geräte mit integrierter Pumpe, um auch hier die eigentliche Anwendung des Messgerätes so einfach wie möglich zu machen und damit potentielle Messfehler bestmöglich zu vermeiden. Mit den beschriebenen Messgeräten können die gewonnenen Messdaten abgespeichert und ausgelesen werden. Zusammen mit einer anwenderorientierten Auswertesoftware (Gas Vision) ist die Beurteilung und Speicherung der Messergebnisse in graphischer und tabellarischer Form möglich DRÄGERHEFT