Sichere Erdung von Big Bags

ELEKTROSTATISCHE AUFLADUNG VON FIBC TYP C  VERHINDERN UND ERDUNG ÜBERWACHEN

In diesem Artikel erfahren Sie, welche unterschiedlichen Arten von Big Bags es gibt, wie groß die Gefahr durch elektrostatische Aufladung ist, wie diese entsteht und welche rechtlichen Vorgaben sie einhalten sollten, um FIBC Typ C normgerecht und sicher zu erden.

Anschließend leiten wir die Best Practice für die Big Bag Erdung aus einem Arbeitsunfall ab, der von der schweizerischen Unfallversicherungsanstalt untersucht und aufbereitet wurde.

Zudem zeigen wir Ihnen, welche Vorteile es bietet, die Erdung von Big Bags überwacht durchzuführen und auf welche Qualitätsmerkmale sie dabei achten sollten.

Eine Zusammenfassung der Best Practice für die Erdung von Big Bags Typ C und wie sie damit der Betreiberverantwortung gerecht werden finden Sie im rechtsstehenden Whitepaper.

Welche unterschiedlichen Arten von Big Bags gibt es und wo dürfen sie eingesetzt werden?

FIBC, häufig auch Big Bags genannt, haben insgesamt 4 unterschiedliche Bauarten, die sie insbesondere hinsichtlich der Einsatzfähigkeit in Ex-Zonen unterscheiden. Diese Bauarten werden als Typ A, Typ B, Typ C und Typ D bezeichnet.
 
Big Bags Typ A weisen keinerlei Schutz vor elektrostatischen Aufladungen auf und dürfen deshalb auch nur in nicht explosionsfähigen Atmosphären, wie beispielsweise im Straßenbau, verwendet werden. Big Bags Typ B ähneln vom Aufbau her Big Bags Typ A, das verwendete Material weißt aber eine Durchbruchsspannung von weniger als 6kV auf, wodurch hochenergetische Gleitstielbüschelentladungen verhindert werden können.
 
Big Bags Typ C sind von einem Netz aus leitfähigen Fäden durchzogen, die die elektrostatische Aufladung zu Erdungslaschen abführen und müssen während der Benutzung geerdet werden. Typ D Big Bags wiederum sind vollständig aus einem Spezialgewebe gefertigt, welches die elektrostatische Aufladung auf ein ungefährliches Maß beschränkt.
 
Wie angesprochen unterscheiden sich die Einsatzbereiche der Big Bags deutlich. Bei der Einteilung der Big Bags müssen sowohl die Mindestzündenergie (MZE) des Staubes als auch die an der Arbeitsstelle herrschenden Atmosphären in die Betrachtung einbezogen werden.
Typen und Einsatzbereiche von Big Bags - TRGS 727

Typen und Einsatzbereiche

von Big Bags – TRGS 727

So dürfen Big Bags Typ A nur in nicht-explosionsfähigen Bereichen eingesetzt werden und Big Bags Typ B nur in reinen Staub-Ex Atmosphären. Wenn die MZE des Staubes gleich 3 mJ oder kleiner ist oder sich neben einer Staub-Ex Atmosphäre u.U. auch eine Gas-Ex Atmosphäre im Arbeitsbereich bilden könnte, ist nur noch der Einsatz von Big Bags Typ C und Typ D erlaubt.

Was führt zu elektrostatischer Aufladung bei der Befüllung / Entleerung von Big Bags?

Während der Befüll- und Entleerprozesse von Big Bags kommt es häufig zu einer elektrostatischen Kontaktaufladung. Aufgrund der recht hohen Fließgeschwindigkeiten des verladenen Materials ergeben sich sehr kurze Kontaktzeiten zwischen dem verladenen Staub und dem Material des Big Bags. Hierbei findet ein Elektronenaustausch zwischen diesen Komponenten statt.
 
Aufgrund der hohen Fließgeschwindigkeit haben die Elektronen jedoch keine Zeit, wieder zu Ihrem Ausgangspunkt zurück zu gelangen. Nach und nach steigert sich die Anzahl der Elektronen auf dem Material mit höherer Elektronenbindungskraft, während die Anzahl auf dem anderen Material sinkt. Hierdurch ergeben sich unterschiedliche, elektrische Potenziale – es findet eine elektrostatische Aufladung statt.
 
Ist die elektrostatische Potenzialdifferenz zu groß, kann sich die angesammelte elektrische Energie in Sekundenbruchteilen in einem hochenergetischen Funken entladen. Die im Funken freiwerdende Energie ist oftmals ausreichend, explosionsgefährdete Atmosphären zu entzünden und dadurch zu schwerwiegenden Schäden an der Anlage und der Umgebung zu führen.

Wie hilft die Erdung des Big Bags, diese Gefahr zu bekämpfen?

Die Entstehung und Ansammlung von elektrostatischer Aufladung wir immer dann möglich, wenn die Aufladerate die Ableitfähigkeit des Materials überschreitet. Das bedeutet, je isolierter ein Objekt (bspw. der Big Bag) vom Erdpotenzial ist, desto einfacher kann es elektrostatisch aufgeladen werden. Deshalb gilt, das leitfähige und ableitfähige Objekte im Ex-Bereich mit dem Erdpotenzial verbunden sein müssen, um eine sichere Ableitung der elektrostatischen Aufladung zu ermöglichen. 

Big Bags Typ C sind, wie angesprochen, von einem Netz aus leitfähigen Fäden durchzogen, die elektrostatischen Aufladungen zu den ausgewiesenen Erdungslaschen ableiten können. Diese Erdungslaschen wiederum können genutzt werden, um eine qualitativ hochwertige Erdungsverbindung herzustellen.

Welche Vorgaben muss die Erdungsverbindung von Big Bags Typ C erfüllen?

Bei der normgerechten Erdung von Big Bags sind zwei Regelwerke besonders zu beachten: die TRGS 727 und die DIN EN IEC 61340-4-4.

Timm EUS-2 overfill prevention controller international standard IECEx

DIN EN IEC 61340-4-4

Standard-Prüfverfahren für spezielle Anwendungen – Einordnung flexibler Schüttgutbehälter (FIBC) in elektrostatischer Hinsicht

Erdung von Big Bags

TRGS 727

Vermeidung von Zündgefahr infolge elektrostatischer Aufladungen

 

Die IEC-Norm ist das internationale Regelwerk, welches die technischen Anforderungen an, Testverfahren für und die richtige Handhabung von Big Bags aller Arten vorschreibt. 

Die TRGS 727 wiederum ist das deutsche Regelwerk für den Umgang mit Elektrostatik in industriellen Prozessen und ist mit der internationalen Norm IEC TS 60079-32-1 harmonisiert. Sie beschreibt Verfahrensabläufe und Maßnahmen zur Eindämmung von Gefahren aufgrund elektrostatischer Aufladung und gibt zudem Rechenbeispiele für die Ermittlung wichtiger Kenngrößen wie beispielsweise die potenzielle Zündenergie des Arbeitsvorgangs.

Beide Regelwerke besagen, dass Big Bags Typ C während des gesamten Arbeitsvorgangs geerdet werden müssen. Hierbei darf die Erdungsverbindung einen maximalen Ableitwiderstand von 10 MΩ (TRGS 727) beziehungsweise 100 MΩ (DIN EN IEC 61340-4-4) nicht überschreiten – es muss also sichergestellt werden, dass die Ableitfähigkeit der Verbindungen jederzeit gegeben ist.

Wie sieht die Best-Practice für die Erdung von Big Bags Typ C aus?

Die Best-Practice lässt sich gut anhand eines Arbeitsunfalls ableiten, der von der schweizerischen Unfallversicherungsanstalt untersucht wurde.
 
Hierbei sollte Kunststoffadditiv aus einem Big Bag Typ C in ein nachgelagertes Silo gefüllt werden.
 
Zu Erdung des Big Bags war ein Kabelaufroller im Arbeitsbereich vorhanden, dessen Erdungszange an den Big Bag angeklemmt werden sollte. Doch obwohl dieser vorhanden war, kam es während des Entleervorgangs zu einer folgenschweren Explosion.
 
Die Untersuchung ergab, dass die Mitarbeiter vergessen hatten, die Zange am Big Bag anzuklemmen. Das führte dann zur elektrostatischen Aufladung während des Entleervorgangs, die sich als Funken in die umgebende Staubatmosphäre entlud und die Explosion verursachte.

Erdungstestgerät EKX-FIBC

mit Objekterkennung zur Erdung von Big Bags Typ C

Wäre das Erdungskabel leitfähig mit dem Big Bag verbunden gewesen, hätte es nicht zu dem Schadensfall kommen können – denn ohne eine zündfähige Entladung erfolgt auch keine Explosion. Deshalb muss auch für die Best-Practice an diesem Punkt angesetzt werden.

Zunächst einmal bestand, abgesehen von der Arbeitsanweisung, keinerlei verfahrenstechnische Notwendigkeit das Erdungskabel auch wirklich am Big Bag anzuschließen. Zum anderen, selbst wenn das Erdungskabel gemäß den Vorgaben angeschlossen gewesen wäre, hätte Unklarheit über die Qualität der Ableitverbindung bestanden. Hierbei spielen viele Faktoren, beispielsweise der Zustand des Erdungskabels oder auch die Qualität des Big Bags, eine wichtige Rolle.

Deshalb ist es heutzutage angebracht, überwachte Erdungsgeräte wie das TIMM EKX-FIBC für die Erdung von Big Bags Typ C einzusetzen. Solche Geräte überwachen kontinuierlich die korrekte Erdung des Big Bags sowie dessen Qualität und können über ihre Relais- und NAMUR-Steuerausgänge in die Verladesteuerung eingebunden werden. So können beispielsweise Warn- und Freigabesignale an die Verladesteuerung gesendet werden. Aber auch der Einsatz optischer oder akustischer Anzeigen ist möglich. In dem besprochenen Arbeitsunfall wäre es beispielsweise denkbar, über oder im Einfülltrichter eine Klappe zu nutzen, welche sich erst öffnet, wenn das Erdungsgerät eine Freigabesignal sendet. So wäre neben der Arbeitsanweisung auch eine prozesstechnische Notwendigkeit zum Anschluss des Erdungskabels gegeben – und das Risiko einer Explosion deutlich gesenkt.

Achten Sie bei der Auswahl Ihres Erdungsgerätes unbedingt auf eine funktionierende Objekterkennung, um Fehlbedienungen und Manipulationen zu verhindern. Eine solche Objekterkennung kann unterscheiden, ob tatsächlich ein Big Bag angeschlossen ist oder die Zange einfach nur auf ein Stück Metall geklemmt wird, um eine Dauerfreigabe zu erreichen. Es gibt als nur Freigabe, wenn der Big Bag gemäß der Normen geerdet ist – ein deutliches Plus an Sicherheit und gleichzeitig eine Erleichterung in der Überwachung der Arbeitsabläufe.

 

Sie sind sich unsicher, ob in Ihrem Anwendungsfall eine elektrostatische Erdung notwendig ist?

Oder Sie wollen Genaueres über die Best-Practice erfahren? Sprechen Sie gerne unser Expertenteam an. 
 

Wir freuen uns darauf, Ihnen weiterzuhelfen.