Bei der Beurteilung der Gefahr in einem Gefahrenbereich wird eine Ex-Zonen-Bewertung durchgeführt. Flammpunkt, Selbstentzündungstemperatur und Entflammbarkeitsgrenzen sind die wichtigsten Explosionsrisikoparameter in diesem Prozess.

Die ATEX-Richtlinie (kurz für „ATmosphères EXplosibles“) legt die Regeln für die Klassifizierung dieser Gefahrenbereiche fest und stellt sicher, dass die entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen und -ausrüstungen vorhanden sind.

In diesem Artikel finden Sie eine kurze Erläuterung aller Explosionsrisikoparameter in gefährlichen Gasumgebungen (Ex-Zone 0, 1 und 2).

Wichtiger Parameter für die Explosionsgefahr: Der Flammpunkt

Der Flammpunkt einer Flüssigkeit ist die Mindesttemperatur, bei der sie genügend Dampf abgibt, um in der Nähe ihrer Oberfläche mit Luft ein zündfähiges Gemisch zu bilden.

Bei dieser Temperatur kann eine externe Zündquelle, wie ein Funke oder eine Flamme, den Dampf entzünden. Diese Entzündung ist jedoch in der Regel nur vorübergehend, es sei denn, die Flüssigkeit wird kontinuierlich erhitzt.

Der Flammpunkt ist eine der wichtigsten Eigenschaften bei der Bewertung des Explosionsrisikos einer brennbaren Flüssigkeit, da er sowohl Aufschluss über die Flüchtigkeit als auch über die Entzündlichkeit gibt.

Der Flammpunkt gilt für alle Flüssigkeiten und Flüssiggase, aber für permanente Gase wie Methan und Wasserstoff ist der Flammpunkt irrelevant, da diese bei jeder Temperatur brennbare Gemische bilden können.

Der Flammpunkt hilft bei der Entscheidung, wie eine Flüssigkeit sicher gelagert, transportiert und gehandhabt werden sollte.

Flüssigkeiten mit niedrigeren Flammpunkten sind flüchtiger und entzünden sich leichter, während solche mit höheren Flammpunkten im Allgemeinen weniger flüchtig sind, aber dennoch ein Brandrisiko darstellen können. Aus diesem Grund werden Flüssigkeiten in Kategorien eingeteilt, die ihren Gefährdungsgrad angeben.

Ölflüssigkeiten mit Flammpunktklassen

Beispielsweise hat Benzin, eine Flüssigkeit der Klasse I, einen Flammpunkt unter 21 °C, wodurch es selbst bei Umgebungstemperaturen leicht entzündlich und hochflüchtig ist.

Demgegenüber hat Diesel, eine Flüssigkeit der Klasse III, einen Flammpunkt über 55 °C, wodurch es bei niedrigeren Temperaturen relativ sicher ist, bei Erhitzung jedoch weiterhin potenziell gefährlich.

Der Flammpunkt dient als Untergrenze für die Entflammbarkeit und hilft bei der Einstufung von Materialien und der Festlegung von Lagerungsstandards.

Klassifizierung der Gasgruppen: IAA, IIB, IIC

Das Klassifizierungssystem der Gasgruppen kategorisiert Gase nach ihrer Zündenergie, die je nach Bedingungen variiert und als Näherungswert zu betrachten ist.

Diese Gruppen werden zwar nicht direkt für die Bereichsklassifizierung verwendet, helfen aber bei der Auswahl der für die spezifischen Gase in einem Arbeitsbereich geeigneten Ausrüstung.

Ausrüstung, die für Gruppe IIC zugelassen ist, kann auch für IIB- und IIA-Gase verwendet werden, aber nicht umgekehrt.

Ölflüssigkeitskategorien

Während der Flammpunkt angibt, wie leicht sich eine Flüssigkeit entzünden kann, beschreiben Ölflüssigkeitskategorien, wie sich diese Flüssigkeiten verhalten, wenn sie freigesetzt werden. Diese Kategorien sind wie folgt:

• Kategorie A: Hochentzündliche Flüssigkeiten, die bei Freisetzung schnell verdampfen und so die Gefahr einer Entzündung und Explosion erhöhen. Zu dieser Kategorie gehören beispielsweise Lösungsmittel wie Aceton, die schnell entzündliche Dampfwolken bilden können.
• Kategorie B: Flüssigkeiten, die bei erhöhten Temperaturen gehandhabt werden und bei Freisetzung sieden können, aber nicht in Kategorie A fallen. Industrieöle und Schmierstoffe, die häufig in Prozessen erhitzt werden, können in diese Kategorie fallen, wenn sie der Luft ausgesetzt werden.
• Kategorie C: Flüssigkeiten mit einem Flammpunkt über der Umgebungstemperatur, die bei Freisetzung entzündliche Dämpfe oder Sprühnebel bilden können, die sich leicht entzünden. Diesel und bestimmte Hydraulikflüssigkeiten fallen in diese Kategorie, da sie bei Freisetzung unter hohem Druck brennbare Dämpfe erzeugen können.

Ähnlich wie beim Flammpunkt werden Wasserstoff und Methan in separate Kategorien, G(i) bzw. G(ii), eingeteilt.

Selbstentzündungstemperatur, Entzündung ohne Funken

Die Selbstentzündungstemperatur (Tᵢg) definiert die Temperatur, bei der sich ein Stoff von selbst entzündet, ohne dass eine Flamme oder ein Funke erforderlich ist.

Wasserstoff hat beispielsweise eine Selbstentzündungstemperatur von 560 °C. Das bedeutet, dass alle Geräte, die in der Nähe von Wasserstoff verwendet werden, diese Temperatur nicht überschreiten dürfen, um eine spontane Verbrennung zu vermeiden.

Temperaturklassencodes T1 – T6

Geräte müssen auf Grundlage ihrer maximalen Oberflächentemperatur klassifiziert werden, um eine Selbstentzündung zu verhindern. Die Temperaturklassencodes (T1 bis T6) geben die höchste Temperatur an, die ein Gerät erreichen kann.

Wenn Sie beispielsweise mit Acetylen arbeiten, das eine Tᵢg von 305 °C hat, benötigen Sie eine Ausrüstung, die für T2 oder besser (T3 – T6) ausgelegt ist, um sichere Betriebsbedingungen zu gewährleisten.

Die Armadex OZC 3 ATEX-Kamera ist mit T6 und der ATEX-Kennzeichnung II 3G Ex h ic IIC T6 Gc eingestuft und eignet sich somit für Gase mit einem Tᵢg über 85 °C.

Entflammbarkeitsgrenzen (LEL & UEL)

Entflammbarkeitsgrenzen sind ein weiteres wichtiges Merkmal für die Bewertung des Explosionsrisikos. Sie beschreiben die Konzentration eines mit Luft vermischten Gases, die eine Verbrennung aufrechterhalten kann.

Die untere Explosionsgrenze (UEG) ist die Mindestkonzentration, die für eine Entzündung erforderlich ist, während die obere Explosionsgrenze (OEG) die maximale Konzentration ist, bei der sich eine Flamme noch ausbreiten kann. Die UEG ist besonders wichtig für die ATEX-Zoneneinteilung.

Methan hat beispielsweise eine untere Explosionsgrenze von 5 % und eine obere Explosionsgrenze von 15 %, was bedeutet, dass es sich nur innerhalb dieses Bereichs entzünden kann. Das bedeutet, dass sich Methan-Luft-Gemische unter 5 % oder über 15 % nicht entzünden.
Belüftung ist eine wirksame Strategie, um das Gemisch unter die untere Explosionsgrenze zu senken. Umweltfaktoren wie Temperatur und Druck können diese Grenzwerte verändern, weshalb eine kontinuierliche Überwachung und Sicherheitsmargen wichtig sind..

Dampfdichte, Gasdispersion

Die Dampfdichte – das Verhältnis des Gewichts eines Gases zum Gewicht eines gleichen Luftvolumens – hilft bei der Vorhersage, wie sich Gase bei Freisetzung verhalten.

Dieser Risikoparameter für die Einstufung gefährlicher Bereiche gibt Aufschluss darüber, ob Gase wahrscheinlich aufsteigen, absinken oder sich mit Luftströmungen vermischen, was wiederum die Form der Zonen und die Risiken der Schichtung beeinflusst.

Gase mit einer Dichte nahe 1 vermischen sich leichter mit Luft, während schwerere Gase dazu neigen, sich abzusetzen und sich in niedrigen Bereichen anzusammeln. Leichtere Gase, die deutlich weniger dicht als Luft sind, steigen auf und können sich an hohen Stellen sammeln.

Darüber hinaus können Freisetzungsbedingungen wie die Temperatur die Dampfdichte verändern und dieses Verhalten beeinflussen.

Das Verständnis dieser Verhaltensweisen unterstützt eine effektive Belüftungs- und Evakuierungsplanung für ein sicheres Management in engen oder tief liegenden Gebieten.

Bei Fragen wenden Sie sich bitte an unser Team unter sales@armadex.com