Basic Safety & Security: Schutz vor explosiven und toxischen Gasen

Basic Safety & Security: Schutz vor explosiven und toxischen Gasen. Alida Anfang und Prof. Albert Einsteiger sind nicht nur pfiffig, sondern auch pädagogisch geschult. In GIT SICHERHEIT + MANAGEMENT widmen sie sich regelmäßig einem speziellen Thema aus Security und Safety. Der Hintergrund: Sicherheitsverantwortliche tragen in Unternehmen eine hohe Verantwortung – es geht um den Schutz von Mitarbeitern, Know-how und Sachwerten. Sie sind es, die letztlich entscheiden, welche Maßnahmen zum Einsatz kommen. Das moderne Security- & Safety-Management stellt jedoch vielschichtige Anforderungen, die einen hohen Spezialisierungsgrad erfordern. Da ist es nicht einfach, auf allen Gebieten ein Fachmann zu sein. In diesem kleinen Repetitorium erklären Prof. Albert Einsteiger und seine Assistentin Alida Anfang deshalb die wichtigsten Basisbegriffe aus Sicherheit und Arbeitsschutz – jeweils zusammen mit einem Experten: Diesmal ist es Andreas Boese, Produktmanager MSA Auer.

Wir leben in einer Welt die von Gasen umgeben ist. Gase sind wichtige Stoffe sowohl in der Arbeitswelt als auch im Alltag. Sie treten in der Natur in der Regel als Gemisch auf. Der Grundstoff, der alle atmenden Geschöpfe überleben lässt, ist Sauerstoff. Auch dieses Gas tritt bekanntlich in einem Gemisch auf und ist jedem als Luft geläufig. Gase oder Gasgemische bilden des Weiteren für viele Industrieprozesse Grundvoraussetzungen. Im gleichen Gemisch können diese auf den Menschen tödlich wirken. Dabei bestimmt nicht nur der Stoff selbst, ob es schädlich oder ungefährlich ist – noch wichtiger ist dessen Zusammensetzung und die Konzentration.

Luft besteht aus Sauerstoff (O2, 20,9 Vol%), Stickstoff (N2 ca.78 Vol.%), Kohlendioxid (CO2 ca. 0,03 Vol.%) und einer Vielzahl weiterer Komponenten in geringer Konzentration. Der Hauptbestandteil ist Stickstoff mit über zwei Drittel. Steigt dessen Konzentration nur um 5 % an, so fällt der Sauerstoffgehalt auf unter 18 Vol.% was nicht unmittelbar lebensbedrohlich ist, aber für verminderte Leistungsfähigkeit und Kopfschmerzen sorgt. Da technische Gase in der Industrie nicht mehr wegzudenken sind, ist die Überwachung von Gasgemischen bzw. deren Leitkomponenten essentiell.

Überwachung von Prozessen

Diese Gase bzw. Gasgemische müssen für einen erfolgreichen Prozessablauf auf deren richtige Zusammensetzung überwacht und geregelt werden. Bei der Prozesssteuerung oder Anlagenüberwachung werden in der Regel stationäre Systeme verwendet, so bei modernen Druckmaschinen. Die Druckgeschwindigkeit wird unter anderem von der Trocknungsdauer der Drucktinte bestimmt. Zur schnellen Trocknung werden leichtflüchtige Lösemittel beigemischt, die jedoch beim Verdampfen ein explosionsfähiges Gasgemisch bilden können. Um den Druckbetrieb effizient abzusichern, werden zur Anlagenüberwachung zwei voneinander unabhängige Messprinzipien eingesetzt. Zum einen kann die Infrarot-Messtechnik eingesetzt werden. Zum anderen findet die Wärmetönung Einsatz. Bei Überschreiten einer eingestellten Warnschwelle wird das Gasgemisch von unbelasteter Luft verdünnt, so dass es sich nicht am Trockner entzünden kann.

Schutz von Personen

Aber nicht nur der Prozess muss geregelt und überwacht ablaufen, sondern auch alle am Prozess beteiligten oder sich in der Nähe aufhaltenden Personen müssen vor gefährlichen oder gesundheitsschädlichen Gasen geschützt werden. Zu dieser Aufgabe werden tragbare Gasdetektoren eingesetzt. Je nach Aufgabenstellung muss es ein Messgerät sein oder auch ein sog. Personenmonitor, ein einfaches Warngerät. In dem Beispiel der Druckmaschine ist ein Ex- Messgerät als Personenschutz für das Wartungs- und Servicepersonal vorgeschrieben. Ein solches Gerät muss die gefährlichen brennbaren Gase sicher und schnell erfassen. Die Aufgabe des Service-Personals liegt in erster Linie in der Instandhaltung der Druckmaschine.

Toxische Gefahren

Neben den brennbaren Gasen, vor denen rechtzeitig gewarnt werden muss, sind auch die toxisch wirkenden Gase gefährlich. Solche Gase können Spätfolgen haben, z.B. indirekt wirkendes Benzol (krebsfördernd) oder auch direkt wirkend wie Kohlenstoffmonoxid (CO). CO ist wohl eines der am häufigsten vorkommenden giftigen Gase. Die Gefährdung durch CO ist darin begründet, dass es sich im Blut über längere Zeit anlagert und die Aufnahme von Sauerstoff reduziert. In höheren Konzentrationen wirkt CO sofort tödlich.

Kohlenmonoxid ist geruchs- und geschmacksneutral, kann nicht vom Menschen wahrgenommen werden, tritt aber in vielen technischen Prozessen als Neben- bzw. Abfallprodukt auf. Es entsteht z.B. bei einer nicht vollständigen Verbrennung. Ein typisches Beispiel ist die Verhüttung von Erz, am Hochofen kommen Konzentrationen von bis zu mehreren Hundert ppm CO (Parts per Million) vor.

Personenmonitore

Zum Personenschutz in solchen Bereichen eignen sich sog. Monitore: Solche Personenmonitore in der einfachsten Ausführung werden nur einmal aktiviert und schützen die Person dann über einen langen Zeitraum, z.B. zwei Jahre ohne weiteren Wartungs- oder Justageaufwand. Diese Geräte sollten über zwei nicht veränderbare Alarmschwellen verfügen. Zu empfehlen sind drei verschiedene Alarmmittel, Vibrationsalarm, akustisch über einen Signalgeber und optisch via Display und LED’s. Zum Schutz vor Fehlbedienungen ist es essentiell, dass keine Änderungen an den Geräteeinstellungen vorgenommen werden können. Anders sieht es bei den Gasmessgeräten aus, die zu Freimessungen oder Langzeit-Datenerfassung eingesetzt werden. Diese Geräte müssen auch von ihrem Benutzer auf den jeweiligen Einsatz angepasst werden. Sie können dann sowohl als Handmessgeräte als auch zur Personenüberwachung eingesetzt werden. In vielen Industriebereichen wächst außerdem der Bedarf, mehrere Gase gleichzeitig zu erfassen. Für komplexere Aufgabenstellungen sind Mehrkomponenten-Geräte die Lösung. Sie können zum dem Personenschutz und z.B. zusätzlich dem Schutz gegen toxischen Gefahren dienen.

Gefahr durch flüchtige organische Verbindungen

Mit empfindlichen Messsystemen, z.B. einem Photo-Ionisations-Detektor (PID), können schon im Sub-ppm-Bereich Stoffe nachgewiesen und gemessen werden. Die PID-Technologie war bis vor kurzem nur speziell ausgebildeten Benutzern vorbehalten. Durch den Einsatz modernster Elektronik und Software wird aber auch diese Technologie mehr und mehr benutzerfreundlich, die Geräte robuster und das Kosten-Nutzen Verhältnis immer besser. Bei modernen Geräten werden durch patentierte Elektroniken und Messkammer-Designs ehemalige Nachteile, z.B. die Feuchtempfindlichkeit, verhindert und die Benutzung deutlich vereinfacht.

Bei komplexen Aufgaben kann der PID auch mit anderen Sensoren kombiniert werden. Sollte eine maximale Messgenauigkeit nötig sein, müssen die Geräte selbstverständlich regelmäßig überprüft und justiert werden. Auch in diesen Bereichen wird der Fortschritt der Technologie deutlich.

Alle Gefahren meistern

Mit steigender Industrialisierung und Erhöhung der Produktivitäten steigt auch der Bedarf an Gaswarn- und Gasmessgeräten und -systemen. Um den Menschen und seine Umwelt bestmöglich zu schützen und gleichzeitig wirtschaftlich zu arbeiten, sollte entsprechend der auftretenden Gasgefahren der passende Gasdetektor gewählt werden. Bei der sorgfältigen Auswahl des richtigen Gasmessgerätes können Messaufgaben heute sowohl sicher als auch wirtschaftlich gelöst werden.