ATEX #001 Explosionsschutz durch die ATEX-Richtlinie

Die ATEX-Richtlinie ist eine von der europäischen Union verabschiedete Richtlinie auf dem Gebiet des Explosionsschutzes. Was diese Richtlinie für Hersteller von Geräten und Schutzsystemen bedeutet, welche in einen explosionsgefährdetem Bereich zum Einsatz kommen, behandelt diese Podcast Folge. Auf die Besonderheiten der Kennzeichnung nach der ATEX-Richtlinie komme ich ebenfalls zu sprechen.

ATEX ist die französische Abkürzung für ATmosphères Explosibles und wurde ursprünglich im Jahr 1994 veröffentlicht.

In Europa gibt es zwei ATEX-Richtlinien, welche für Hersteller relevant sind:

• die ATEX-Produktrichtlinie 2014/34/EU und
• ATEX-Betriebsrichtlinie 1999/92/EG.

Diese beiden Richtlinien richten sich an Hersteller, Betreiber und Benutzer von Geräten oder Schutzsystemen, die in einem explosionsgefährdeten Bereich eingesetzt werden. Die Richtlinien wurden geschaffen, um Explosionsunfälle in Unternehmen und Betrieben zu vermeiden. Ein präventiver Explosionsschutz ist nur möglich, wenn Gefahrenquellen bzw. Zündgefahren rechtzeitig erkannt und entsprechende Schutzmaßnahmen getroffen werden.

Die ATEX-Betriebsrichtlinie 1999/92/EG oder auch als ATEX 137 bekannt, richtet sich vorwiegend an Arbeitgeber und Anlagenbetreiber. Diese Richtlinie definiert Mindestvorschriften zur Verbesserung des Gesundheitsschutzes und der Sicherheit von Arbeitnehmern, die durch Arbeiten in einer explosionsfähigen Umgebung gefährdet sein können. Arbeitgeber müssen im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung ein Explosionsschutzdokument erstellen und grundlegende Sicherheitsmaßnahmen treffen, um

• die Bildung von explosionsfähige Atmosphäre zu vermeiden
• die Entstehung wirksamer Zündquellen zu vermeiden oder
• die Auswirkung einer eventuellen Explosion auf ein unbedenkliches Maß zu beschränken

Dieser Teil der Richtlinie ist durch die Betriebssicherheitsverordnung in deutsches Recht umgesetzt worden.

Die ATEX-Produktrichtlinie 2014/34/EU dient dazu das Geräte, Komponenten und Schutzsystemen, welche in explosionsgefährdeten Bereichen zum Einsatz kommen, nur noch dann in Verkehr gebracht werden dürfen, wenn Sie den Bestimmungen der Produktrichtlinie entspricht. Auch hier ist der Hauptzeck der Richtlinie der Schutz von Personen wie Gerätebenutzer, Maschinenbediener und sonstige Beschäftigte. Die ATEX-Produktrichtlinie ist für Hersteller explosionsgeschützter Geräten relevant. In Deutschland wurde diese Richtlinie durch die Explosionsschutzprodukteverordnung in nationales Recht umgesetzt.

Die Bestimmungen der ATEX-Richtlinien haben weitreichende Konsequenzen in der Auswahl, der Installation, dem Betrieb, sowie der Wartung von Geräten und Betriebsmitteln innerhalb explosionsgefährdeter Bereiche. Mechanische, pneumatische und hydraulische Bestandteile können eine potenzielle Explosionsgefahr darstellen. Mechanische Getriebe, pneumatische Stellglieder oder Verbindungen können zündfähige Gase, Nebel oder Stäube entzünden. Die häufigsten Unfallursachen sind erzeugte Funken, offene Flammen, statische Elektrizität, heiße Oberflächen und Selbstentzündung von brennbaren Medien.

Die Auswirkungen der Entzündung von Zündquellen reichen von Bränden bis hin zu Explosionen bei gasförmigen Medien bzw. Detonationen bei staubförmigen Medien.

Daher dürfen Geräte und Systeme nur in Verkehr gebracht werden, wenn Sie zum einem eine Technische Dokumentation nach der ATEX-Richtlinie aufweisen und eine entsprechende CE-Kennzeichnung tragen. Der Hersteller muss eine schriftliche EU-Konformitätserklärung beilegen, die bestätigt, dass das Produkt mit den Vorschriften der Richtlinie übereinstimmt.

Die CE-Kennzeichnung an dem Gerät (beispielsweise auf dem Typenschild) muss weitere, dem Explosionsschutz betreffende, Daten in der Kennzeichnung enthalten. Die Mindestangaben der Kennzeichnung sind in der ATEX-Richtlinie enthalten. Folgende Angaben sind neben der CE-Kennzeichnung anzugeben:

• eine ggf. vorkommende Kennnummer der benannten Stelle für die Überwachung der Qualitätssicherung
• das ATEX-Logo, besser bekannt als EX-Zeichen
• Die Gerätegruppe
• Die Gerätekategorie nach der ATEX-Richtlinie
• Zündschutzart
• Explosionsgruppe
• Temperaturklasse

Das Gerät, welches zum Einsatz in einer explosionsfähigen Atmosphäre kommt, teilt man in Gerätegruppen auf. Man unterscheidet zwei verschiedene Gruppen von Geräten, welche für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen vorgesehen sind.

Unter die Gerätegruppe 1 fallen Geräte, welche im Bergbau bzw. Untertagebetriebe zum Einsatz kommen. Dazu zählen Geräte, die eine eigene potentielle Zündquelle aufweisen und Gefährdungen durch Grubengas und/oder brennbare Stäube auslösen können.

Alle anderen Geräte fallen unter die Gerätegruppe 2.

Die explosionsgefährdeten Bereiche werden in Zonen unterteilt, abhängig von der Häufigkeit und Dauer des Auftretens von gefährlichen explosionsfähigen Atmosphären.

Zone 0, 1 und 2 stehen für Bereiche, in denen sich eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre als Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln bilden können

Liegt das Vorhandensein der explosionsfähigen Atmosphäre bei mehr als 50 % während der Betriebsdauer vor, ist dieser Bereich eine Zone 0. Eine Zone 0 liegt eigentlich nur im Inneren von Rohren und Behältern vor.

Liegt das Auftreten einer explosionsfähigen Atmosphäre unter diesen 50 % von der Betriebsdauer der Anlage ist im Allgemeinen von einer Zone 1 auszugehen. Eine Zone 2 ist die geringste Einstufung und liegt nur dann vor, wenn die Zeitdauer des Vorhandenseins einer explosionsfähigen Atmosphäre eine Zeitdauer von etwa 30 Minuten pro Jahr entspricht. Ist die Zeitdauer länger ist die Zone auf die Stufe 2 festzulegen.

Zone 20, 21 und 22 stehen für Bereiche, in denen eine explosionsfähige Atmosphäre in Form einer Wolke aus in der Luft enthaltenem brennbaren Staub entsteht. Eine Zone 20 liegt vor, bei der solch eine Atmosphäre über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist.

Zone 21 ist dagegen ein Bereich, in dem sich gelegentlich eine gefährliche explosionsfähige Atmosphäre bilden kann. Die Zone 22 ist der Bereich, in dem diese explosionsfähige Atmosphäre normalerweise nicht oder aber nur kurzzeitig auftritt.

Je nachdem in welcher Zone, sich das Gerät befindet, muss die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Zündquellen reduziert werden.

Entsprechend der ermittelten Zone, in der ein Gerät zum Einsatz kommt, leitet man eine entsprechende Gerätekategorie ab. Die Gerätekategorien sind in der ATEX-Richtlinie definiert und unterteilen sich in die Kategorien von 1 bis 3.

Unter Gruppe 1 fallen Geräte welche im Bergbau, Übertage- bzw. Untertagebetrieb eingesetzt werden. In dieser Gruppe werden zudem noch zwischen den Kategorien M1 und M2 unterschieden. M1 umfasst Geräte, die so konstruiert sind, dass Sie ein sehr hohes Maß an Sicherheit gewährleisten. Die Geräte der Kategorie M2 zeichnen sich dadurch aus, dass diese ein hohes Maß an Sicherheit aufweisen.

Die Gruppe 2 enthält Geräte, welche zur Verwendung in explosionsgefährdeten Staub- und Gasatmosphären vorgesehen sind. Auch hier unterteilt sich die Einstufung der Geräte je nach dem welches Maß an Sicherheit hinsichtlich des Geräteeinsatzes in welcher Zone gewährleistet sein muss.

Gruppe 3 steht für Geräte welche dazu bestimmt sind in Bereichen eingesetzt zu werden, in denen nicht damit zu rechnen ist, dass eine explosionsfähige Atmosphäre auftritt. Sollte diese doch auftreten, dann nur in einem seltenen oder kurzen Zeitraum. Die DIN EN 60079-0 definiert dabei als Einsatzumfeld mögliche explosionsgefährdete Staubatmosphären unterteilt nach brennbaren Flusen bzw. Fasern, nicht leitfähige- und leitfähige Stäube.

Die Zündschutzart ist eine Eingruppierung von technischen Schutzmaßnahmen, um sicherzustellen, dass keine Zündquellen am Gerät oder mit den Betriebsmitteln entstehen können.

Mit einem jeweiligen Buchstaben in der ATEX-Kennzeichnung kann die jeweilige Zündschutzart erkannt werden.

Zum Beispiel steht der Buchstabe c für die Konstruktive Sicherheit des Gerätes. Das Gerät ist so konstruiert, dass im Normalbetrieb keine Zündquellen auftauchen. Auch sind die Risiken des Auftretens von mechanischen Fehler, welche zum Entstehen von Zündquellen führen können, auf ein sehr geringes Maß reduziert.

Der Buchstabe i als anderes Beispiel steht für die Eigensicherheit des elektrischen Betriebsmittels. Die Spannungsversorgung ist in dieser Zündschutzart so ausgelegt, dass der Strom und Spannung auf ein Mindestmaß begrenzt ist, damit keine Zündenergie für ein explosives Gemisch erreicht werden kann.

Unabhängig von der Zündschutzart muss gewährleistet sein, dass die Teile des Gerätes bzw. Systems, welche Zugang zu einer explosionsfähigen Atmosphäre aufweisen, keine unzulässig hohen Temperaturen annehmen dürfen. Die maximalen Werte, die zulässig sind, sind in den Temperaturklassen angegeben.

Die Mindestzündenergie, die ein zündwilliges Gemisch gerade noch entzündet, ist bei den brennbaren Gasen in Explosionsgruppen unterteilt. Die Gefährlichkeit der unterschiedlichen Gas Arten ist unterteilt nach ihren spezifischen Zündfähigkeiten. Daher findet in diesem Bereich eine Unterteilung der Betriebsmittel nach der Explosionsgruppe statt.

Die Gefährlichkeit steigt zunehmend an von Explosionsgruppe IIA bis IIC. Propan beispielsweise fällt unter die Explosionsgruppe IIA, Wasserstoff hingegen unter die Explosionsgruppe IIC, da Wasserstoff eine geringere Mindestenergie benötigt um entzündet zu werden.

Entsprechend der Explosionsgruppe steigen die Anforderungen an elektrische Betriebsmittel. Betriebsmittel, die für II C zugelassen sind, dürfen auch für alle anderen Explosionsgruppen verwendet werden.

Ein Betrieb von Geräten und Betriebsmitteln in einem explosionsgefährdeten Bereich ist nur dann zulässig, wenn deren maximale Oberflächentemperatur unterhalb der Zündtemperatur des umgegebenen explosionsfähigen Gemisches liegt. Die Temperaturklassen dienen dazu, beurteilen zu können, wie hoch die maximale Oberflächentemperatur des Gerätes betragen darf. Dabei gibt es sechs Temperaturklassen von T1 bis T6 welche die zulässige maximale Oberflächentemperatur festlegt. T6 ist die höchste Temperaturklasse, das Gerät darf hierbei nur eine maximale Oberflächentemperatur von 85° C aufweisen.

Diese Temperaturklasse wird gewählt wenn Stoffe wie Schwefelkohlenstoff zum Einsatz kommen. Schwefelkohlenstoff hat eine Zündtemperatur von 95° C, bei dem sich dieser Stoff entzündet. Daher muss die Oberfläche des Gerätes auch weniger Temperatur aufweisen.

Betriebsmittel und Geräte die eine höherwertige Temperaturklasse wie beispielsweise T6 aufweisen, sind auch automatisch für die schlechteren Temperaturklassen wie T1 bis T5 geeignet.

Wir haben nun alle Punkte abgehandelt, die in einer Kennzeichnung nach der ATEX-Richtlinie am Produkt vorkommen müssen. Je nachdem welche Normen für das Produkt zum Einsatz kommen, können ergänzende Kennzeichnungen auf dem Typenschild vorkommen.