Eine Philosophiefrage

Elektrostatische Aufladung bei beheizten Analyseleitungen verhindern

Anlagenbau
Chemie
Pharma
Ausrüster
Planer
Betreiber
Einkäufer
Manager

30.09.2013 Nicht verzagen, Google fragen! Die Relevanz von Fragestellungen wird in der heutigen Zeit bei Reden oder Vorträgen oftmals über die Anzahl der Google-Treffer beschrieben – orientiert man sich an diesem Ansatz, werden bei der Eingabe des Wortes Atex ungefähr 12,2 Mio. Treffer ermittelt, eine schier unvorstellbar große Zahl.  Schränkt man diesen großen Bereich über die Eingabe von Atex-Analysenleitungen ein, verringert sich diese Anzahl drastisch, „lediglich“ 18.200 Treffer findet die Suchmaschine in Sekundenschnelle.

Anzeige

Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Auf dem Gebiet beheizter Analysenleitungen wurde eine Lösung entwickelt, die die Vorteile einer widerstandsfähigen extrudierten Analysenleitung sowie den Ex-Schutz verbindet und zudem kürzbar ist.
  • Die durch dieses Verfahren verwendeten beiden Potenzialausgleiche müssen bei der Montage aufgelegt werden - und damit wird dem Effekt der elektrostatischen Aufladung erfolgreich entgegengetreten.
  • Der Außenmantel muss nicht mit Kohlenstoffen beigesetzt werden und behält somit alle positiven Eigenschaften in der Beständigkeit bei extremen Witterungsbedingungen.

Die beiden Hauptanwendungsgebiete für beheizte Analysenleitungen bestimmen oftmals auch schon die Relevanz eines Atex-Schutzes: Im großen Bereich der Emissionsmessung wird lediglich in Ausnahmefällen ein entsprechendes Zertifikat verlangt, so kann es auch bei der Durchführung der Leitung mit Staub- oder Rußbelastungen entsprechende Konstellationen geben, die jedoch in Summe eher einen Sonderfall darstellen.
Gänzlich anders stellen sich die Anforderungen in der Prozessanalysentechnik dar, die oftmals bei chemischen oder petrochemischen Prozessen zur Anwendung kommen. Hier bedingen Probeentnahmestellen – zum Beispiel an Kolonnen – häufig zum einen die Einhaltung von Ex-Zonen-Standards, und zum anderen werden enorme Anforderungen an Beständigkeit sowie Prozesshaltetemperatur bei extremen Umgebungsbedingungen gefordert.
Bereits an dieser Stelle steht der Anwender vor einer nahezu philosophischen Fragestellung, die in der Branche und auf Fachkongressen leidenschaftlich und kontrovers diskutiert wird: Reicht bei der Risikobewertung einer Atex-Zertifizierung der potenziellen Zündquelle, also des Heizbandes, aus, und wie sind die dabei nicht berücksichtigten Gefahren durch elektrostatische Aufladungen zu gewichten?

Die wesentlichen Unterschiede
Absolut eindeutig definiert sind die Verantwortlichkeit sowie die Risikobewertung bei der Verwendung von Baugruppen und Komponenten in explosionsgefährdeten Bereichen: Sie liegen beim Betreiber.
Oftmals praktiziert ist der Rückgriff auf Fachleute großer Organisationen, deren Dienstleistungsportfolio sich auf die Durchführung von Explosionsschutzprüfungen spezialisiert hat. Vorteil aus Sicht des Betreibers ist zweifelsohne auch eine Übernahme der Haftungsrisiken durch den Dienstleister sowie eine intensive Prüfung der umgesetzten Maßnahmen nach dem Vier-Augen-Prinzip.

Elektrostatische Aufladung
Wird in die Risikobewertung neben der Zündquelle, die aus dem elektrischen Heizband hervorgeht, auch die elektrostatische Aufladung einer Analysenleitung mit einbezogen, sind besondere Maßnahmen zur Risikominimierung notwendig. Versuchsreihen haben ergeben, dass in Laborbedingungen provozierte Aufladungen von Poly-Außenmänteln ganze Lichtbögen erzeugt werden können. Dies kann im Kleinen schon alleine durch das Abwischen einer Leitung mit einem nicht feuchten Tuch oder aber durch besondere Witterungsbedingungen – Wind, Sandstürme etc. –  Ursache für Zündfunken sein. Zudem nicht zu vernachlässigen sind die potenziellen Aufladungen im Inneren der Leitung, die in Abhängigkeit der verwendeten Medienrohre sowie der zu durchleitenden Substanz ähnliche Aufladungen ergeben können.

Die rechtliche Lage
Es gibt zwei Möglichkeiten, Komponenten in Verkehr zu bringen. Einerseits als Installation mit einer Abnahmeprüfung durch eine befähigte Person nach §14 (1) mit bestimmten Randbedingungen aufgrund der Betriebsanweisung, andererseits als Gerät mit Baumusterprüfung als Komplettsystem. Auch hier ist eine Abnahmeprüfung durch eine befähigte Person nach §14 (1) erforderlich.  Bei der Installation müssen bestimmte Randbedingungen beachtet werden, die aufgrund jeder einzelnen verwendeten Komponenten in den einzelnen Teilbescheinigungen enthalten sein können. Bei der Systembescheinigung entfällt dies, allerdings lassen sich in diesem Fall keine fremden Geräte, wie beispielsweise Anschlussdosen, verwenden, sondern nur die im Systemschein aufgeführten.

Die Systemzulassung somit
Allheilmittel?

Einen großen Vorteil haben sich hier Komponenten mit Systemzulassung erarbeitet: Über ein zertifiziertes Qualitätsmanagement bei der Produktion sowie die bereits final konfigurierten Leitungen sinken die Dokumentationsanforderungen auf Seiten des Betreibers. Für den Anschluss der gelieferten Komponenten jedoch müssen auch hier wiederum zusätzliche Schritte nach Vorgabe des Herstellers beachtet und diese über Prüfungen dokumentiert und nachgewiesen werden – ganz ohne geht es eben nicht. Oftmals kommen hier ableitfähige Außenmäntel zum Einsatz, in der Regel ergibt sich diese Eigenschaft über eine Beisetzung von Kohlenstoffen in die verwendeten Ober- oder Mantelmaterialien, wie beispielsweise ableitfähiges Polyamid.
Wer viel Erfahrung auf Baustellen und Montage national und international gesammelt hat, kommt schnell zu der Erkenntnis, dass eine vorkonfektionierte Analysenleitung sicherlich vorteilhaft sein kann, jedoch bereits die Bestimmung der konkreten Länge sowie Probleme bei der Verlegung – zu kleine Wanddurchführungen, zudem scharfe Kanten an Kabeltrassen die zu einer Beschädigung des Mantels führen können – klar als Nachteil zu benennen sind.

Mehr Flexibilität durch kürzbare Leitungen
Eine sich mehr und mehr durchsetzende Lösung für maximale Flexibilität bei der Verlegung einer Leitung bieten selbstregulierende oder Paralellheizbandtechnologien, die flexibel auf die richtige Länge eingekürzt werden können. Der Anwender vermeidet somit die Gefahr  zu kurzer Leitungen sowie das unschöne und im Betrieb auch oftmals beeinträchtigende Legen von Schleifen bei einer zu langen Leitung.
Wie immer im Leben erkauft man sich das Mehr an Flexibilität über einen Nachteil: Die Anforderungen an die Dokumentation steigen. Während bei fertig konfektionierten Leitungen lediglich der technische Anschluss dokumentiert werden muss, sind beim Kürzen einer Leitung zudem auch die genaue Montage- und Bedienungsanleitungen zu beachten sowie die finale Konfiguration der Leitung über ein Protokoll festzuhalten.

Die Quadratur des Kreises – nicht ganz,
aber nah dran

Bis dato musste der Anwender die Entscheidung treffen, vorkonfektionierte Analysenleitungen zu verwenden, deren Außenmantel mit Kohlenstoff versetzt zwar eine grundsätzlich gute Flexibilität sowie einen kleinen Biegeradius mitbrachten, oder aber auf robuste und widerstandsfähige, extrudierte Leitungen zu verwenden – deren Atex-Zulassung sich jedoch lediglich auf das Heizband erstreckte – das Problem der elektrostatischen Aufladung des Außenmantels weiterhin bestand.

Ein neuer Lösungsansatz
Um für genau dieses Dilemma eine Lösung anzubieten, wurde eine Messgasleitung entwickelt, die die Vorteile einer widerstandsfähigen extrudierten Analysenleitung (wahlweise mit PVC, TPU oder PE) sowie den Ex-Schutz anbietet und zudem selbst kürzbar ist.
Ermöglicht wird das Verfahren über mehrere Aspekte: Eine Aluminiumfolie wird bei der Produktion um die Medienrohre – bis zu 19 Rohre sind bei diesem Verfahren technisch möglich – verseilt und mit einem zusätzlichen Potenzialausgleich verbunden. Analog wird dieses Verfahren zwischen der aus Thermo- oder Glasfaservlies verwendeten Isolierung auch zum Außenmantel hin angewendet.
Die durch dieses Verfahren verwendeten beiden Potenzialausgleiche müssen bei der Montage aufgelegt werden – und somit wird dem Effekt der elektrostatischen Aufladung erfolgreich entgegengetreten. Zwei weitere Vorteile dieses Ansatzes sind klar hervorzuheben: Dem Außenmantel muss kein Kohlenstoff beigefügt werden und behält somit alle positiven Eigenschaften in der Beständigkeit bei extremem Witterungsbedingungen; zudem liefert dieses Verfahren auch eine aus Kostengesichtspunkten interessante Alternative.
Neben den genannten Vorzügen einer extrudierten Analysenleitung lassen sich weitere Vorteile identifizieren: Durch die Verseilung der einzelnen Komponenten in der Produktion sind Außenmantel und das Innere der Leitung so fest miteinander verbunden, dass problemlos auch lange Längen bei einer senkrechten Verlegung – zum Beispiel bei Kaminen und Schornsteinen – überbrückt werden können. Längen bis zu 300 m sind hierzu möglich, gegebenenfalls muss eine zusätzliche Einspeisung des Heizkreises berücksichtigt werden.

Auch beim Heizband gilt: Qualität ist Trumpf
Auch die Wahl des richtigen Heizbandes stellt neben der Konfiguration des Aufbaus einer Analysenleitung ein wesentliches Qualitätsmerkmal dar. Einer der führenden  Anbieter von Heizbändern, die Firma Pentair Thermal Management (vormals Tyco Thermal Controls) liefert insbesondere bei Ex-Anwendungen ein umfassendes Produktportfolio und kann über die selbstregelnden Heizbänder vom Frostschutz bis hin zu Prozesshaltetemperaturen von 150 °C und mehr nahezu alle Applikationen bedienen. Die überzeugende Qualität hat das Unternehmen vor Kurzem zu einem wichtigen Schritt bewogen: Die Gewährleistung auf die Heizbänder wurde auf zehn Jahre verlängert – eine wichtige Maßnahme, die insbesondere unter Betrachtung der heutzutage immer wichtiger werdenden Total Cost of Ownership (TCO) einen nachhaltigen Wettbewerbsvorteil darstellt.

Hier erfahren Sie mehr über Analyseleitungen

Heftausgabe: Oktober 2013
Herbert Beck, Leiter Bereich Analysentechnik PSG

Über den Autor

Herbert Beck, Leiter Bereich Analysentechnik PSG
Loader-Icon