Explosionsschutz: Die Umsetzung der ATEX-Richtlinie 94/9/EG im Maschinen- und Anlagenbau

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1 C E Explosionsschutz: Die Umsetzung der ATEX-Richtlinie 94/9/EG im Maschinen- und Anlagenbau Referent Horst-Henning Kleiner FAG Industrial Services GmbH Herzogenrath,

2 Grundlagen Explosion Explosion, Definitionen Eine Explosion ist eine plötzliche, äußerst schnell verlaufende Zerfalls- oder Oxidationsreaktion, bei der erhebliche Wärme- und Gasmengen freigesetzt werden und hohe Flammenausbreitungsgeschwindigkeiten auftreten. Verbrennungsart Druckerhöhung Flammenausbreitungsgeschwindigkeiten Aufflammung 0 bar < 1 m/s Verpuffung < 1 bar > 10 m/s Explosion < 10/14 bar < 330 m/s Detonation > 10 bar > 330 m/s 2

3 Grundlagen Explosion Anhaltswerte für Schadensauswirkungen bei Explosionen Druck in bar Beschädigung oder Zerstörung von 0,001 bis 0,07 Glasscheiben 0,01 bis 0,1 Fensterrahmen, Türen; leichte Dächer 0,1 bis 0,2 Holzkonstruktionen, Backsteinbauten 0,3 bis 0,4 Trommelfell 0,5 bis 0,6 mehrgeschossige Gebäude 0,7 Stahlbetonwände 1,0 bis 3,0 menschliche Lunge 3,0 bis 10,0 schwere Backsteinbauten, Stahlkonstruktionen 3

4 Grundlagen Explosion brennbarer Stoff Explosionen könne auftreten, wenn die folgenden Voraussetzungen gleichzeitig am selben Ort erfüllt sind: Brennbarer Stoff in Luft und in hinreichender Konzentration und genügend feiner Verteilung Sauerstoff in hinreichend hoher Konzentration Explosion Wirksame Zündquelle mit hinreichender Zündenergie Keine Explosion, wenn eine der Voraussetzungen fehlt! Sauerstoff Zündquelle 4

5 Grundlagen Explosion Explosionsgrenzen Gase (UEG), (OEG) 100 Vol % Luftkonzentration 0 Vol % Gemisch zu mager keine Verbrennung Explosionsbereich Gemisch zu fett teilweise Verbrennung keine Explosion untere Explosionsgrenze obere Explosionsgrenze 0 Vol % Stoffkonzentration 100 Vol % 5

6 Grundlagen Explosion Explosionsgrenzen ausgewählter Gase/Dämpfe Stoffbezeichnung untere Explosionsgrenze [Vol. %] obere Explosionsgrenze [Vol. %] Acetylen 2,3 100 (Selbstzerfall!) Ethylen 2,4 32,6 Benzin ~ 0,6 ~8 Benzol 1,2 8 Heizöl/Diesel ~0,6 ~6,5 Methan 4,4 17 Propan 1,7 10,8 Schwefelkohlenstoff 0,6 60,0 Wasserstoff 4,0 77,0 6

7 Grundlagen Explosion Explosionsgrenzen ausgewählter Stäube Stoffbezeichnung Holz, Späne/Staub 30 Baumwolle 30 Getreide, Silostaub 100 Kaffee 45 Mehl 60 Braunkohle, Mahlstaub 15 Steinohle, Anthrazit 100 Aluminium 30 untere Explosionsgrenze [g/m 3 ] 7

8 Grundlagen Explosion Flammpunkt Flüssigkeiten Definition: Niedrigste Temperatur einer Flüssigkeit, bei der sich oberhalb der Flüssigkeit Gas oder Dampf in einer solchen Konzentration bilden kann, dass bei Kontakt mit einer wirksamen Zündquelle mit entsprechender Zündtemperatur eine Explosion ausgelöst wird. Zündtemperatur Definition: Die Zündtemperatur eines brennbaren Gases, Dampfes oder eines brennbaren Staubes ist die niedrigste Temperatur einer erhitzten Oberfläche, an der die Entzündung des Gas/Luft- bzw. Dampf/Luft- Gemisches eintritt. Sie stellt praktisch den untersten Temperaturwert dar, bei dem eine heiße Oberfläche die entsprechende explosionsfähige Atmosphäre zünden kann. 8

9 Grundlagen Explosion Flammpunkte und Zündtemperaturen ausgewählter Flüssigkeiten Stoffbezeichnung Flammpunkt [ C] Schwefelkohlenstoff Aceton Methanol Ethanol Glycerin Benzin < Diesel > Rapsöl Zündtemperatur [ C] 9

10 Grundlagen Explosion Glimmtemperatur Stäube Definition: Die Glimmtemperatur einer Staubschicht ist die niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche, bei der sich eine Staubschicht von festgelegter Dicke auf dieser Oberfläche entzündet. Beachte: Mit zunehmender Schichtdicke sinkt die Glimmtemperatur Bei Schichtdicken über 50 mm Laborversuche Stoffbezeichnung Glimmtemperatur [ C] Staubschicht 5 mm Zündtemperatur [ C] Staubwolke Braunkohle Baumwolle Getreide, Silostaub Kakao Weizenmehl Schwefel Eisen Aluminium

11 Zoneneinteilung Einteilung explosionsgefährdeter Bereiche nach Häufigkeit und Dauer des Auftretens gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre. Zoneneinteilung dient als Grundlage für die Festlegung von Maßnahmen insbesondere zur Vermeidung der Entzündung gefährlicher explosionsfähiger Atmosphäre. Einteilung nach EG-Richtlinie 1999/92/EU, bzw. Betr.SichV. Zone 0 Gas Zone 1 Zone 2 Zone 20 Staub Zone 21 Zone 22 Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist. Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln bilden kann. Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln normalerweise nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt. Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist. Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub bilden kann. Bereich, in dem bei Normalbetrieb gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub normalerweise nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt. 11

12 Zündquellen (nach EN :2011) Definition von Zündquellen nach EN Mögliche Zündquelle Jede in der EN aufgeführte Zündquelle Gerätebezogene Zündquelle Potentielle Zündquelle Wirksame Zündquelle Die vorgesehene Gerätekategorie hängt davon ab, ob eine wirksame Zündquelle auftritt im Normalbetrieb bei zu erwartender Störung bei seltener Störung Mögliche Zündquelle (Jede in der EN aufgeführte Zündquelle) Gerätebezogene Zündquelle (eine mögliche Zündquelle, die das betrachtete Gerät besitzt, unabhängig von deren Zündfähigkeit) Potentielle Zündquelle (gerätebezogene Zündquelle, die fähig ist, eine Ex- Athmosphäre zu zünden, also wirksam werden kann) Wirksame Zündquelle (potentielle Zünquelle, die eine Ex-Athmosphäre zünden wird, wenn keine Schutzmaßnahmengetroffen werden, unter Berücksichtigung ihres Vorkommens: im Normalbetrieb bei zu erwartender Störung bei seltener Störung 12

13 Zündquellen (nach EN :2011) Definition Störung z.b. nach EN Normalbetrieb Geräte, Schutzsysteme und Komponenten arbeiten bei bestimmungsgemäßer Verwendung innerhalb ihrer Entwurfsparameter Zu erwartende Störung Störungen oder Gerätefehler, von denen bekannt ist, dass sie in der Praxis vorkommen Seltene Störungen Der seltene Fall, dass zwei unabhängig zu erwartende Störungen, die einzeln keine, in Kombination aber eine Zündgefahr darstellen 13

14 Zündquellen (nach EN :2011) Heiße Oberflächen Flammen oder heiße Gase, einschließlich heißer Partikel Mechanisch erzeugte Funken Elektrische Anlagen Elektrische Ausgleichsströme, kathodischer Korrosionsschutz Statische Elektrizität Blitzschlag Elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich 9 khz bis 30 GHz Elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich 3 x Hz bis 3 x Hz, Wellenlängen von 1000 µm bis 0,1 µm (optischer Spektralbereich) Ionisierende Strahlung Ultraschall Adiabatische Kompression und Stoßwellen Exotherme Reaktionen 14

15 Zündquellen (nach EN :2011) Heiße Oberflächen Faktoren, die die Oberflächentemperatur und damit die Zündfähigkeit beeinflussen: Größe der Fläche und des eingeschlossenen Raums, Form und Oberflächenprofil Konzentrationsgefälle im Breich der Oberfläche Ablagerung von Stäuben oder Feststoffen Mechanische Vorgänge und Zerspanungsvorgänge Ungenügende Schmierung in Lagern, Wellendurchführungen etc. Eindringen von Fremdkörpern in Bewegungsbereiche 15

16 Zündquellen (nach EN :2011) Mechanisch erzeugte Funken Faktoren, die das Auftreten von Funken beeinflussen: Reib-, Schlag- und Abtragvorgänge Oxidationsprozesse führen zu noch höheren Funkentemperaturen Funken lösen in Stäuben Glimmnester aus Schlagvorgänge mit Beteiligung von Rost und Leichtmetallen (Aluminium, Magnesium) können exotherme Vorgänge auslösen Eindringen von Festkörpern 16

17 Zündquellen (nach EN :2011) Elektrische Anlagen Auftreten von Funken oder Lichtbögen durch: Öffnen und Schließen elektrischer Stromkreise Wackelkontakte Ausgleichströme Hier können auch Temperaturerhöhungen stattfinden 17

18 ATEX RICHTLINIE 94/9/EG DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 23. März 1994 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten für Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen (ABl. L 100 vom , S. 1) Geändert durch: Verordnung (EG) Nr. 1882/2003 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 29. September 2003 RICHTLINIE 1999/92/EG DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 16. Dezember 1994 über Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes und der Sicherheit der Arbeitnehmer, die durch explosionsfähige Atmosphären gefährdet werden können (ABl. L 23 vom , S. 57) Geändert durch: Richtlinie 2007/30/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 20. Juni 2007 Nationale Umsetzung durch: Elfte Verordnung zum Produktsicherheitsgesetz (Explosionsschutzverordnung) (11. ProdSV) Nationale Umsetzung durch: Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) 18

19 ATEX 94/9/EG Inverkehrbringen von ATEX-Produkten Die ATEX-Richtlinie 94/9/EG gilt für: neue Produkte innerhalb der EU quasi neue Produkte also solche, die von einem anderen als dem Hersteller in Verkehr gebraucht werden und dessen sicherheitsbezogenen Merkmale verändert worden sind (modifiziert) neue oder alte Produkte von außerhalb der EU Produkte zur Eigenverwendung 19

20 ATEX 94/9/EG KAPITEL I Anwendungsbereich, Inverkehrbringen und freier Warenverkehr Artikel 1 (1) Diese Richtlinie findet Anwendung auf Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen. (2) Unter den Anwendungsbereich dieser Richtlinie fallen auch Sicherheits-, Kontroll- und Regelvorrichtungen für den Einsatz außerhalb von explosionsgefährdeten Bereichen, die im Hinblick auf Explosionsgefahren jedoch für den sicheren Betrieb von Geräten und Schutzsystemen erforderlich sind oder dazu beitragen. Explosionsgefährdeter Bereich unter athmosphärischen Bedigungen Wenn Vorrichtungen innerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs eingesetzt werden, sind sie wie Geräte zu behandeln Nur mit Bezug auf Explosionsgefahren Beispiele für Ausnahmen nach Leitfaden: Schaltgeräte, numerische Steuerungen usw., die (in Hinblick auf die Zündgefahr) mit keinerlei Sicherheitsfunktionen im Zusammenhang stehen Sprühwassersysteme, die dafür ausgelegt sind, eine Anlage vor Feuer zu schützen Explosionsschutztüren, die dafür ausgelegt sind, einem angegebenen Überdruck zu widerstehen (diese sind vorwiegend als Türen konzipiert und tragen nicht stärker zum Explosionsschutz bei als die Wände, in die sie eingebaut sind) Gasmeldersysteme, die einen Alarm auslösen, die jedoch keine Überwachungsfunktion für Geräte besitzen Notlüftungssysteme, die aktiv werden, wenn Gas festgestellt wird. 20

21 ATEX 94/9/EG (3) Im Sinne dieser Richtlinie gelten folgende Definitionen: Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen a) Als Geräte gelten Maschinen, Betriebsmittel, stationäre oder ortsbewegliche Vorrichtungen, Steuerungs- und Ausrüstungsteile sowie Warn- und Vorbeugungssysteme, die einzeln oder kombiniert zur Erzeugung, Übertragung, Speicherung, Messung, Regelung und Umwandlung von Energien und/oder zur Verarbeitung von Werkstoffen bestimmt sind und die eigene potentielle Zündquellen aufweisen und dadurch eine Explosion verursachen können. Richtlinie kommt nicht zur Anwendung, wenn keine potentiellen Zündquellen vorhanden sind (z.b. langsam laufende oder von Hand betätigte mechanische Geräte). Die Kombination von Geräten führt wieder zu einem Gerät, also neuerliche Anwendung der RL, wenn die Kombination zu einer zusätzlichen Zündgefahr führt. Siehe dazu auch Atex-Leitfaden Abschnitt und Tabelle 5. 21

22 ATEX 94/9/EG (3) Im Sinne dieser Richtlinie gelten folgende Definitionen: Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen... b) Als Schutzsysteme werden alle Vorrichtungen mit Ausnahme der Komponenten der vorstehend definierten Geräte bezeichnet, die anlaufende Explosionen umgehend stoppen und/oder den von einer Explosion betroffenen Bereich begrenzen sollen und als autonome Systeme gesondert in den Verkehr gebracht werden.... Beispiele: - Flammendurchschlagsicherungen - Explosionsentlastungssysteme - Feuerlöschsperren; - Explosionsunterdrückungssysteme Gesondertes Inverkehrbringen, also nicht Bestandteil eines Geräts Wenn Schutzsysteme eigene potentielle Zündquellen aufweisen, sind sie auch wie Geräte zu behandeln 22

23 ATEX 94/9/EG (3) Im Sinne dieser Richtlinie gelten folgende Definitionen: Geräte und Schutzsysteme zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen... c) Als Komponenten werden solche Bauteile bezeichnet, die für den sicheren Betrieb von Geräten und Schutzsystemen erforderlich sind, ohne jedoch selbst eine autonome Funktion zu erfüllen. Keine CE-Kennzeichnung nach ATEX Beispiele laut Leitfaden: Anschlussklemmen; Tasterbaugruppen; Relais; leere druckfeste Kapselungen Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen gekapselte Relais und Schütze mit Anschlussklemmen und/oder freien Anschlüssen Maschinenbremsen, die dafür konzipiert sind, Teil von ATEX- Geräten zu sein Überdruckbehälter mit Löschpulver als Teil eines Explosionsunterdrückungssystems Förderband für eine Förderanlage für brennbare Stäube; nicht autonome Schutzsysteme Saugschläuche für Staubsauger Gabeln für Gabelstapler 23

24 ATEX 94/9/EG Explosionsfähige Atmosphäre Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben unter atmosphärischen Bedingungen, in dem sich der Verbrennungsvorgang nach erfolgter Entzündung auf das gesamte unverbrannte Gemisch überträgt. Wenn eine oder mehrere Voraussetzungen bezogen auf die explosionsfähige Athmosphäre nicht gegeben sind, ist die RL nicht anwendbar. Explosionsgefährdeter Bereich Bereich, in dem die Atmosphäre aufgrund der örtlichen und betrieblichen Verhältnisse explosionsfähig werden kann. 24

25 ATEX 94/9/EG Gerätegruppen und -kategorien Gerätegruppe I gilt für Geräte zur Verwendung in Untertagebetrieben von Bergwerken sowie deren Übertageanlagen, die durch Grubengas und/oder brennbare Stäube gefährdet werden können. Unterscheidung nach: Bergbau und dessen Übertageanlagen sonstigen Bereichen (Industrie, Handwerk etc.) Gerätegruppe II gilt für Geräte zur Verwendung in den u brigen Bereichen, die durch eine explosionsfähige Atmosphäre gefährdet werden können. Die Gerätekategorien für den geforderten Schutzgrad werden in Anhang I beschrieben. Geräte und Schutzsysteme können für eine bestimmte explosionsfähige Atmosphäre konzipiert werden. In diesem Fall werden sie entsprechend gekennzeichnet. 25

26 ATEX 94/9/EG (4) Vom Anwendungsbereich dieser Richtlinie sind ausgenommen: - medizinische Geräte zur bestimmungsgemäßen Verwendung in medizinischen Bereichen; - Geräte und Schutzsysteme, bei denen die Explosionsgefahr ausschließlich durch die Anwesenheit von Sprengstoffen oder chemisch instabilen Substanzen hervorgerufen wird; - Geräte, die zur Verwendung in häuslicher und nichtkommerzieller Umgebung vorgesehen sind, in der eine explosionsfähige Atmosphäre nur selten und lediglich infolge eines unbeabsichtigten Brennstoffaustritts gebildet werden kann; 26

27 ATEX 94/9/EG (4) Vom Anwendungsbereich dieser Richtlinie sind ausgenommen: - persönliche Schutzausrüstungen im Sinne der Richtlinie 89/686/EWG (1); - Seeschiffe und bewegliche Off-shore-Anlagen sowie die Ausrüstungen an Bord dieser Schiffe oder Anlagen; - Beförderungsmittel, d. h. Fahrzeuge und dazugehörige Anhänger, die ausschließlich für die Beförderung von Personen in der Luft, auf Straßen- und Schienennetzen oder auf dem Wasserweg bestimmt sind, und Beförderungsmittel, soweit sie für den Transport von Gütern in der Luft, auf öffentlichen Straßen- und Schienennetzen oder auf dem Wasserweg konzipiert sind. Nicht ausgenommen sind Fahrzeuge, die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden sollen; - Produkte im Sinne des Artikels 223 Absatz 1 Buchstabe b) des Vertrages. 27

28 ATEX 94/9/EG ANHANG I ENTSCHEIDUNGSKRITERIEN FÜR DIE EINTEILUNG DER GERÄTEGRUPPEN IN KATEGORIEN 1. Gerätegruppe I a) Die Kategorie M 1 umfaßt Geräte, die konstruktiv so gestaltet sind und erforderlichenfalls zusätzlich mit besonderen Schutzmaßnahmen so versehen sind, daß sie in Übereinstimmung mit den vom Hersteller angegebenen Kenngrößen betrieben werden können und ein sehr hohes Maß an Sicherheit gewährleisten. Die Geräte dieser Kategorie sind zur Verwendung in untertägigen Bergwerken sowie deren Übertageanlagen bestimmt, die durch Grubengas und/oder brennbare Stäube gefährdet sind. Geräte dieser Kategorie müssen selbst bei seltenen Gerätestörungen in vorhandener explosionsfähiger Atmosphäre weiterbetrieben werden und weisen daher Explosionsschutzmaßnahmen auf, so daß beim Versagen einer apparativen Schutzmaßnahme mindestens eine zweite unabhängige apparative Schutzmaßnahme die erforderliche Sicherheit gewährleistet bzw. beim Auftreten von zwei unabhängigen Fehlern noch die erforderliche Sicherheit gewährleistet wird. Die Geräte dieser Kategorie müssen die weitergehenden Anforderungen des Anhangs II Nummer erfüllen. 28

29 ATEX 94/9/EG ANHANG I ENTSCHEIDUNGSKRITERIEN FÜR DIE EINTEILUNG DER GERÄTEGRUPPEN IN KATEGORIEN 1. Gerätegruppe I... b) Die Kategorie M 2 umfaßt Geräte, die konstruktiv so gestaltet sind, daß sie in Übereinstimmung mit den vom Hersteller angegebenen Kenngrößen betrieben werden können und ein hohes Maß an Sicherheit gewährleisten. Geräte dieser Kategorie sind zur Verwendung in untertägigen Bergwerken sowie deren Übertageanlagen bestimmt, die durch Grubengas und/oder brennbare Stäube gefährdet werden können. Die Geräte müssen dazu bestimmt sein, beim Auftreten einer explosionsfähigenatmosphäre abgeschaltet zu werden. Die apparativen Explosionsschutzmaßnahmen innerhalb dieser Kategorie gewährleisten das erforderliche Maß an Sicherheit bei normalem Betrieb, auch unter schweren Betriebsbedingungen und insbesondere bei rauher Behandlung und wechselnden Umgebungseinflüssen. Die Geräte dieser Kategorie müssen die weitergehenden Anforderungen des Anhangs II Nummer erfüllen. 29

30 ATEX 94/9/EG ANHANG I ENTSCHEIDUNGSKRITERIEN FÜR DIE EINTEILUNG DER GERÄTEGRUPPEN IN KATEGORIEN 2. Gerätegruppe II a) Kategorie 1 umfaßt Geräte, die konstruktiv so gestaltet sind, daß sie in Übereinstimmung mit den vom Hersteller angegebenen Kenngrößen betrieben werden können und ein sehr hohes Maß an Sicherheit gewährleisten. Geräte dieser Kategorie sind zur Verwendung in Bereichen bestimmt, in denen eine explosionsfähige Atmosphäre, die aus einem Gemisch von Luft und Gasen, Dämpfen oder Nebeln oder aus Staub/Luft- Gemischen besteht, ständig oder langzeitig oder häufig vorhanden ist. Geräte dieser Kategorie müssen selbst bei selten auftretenden Gerätestörungen das erforderliche Maß an Sicherheit gewährleisten und weisen daher Explosionsschutzmaßnahmen auf, so daß beim Versagen einer apparativen Schutzmaßnahme mindestens eine zweite unabhängige apparative Schutzmaßnahme die erforderliche Sicherheit gewährleistet bzw. beim Auftreten von zwei unabhängigen Fehlern die erforderliche Sicherheit gewährleistet wird. Die Geräte dieser Kategorie müssen die weitergehenden Anforderungen des Anhangs II Nummer 2.1 erfüllen. 30

31 ATEX 94/9/EG ANHANG I ENTSCHEIDUNGSKRITERIEN FÜR DIE EINTEILUNG DER GERÄTEGRUPPEN IN KATEGORIEN 2. Gerätegruppe II... b) Kategorie 2 umfaßt Geräte, die konstruktiv so gestaltet sind, daß sie in Übereinstimmung mit den vom Hersteller angegebenen Kenngrößen betrieben werden können und ein hohes Maß an Sicherheit gewährleisten. Geräte dieser Kategorie sind zur Verwendung in Bereichen bestimmt, in denen damit zu rechnen ist, daß eine explosionsfähige Atmosphäre aus Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Staub/Luft- Gemischen gelegentlich auftritt. Die apparativen Explosionsschutzmaßnahmen dieser Kategorie gewährleisten selbst bei häufigen Gerätestörungen oder Fehlerzuständen, die üblicherweise zu erwarten sind, das erforderliche Maß an Sicherheit. Die Geräte dieser Kategorie müssen die weitergehenden Anforderungen des Anhangs II Nummer 2.2 erfüllen. 31

32 ATEX 94/9/EG ANHANG I ENTSCHEIDUNGSKRITERIEN FÜR DIE EINTEILUNG DER GERÄTEGRUPPEN IN KATEGORIEN 2. Gerätegruppe II... c) Kategorie 3 umfaßt Geräte, die konstruktiv so gestaltet sind, daß sie in Übereinstimmung mit den vom Hersteller angegebenen Kenngrößen betrieben werden können und ein Normalmaß an Sicherheit gewährleisten. Geräte dieser Kategorie sind zur Verwendung in Bereichen bestimmt, in denen nicht damit zu rechnen ist, daß eine explosionsfähige Atmosphäre durch Gase, Dämpfe, Nebel oder aufgewirbelten Staub auftritt, aber wenn sie dennoch auftritt, dann aller Wahrscheinlichkeit nach nur selten und während eines kurzen Zeitraums. Geräte dieser Kategorie gewährleisten bei normalem Betrieb das erforderliche Maß an Sicherheit. Die Geräte dieser Kategorie müssen die weitergehenden Anforderungen des Anhangs II Nummer 2.3 erfüllen. 32

33 ATEX 94/9/EG Zusammenhang Zone und Gerätegruppe und -kategorie Gerätegruppe Kategorie Zone 0 Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist. II 1G Gas Zone 1 Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln bilden kann. II 2G oder 1G Zone 2 Bereich, in dem bei Normalbetrieb eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln normalerweise nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt. II 3G oder 2G oder 1G Zone 20 Bereich, in dem gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist. II 1D Staub Zone 21 Bereich, in dem sich bei Normalbetrieb gelegentlich gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub bilden kann. II 2D oder 1D Zone 22 Bereich, in dem bei Normalbetrieb gefährliche explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub normalerweise nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt. II 3D oder 2D oder 1D Methan Kohlenstaub Weiterbetreiben I M1 Abschalten M2 I oder M1 33

34 Konformitätsbewertungsverfahren Geräte der Gruppe I & II, Kategorie M1 & 1 1 und autonome Schutzsysteme Geräte der Gruppe I & II, Kategorie M2 & 2 1 Geräte der Gruppe II, Kategorie 3 ja Motor mit innerer Verbrennung, elektrische Geräte nein EG-Baumuster-Prüfung Anhang III EG-Baumuster-Prüfung Anhang III und und Interne Fertigungskontrolle Anhang VIII Interne Fertigungskontrolle Anhang VIII QS-Produktion Anhang IV oder Prüfung Produkt Anhang V Konformität mit Bauart Anhang VI oder QS-Produkt Anhang VII Technische Dokumentation der benannten Stelle übermitteln EG-Konformitätserklärung EG-Konformitätserklärung EG-Konformitätserklärung EG-Konformitätserklärung EG-Konformitätserklärung EG-Konformitätserklärung CE-Zeichen mit Kennnummer 2 CE-Zeichen mit Kennnummer 2 CE-Zeichen mit Kennnummer 2 CE-Zeichen mit Kennnummer 2 CE-Zeichen ohne Kennnummer 2 CE-Zeichen ohne Kennnummer 2 1 und deren Komponenten, wenn gesondert bescheinigt. 2 Kennnummer der benannten Stelle, die das QS-System zertifiziert oder die Produkte überprüft hat. 34

35 ATEX 94/9/EG KAPITEL III CE-Konformitätskennzeichnung Artikel 10 (1) Die CE-Konformitätskennzeichnung besteht aus den Buchstaben CE. Anhang X enthält das zu verwendende Modell. Hinter der CE-Kennzeichnung steht die Kennummer der benannten Stelle, sofern diese in der Produktionsüberwachungsphase tätig wird. (2) Zusätzlich zu den Bestimmungen von Anhang II Nummer ist die CE- Kennzeichnung auf den Geräten und Schutzsystemen und auf den Vorrichtungen im Sinne des Artikels 1 Absatz 2 deutlich sichtbar, lesbar und unauslöschbar anzubringen. 35

36 ATEX 94/9/EG Anhang II Kennzeichnung Auf jedem Gerät und Schutzsystem müssen deutlich und unauslöschbar die folgenden Mindestangaben angebracht werden: Name und Anschrift des Herstellers, CE-Kennzeichnung (siehe Anhang X, Abschnitt A), Bezeichnung der Serie und des Typs, gegebenenfalls die Seriennummer, das Baujahr, das spezielle Kennzeichen zur Verhütung von Explosionen, gefolgt von dem Kennzeichen, das auf die Kategorie verweist, für die Gerätegruppe II der Buchstabe G (für Bereiche, in denen explosionsfähige Gas-, Dampf-, Nebel-, Luft-Gemische vorhanden sind) und/oder der Buchstabe D (für Bereiche, in denen Staub explosionsfähige Atmosphären bilden kann). Zusätzlich und wenn erforderlich müssen auch alle für die Sicherheit bei der Verwendung unabdingbaren Hinweise angebracht werden. 36

37 Kennzeichnung Nicht-elektrischer Geräte Kennzeichnung nicht-elektrischer Geräte Zündschutzart Symbol standard Konstruktive Sicherheit c 0, 1, 2 20, 21, 22 Zone Hauptanwendung Norm Kupplungen, Pumpen, Zahnradantriebe, Förderbänder EN Druckfeste Kapselung d 1, 2 21, 22 Überdruckkapselung p 1, 2 21, 22 Flüssigkeitskapselung k 0, 1, 2 20, 21, 22 Zündquellenüberwachung b 0, 1, 2 20, 21, 22 Schwadenhemmende Kapselung fr 2 22 Bremsen, Kupplungen EN Pumpen EN Tauchpumpen, Getriebe EN Pumpen, Förderbänder EN Geräte ausschließlich für Zone 2 oder Zone 22 EN Schlagwettergefährdete Bereiche Gruppe I Methan Gasexplosionsgefährdete Bereiche Gruppe II IIA Propan IIB Ethylen IIC Wasserstoff R. STAHL Explosion Zündschutzart ATEX-Kennzeichnung Gerätegruppe I: Bergbau; Gerätegruppe II: Übrige Bereiche Einteilung Zone 0 Zone 20 Zone 1 Zone 21 Zone 2 Zone 22 Bergbau gefährliche explosionsfähige Atmosphäre ständig, häufig oder langzeitig gelegentlich selten und kurzseitig Gerätekategorie 1G 1D 2G 2D 3G 3D M1 oder M2 II 2G c IIC T6 Gruppe max. Oberflächentemperatur Gasexplosionsgefährdete Bereiche: Temperaturklassen 450 C T1 300 C T2 200 C T3 135 C T4 100 C T5 85 C T6 Staubexplosionsgefährdete Bereiche: Oberflächentemperatur T... C (Bsp.: T 80 C) 37

38 ATEX 94/9/EG Anhang X B. Inhalt der EG-Konformitätserklärung Die EG-Konformitätserklärung muß beinhalten: Namen oder Erkennungszeichen und Anschrift des Herstellers oder seines in der Gemeinschaft ansässigen Bevollmächtigten; Beschreibung des Geräts, des Schutzsystems oder der Vorrichtung im Sinne des Artikels 1 Absatz 2; sämtliche einschlägigen Bestimmungen, denen das Gerät, das Schutzsystem oder die Vorrichtung im Sinne des Artikels 1 Absatz 2 entspricht; gegebenenfalls Namen, Kennummer und Anschrift der benannten Stelle sowie Nummer der EG-Baumusterbescheinigung; gegebenenfalls Bezugnahme auf die harmonisierten Normen; gegebenenfalls die verwendeten Normen und technischen Spezifikationen; gegebenenfalls Bezugnahme auf die anderen angewandten Gemeinschaftsrichtlinien; Identität des vom Hersteller oder seinem in der Gemeinschaft ansässigen Bevollmächtigten beauftragten Unterzeichners. 38

39 ATEX 94/9/EG Zündgefahrenbewertung Anhang II Geräte und Schutzsysteme sind unter Betrachtung möglicher Fehlerzustände zu entwerfen und herzustellen, um gefährliche Situationen soweit möglich auszuschalten. In die Betrachtung ist auch der vernünftigerweise vorhersehbare Mißbrauch einzubeziehen Besondere Prüf- und Wartungsbedingungen Geräte und Schutzsysteme, die besonderen Prüf- und Wartungsbedigungen unterliegen, müssen gemäß diesen Bedingungen konzipiert und gebaut werden Umgebungsbedingungen Geräte und Schutzsysteme müssen im Hinblick auf vorhandene oder vorhersehbare Umgebungsbedingungen konzipiert und gebaut werden. 39

40 Maßnahmen zur Verhinderung von Explosionen Explosionsschutzmaßnahmen Primärer Explosionsschutz Bildung einer explosionsfähigen Athmosphäre verhindern siehe dazu TRBS 2152 Teil 2 Vermeidung oder Einschränkung explosionsfähiger Athmosphäre Sekundärer Explosionsschutz Zündung einer explosionsfähigen Athmosphäre verhindern ATEX konforme Geräte Tertiärer Explosionsschutz Auswirkungen einer Explosion auf ein unbedenkliches Maß reduzieren Explosionsunterdrückung Explosionsdruckentlastung etc. 40

41 Zündgefahrenbewertung Zündgefahrenbewertung Benötigte Unterlagen: Richtlinie 94/9/EG, insbesondere Anhang II Normen wie z.b. - EN Nicht-elektrische geräte für den Einsatz in Explosionsfähige Athmosphären, Abschnitt 5.2 und Anhang B und C - EN Explosionsfähige Athmosphären, Grundlagen und Methodik - EN Methodik zur Risikobewertung - Atex Leitlinien - Ggf. En Sicherheit von Maschinen Harmonisierte Normen zur technischen Umsetzung von Anforderungen Ggf. Technische Regeln zur Betriebssicherheit TRBS 41

42 Zündgefahrenbewertung Zündgefahrenbewertung Prizipieller Ablauf: Bestimmungsgemäße Verwendung mit allen relevanten Parametern festlegen Potentielle Zündquellen nach EN aufdecken und hinsichtlich ihrer Wirksamkeit bewerten Zündquellen bewerten unter Häufigkeit des Auftretens Maßnahmen zur Verhinderung des Wirksamwerdens der Zündquelle wählen unter Berücksichtigung von Normen technischen Regeln und Versuchsergebnissen Zündquellen bewerten unter Häufigkeit des Auftretens einschließlich der Schutzmaßnahmen Zu dokumentierende Informationen bestimmen Resultierende Kategorie für jede Zündquelle festlegen Gegebenenfalls Einschränkungen definieren Ergebnisse dokumentieren 42

43 Zündquellen (nach EN :2011) Definition von Zündquellen nach EN Mögliche Zündquelle Jede in der EN aufgeführte Zündquelle Gerätebezogene Zündquelle Potentielle Zündquelle Wirksame Zündquelle Die vorgesehene Gerätekategorie hängt davon ab, ob eine wirksame Zündquelle auftritt im Normalbetrieb bei zu erwartender Störung bei seltener Störung Mögliche Zündquelle (Jede in der EN aufgeführte Zündquelle) Gerätebezogene Zündquelle (eine mögliche Zündquelle, die das betrachtete Gerät besitzt, unabhängig von deren Zündfähigkeit) Potentielle Zündquelle (gerätebezogene Zündquelle, die fähig ist, eine Ex- Athmosphäre zu zünden, also wirksam werden kann) Wirksame Zündquelle (potentielle Zünquelle, die eine Ex-Athmosphäre zünden wird, wenn keine Schutzmaßnahmengetroffen werden, unter Berücksichtigung ihres Vorkommens: im Normalbetrieb bei zu erwartender Störung bei seltener Störung 43

44 Zündgefahrenbewertung Ablaufschema nach EN Bild 1: Bestimmungsgemäße Verwendung Auftreten einer explosionsfähigen Athmosphäre Wirksamkeit der Zündquellen Produktbeschreibung, Leistung, Lebensdauer, Konfiguration Erkennen von Zünd- und/oder Explosionsgefahren Zündrisikoabschätzung Verknüpfung Produkt-Funktion-Energie Normalbetrieb Erwartete Störung Seltene Störung ja Zündrisikobeurteilung. Ist das Maß an Sicherheit erreicht? Kriterien In Kategorien einordnen Gerätekonformität nein Schutzmaßnahmen/ Zündschutzarten 44

45 Zündgefahrenbewertung Erkennen von Zündgefahren nach EN Bild 2: Welche Teile von Geräten und/oder Komponenten sind in welcher Art in der umgebenden explosionsfähigen Athmosphäre zu verwenden? Welche Art von explosionsfähiger Athmosphäre ist innerhalb welchen Teils des Geräts und/oder Komponente anzutreffen? Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer explosionsfähigen Athmosphäre im Innern Welche potenzielle Zündquelle könnte in welchem Teil des Geräts und/oder Komponente wirksam werden? Eigenschaften von Stoffen im erwarteten Normalbetrieb Welche potenzielle Zündquelle könnte mit einer explosionsfähigen Athmosphäre innerhalb einer in Verbindung stehenden Anlage in Berührung kommen? 45

46 Zündgefahrenbewertung Zündrisikobewertungs-Bericht: Zündgefahr Bewertung der Häufigkeit des Auftretens ohne Anwendung zusätzlicher Maßnahmen Maßnahmen, die angewendet wurden, um zu vermeiden, dass die Zündquelle wirksam wird Häufigkeit des Auftretens unter Einschluss zusätzlicher Maßnahmen Nr a b a b c d e a b c a b c d e f potenzielle Zündquelle nach DIN EN Beschreibung/ grundlegender Fall (Welche Bedingungen verursachen welche Zündquelle?) während Normalbetrieb während vorhersehbarer Störung während seltener Störung nicht betrachtet Grundlage für die Risikoabschätzung Beschreibung der angewandten Maßnahme Grundlage (Verweis auf Normen, technische Regeln, Versuchsergebnisse) Technische Dokumentation (Nachweis, einschließlich zutreffender Merkmale in Spalte 1) während Normalbetrieb während vorhersehbarer Störung während seltener Störung nicht betrachtet resultierende Gerätekategorie bezogen auf diese Zündgefahr notwendige Einschränkungen Resultierende Gerätekategorie unter Einschluss aller auftretenden Zündgefahren und aller erforderlichen Maßnahmen: 46

47 Zündschutzarten Zündschutzarten für nicht-elektrische Geräte in gasexplosionsgefährdeten Bereichen und Bereichen mit Staub Konstruktive Sicherheit EN c Zusätzliche Maßnahmen für einen erhöhten Grad an Sicherheit. Unzulässig hohe Temperaturen und das Entstehen von Funken und Lichtbögen, die im normalen Betrieb nicht auftreten, im Innern oder an äußeren Teilen verhindern. Kupplungen, Pumpen, Zahnradantriebe, Kettenantriebe, Förderbänder Druckfeste Kapselung EN d Einschluss in Gehäuse, das dem inneren Explosionsdruck standhält und eine Übertragung der explosion nach außen verhindert. Schaltgeräte und Schaltanlagen, Befehlsund Anzeigegeräte, Steuerungen, Motoren, Transformatoren, Heizgeräte, Leuchten Überdruckkapselung EN p Gehäuse mit Zündschutzgas im Inneren und Überdruck gegen Umgebungsathmosphäre. Wenn notwendig ständige Versorgung mit Zünschutzgas. Bremsen, Kupplungen Zündquellenüberwachung EN b Die im explosionsgefährdeten Bereich eingesetzten Betriebsmittel enthalten nur eigensichere Stromkreise. Kein Funke und kein thermischer Effekt im normalen Betrieb und unter bestimmten Fehlerbedingungen. Pumpen Flüssigkeitskapselung EN k Eintauchen der elektrischen Betriebsmittel oder von Teilen von elektrischen Betriebsmitteln in eine Schutzflüssigkeit (z.b. Öl). eingetaucht. Explosionsfähige Atmosphäre über der Oberfläche oder außerhalb der Kapselung kann nicht gezündet Tauchpumpen, Getriebe, Schwadenhemmende Kapselung EN fr werden. Abdichtung des Gehäuses schränkt das Eindringen von Ex-Atmosphäre ein, dass im Inneren kein explosionsfähige Atmosphäre entstehen kann. Die Anwendung beschränkt sich auf Gerätekategorie 3. Geräte ausschließlich für Zone 2 oder Zone 22 47

48 Kennzeichnung Nicht-elektrischer Geräte Kennzeichnung nicht-elektrischer Geräte Zündschutzart Symbol standard Konstruktive Sicherheit c 0, 1, 2 20, 21, 22 Zone Hauptanwendung Norm Kupplungen, Pumpen, Zahnradantriebe, Förderbänder EN Druckfeste Kapselung d 1, 2 21, 22 Überdruckkapselung p 1, 2 21, 22 Flüssigkeitskapselung k 0, 1, 2 20, 21, 22 Zündquellenüberwachung b 0, 1, 2 20, 21, 22 Schwadenhemmende Kapselung fr 2 22 Bremsen, Kupplungen EN Pumpen EN Tauchpumpen, Getriebe EN Pumpen, Förderbänder EN Geräte ausschließlich für Zone 2 oder Zone 22 EN Schlagwettergefährdete Bereiche Gruppe I Methan Gasexplosionsgefährdete Bereiche Gruppe II IIA Propan IIB Ethylen IIC Wasserstoff R. STAHL Explosion Zündschutzart ATEX-Kennzeichnung Gerätegruppe I: Bergbau; Gerätegruppe II: Übrige Bereiche Einteilung Zone 0 Zone 20 Zone 1 Zone 21 Zone 2 Zone 22 Bergbau gefährliche explosionsfähige Atmosphäre ständig, häufig oder langzeitig gelegentlich selten und kurzseitig Gerätekategorie 1G 1D 2G 2D 3G 3D M1 oder M2 II 2G c IIC T6 Gruppe max. Oberflächentemperatur Gasexplosionsgefährdete Bereiche: Temperaturklassen 450 C T1 300 C T2 200 C T3 135 C T4 100 C T5 85 C T6 Staubexplosionsgefährdete Bereiche: Oberflächentemperatur T... C (Bsp.: T 80 C) 48

49 ATEX 94/9/EG Betriebsanleitung Anhang II Präzisierung in entsprechenden Normen Betriebsanleitung a) Zu jedem Gerät oder Schutzsystem muß eine Betriebsanleitung vorhanden sein, die folgende Mindestangaben enthält: - gleiche Angaben wie bei der Kennzeichnung für Geräte oder Schutzsysteme (siehe Nummer 1.0.5) mit Ausnahme der Seriennummer und gegebenenfalls wartungsrelevante Hinweise (z. B. Anschriften des Importeurs oder von Service-Werkstätten usw.); - Angaben zur oder zum sicheren - Inbetriebnahme, - Verwendung, - Montage und Demontage, - Instandhaltung (Wartung und Störungsbeseitigung), - Installation, - Rüsten; siehe auch EN bzw. EN siehe auch Anforderungen aus anderen Richtlinien 49

50 ATEX 94/9/EG Betriebsanleitung Anhang II Betriebsanleitung... - erforderlichenfalls die Markierung von gefährdeten Bereichen vor Druckentlastungseinrichtungen; - erforderlichenfalls Angaben zur Einarbeitung; - Angaben, die zweifelsfrei die Entscheidung ermöglichen, ob die Verwendung eines Geräts (entsprechend seiner ausgewiesenen Kategorie) oder eines Schutzsystems in dem vorgesehenen Bereich unter den zu erwartenden Bedingungen gefahrlos möglich ist; - elektrische Kenngrößen und Drücke, höchste Oberflächentemperaturen sowie andere Grenzwerte; 50

51 ATEX 94/9/EG Betriebsanleitung Anhang II Betriebsanleitung... - erforderlichenfalls besondere Bedingungen für die Verwendung, einschließlich der Hinweise auf sachwidrige Verwendung, die erfahrungsgemäß vorkommen kann; - erforderlichenfalls die wesentlichen Merkmale der Werkzeuge, die an dem Gerät oder Schutzsystem angebracht werden können. 51

52 ATEX 94/9/EG Betriebsanleitung Anhang II Betriebsanleitung b) Die Betriebsanleitung wird vom Hersteller oder seinem in der Gemeinschaft niedergelassenen Bevollmächtigten in einer der Gemeinschaftssprachen erstellt. Bei der Inbetriebnahme eines Geräts oder eines Schutzsystems muß die Originalbetriebsanleitung und eine Übersetzung dieser Betriebsanleitung in der oder den Sprache(n) des Verwendungslandes mitgeliefert werden. Diese Übersetzung wird entweder vom Hersteller oder von seinem in der Gemeinschaft niedergelassenen Bevollmächtigten oder von demjenigen erstellt, der das Gerät oder Schutzsystem in dem betreffenden Sprachgebiet einführt. Die Wartungsanleitung für Fachpersonal, das dem Hersteller oder seinem in der Gemeinschaft niedergelassenen Bevollmächtigten untersteht, kann jedoch in einer einzigen von diesem Personal verstandenen Gemeinschaftssprache abgefaßt sein. 52

53 ATEX 94/9/EG Betriebsanleitung Anhang II Betriebsanleitung c) Die Betriebsanleitung beinhaltet die für die Inbetriebnahme, Wartung, Inspektion, Überprüfung der Funktionsfähigkeit und gegebenenfalls Reparatur des Geräts oder Schutzsystems notwendigen Pläne und Schemata sowie alle zweckdienlichen Angaben insbesondere im Hinblick auf die Sicherheit. d) Bezüglich der Sicherheitsaspekte dürfen die Unterlagen, in denen das Gerät oder Schutzsystem präsentiert wird, nicht in Widerspruch zur Betriebsanleitung stehen. 53