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An vielen Arbeitsplätzen gibt es Bereiche,
die so geringe Abmessungen haben, dass
Personen, die diese Orte betreten oder
dort arbeiten, in ihrer Tätigkeit behindert
oder gefährdet werden. Diese Bereiche
werden dann als enge Räume oder
„Confined Spaces“ bezeichnet, wenn ihr
Volumen unter 100 m3 beträgt, eine natürliche
oder künstliche Be-, bzw. Entlüftung
fehlt oder eine der Abmessungen Länge,
Breite, Höhe oder Durchmesser unter 2 m
liegt. Enge Räume existieren nicht nur
im industriellen Bereich (Tanks, Kessel,
chemische Apparaturen, Lagerbehälter),
sondern auch in vielen anderen Arbeitsbereichen.
So handelt es sich bei fensterlosen
Kellerräumen, Brunnen- oder Abwasserschächten,
Rohrleitungen, Stollen, Tunneln,
Gruben, Gräben, Kanälen, Doppelbodenzellen
in Schiffen, Kastenträgern von Brücken
oder Kränen und Hohlräumen in Maschinen
ebenfalls um enge Räume. Oft ist die
Flucht aus engen Räumen erschwert, da
der Ein- bzw. Austritt nur über so genannte
Mannlöcher möglich ist. Aufgrund der
räumlichen Enge ist das Vorhandensein
oder Entstehen gasförmiger Gefahrstoffe
von besonderer Relevanz. So sollte vor
dem Betreten von engen Räumen sichergestellt
sein, dass keine gefährlichen
Gaskonzentrationen vorliegen. Während
der Arbeit in engen Räumen ist darüber
hinaus eine kontinuierliche Überwachung
der Luftqualität erforderlich. Im folgenden
Beitrag soll anhand verschiedener Praxisbeispiele
die Luftüberwachung mit tragbaren
Messsystemen im Confined-Space-
Bereich beschrieben werden.
Gefahr durch verschiedene Gase
Grundsätzlich können in engen Räumen toxische und/oder brennbare Gase entstehen oder angereichert werden, oder Sauerstoffmangel, bzw. Sauerstoffüberschuss auftreten. In fast allen Fällen ist
den folgenden vier Gasen Aufmerksamkeit zu schenken:
– Methan: Entstehung durch Vergärung
organischen Materials (Schächte mit
Laub und Wasser, Abwasserkanäle)
oder durch Leckage an Gasleitungen
(Kellerräume, Baugruben)
– Schwefelwasserstoff: Entstehung durch
verrottendes organisches Material
(Tierkadaver, Fäkalien) und Bestandteil
von Rohöl und Ölprodukten (chemische
Industrie, Ölindustrie)
– Kohlenmonoxid: Entstehung durch
unvollständige Verbrennung, z.B. durch
Schwelbrände in Kabelschächten, durch
Leckagen von Abgasleitungen, Heizungsabgasen,
Kraftfahrzeugabgasen
– Sauerstoffmangel durch Sauerstoffverbrauch
bei Zersetzung organischen
Materials, bei Schwelbränden oder
Sauerstoffverdrängung durch Gasleckagen
(z. B. Methan aus Gasleitungen).
Erstickungsgefahr besteht bei Sauerstoffkonzentrationen
unterhalb 19,5 Vol.-%.
– Sauerstoffüberschuss (durch Leckagen
in Bereichen, in denen mit Sauerstoff gearbeitet wird) bedeutet, dass Stoffe
leichter, schneller und mit höheren
Temperaturen brennen, auch die in
normaler Atmosphäre schwer entflammbare
Schutzkleidung. Es können verpuffungsartige
Brände auftreten. Bei Sauerstoffkonzentrationen
über 23,5 Vol. % ist
mit den genannten Gefahren auf jeden
Fall zu rechnen.
Je nach örtlichen Gegebenheiten und ausgeführten
Arbeiten können weitere Gase
auftreten. Beispiele sind:
– Ammoniak im Bereich von Kühlanlagen
oder in der Landwirtschaft
– Stickoxide bei Schweißarbeiten oder als
Bestandteil von Dieselabgasen
– Schwefeldioxid bei Verbrennung fossiler
Materialien
– Chlor durch Leckagen im Bereich der
Wasserdesinfektion (Abwasser, Kühlwasser,
Trinkwasser, Schwimmbäder)
– Blausäure in der Edelmetallgewinnung
und Galvanik
– Mercaptane als Geruchsstoffe in Erdgas |
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Die genannten Gase sind entweder toxisch
und können je nach Wirkungsweise und Konzentration Lungenbelastungen, Unwohlsein oder Vergiftungen bewirken, oder sie
sind brennbar, so dass in Verbindung mit
dem Sauerstoff der Luft Explosionsgefahr
besteht. Außerdem können geringe und
trotzdem toxische Konzentrationen flüchtiger
organischer Verbindungen (VOCs,
volatile organic components), wie Brennstoffe,
Öle, Lösemittel, Pestizide, Herbizide
auftreten. |
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Sicherheitmaßnahmen
Wenn möglich, sollte der Einstieg in enge
Räume vermieden werden. Allerdings ist
das Betreten enger Räume für Wartungs-,
Reparatur und Reinigungsarbeiten häufig
unvermeidbar, und in diesen Fällen ist es
unabdingbar, zuvor festzustellen, ob sich
toxische oder explosive Stoffe in dem
engen Raum befinden und ob der Sauerstoffgehalt
weder zu hoch noch zu gering
ist. Hierbei ist aufgrund der unterschiedlichen
Dichte von Gasen darauf zu achten,
dass Messungen am Boden, in der Mitte
und im oberen Bereich des engen Raumes
durchzuführen sind. Werden Schadstoffe
festgestellt, so ist zu prüfen, ob die Schadstoffe
durch Lüftung oder andere Maßnahmen
entfernt werden können, oder ob ein
Einstieg mit entsprechender Schutzausrüstung
erforderlich ist. In den meisten Fällen
ist die Messung von Schadstoffen auch
während der Arbeit im Confined-Space-
Bereich erforderlich.
Einsatz tragbarer Meßsysteme
Zunächst kann zwischen Kurzzeit- und
kontinuierlichen Messsystemen differenziert
werden. Ein geradezu klassisches Beispiel
für ein Kurzzeitmesssystem sind die Dräger-
Röhrchen. Der Vorteil dieser Messmethode
liegt in ihrer hohen Flexibilität. Bei den Röhrchen handelt es sich um eine sehr
kostengünstige Methode, und auch exotische
Substanzen können mit den Dräger-
Röhrchen gemessen werden. Der Messzeitraum
erstreckt sich allerdings nur über
wenige Minuten und um eine echte Überwachung
der Atmosphäre im engen Raum
zu gewährleisten, müssten viele Einzelmessungen
durchgeführt werden. Insofern
empfiehlt sich insbesondere für personenbezogene
Messungen der Einsatz kontinuierlicher
Messsysteme.
Wie oben erwähnt, ist in fast allen Fällen
das Auftreten brennbarer Substanzen
(Methan), Kohlenmonoxid, Schwefelwasserstoff
und Sauerstoffmangel, bzw. Sauerstoffüberschuss
nicht sicher auszuschließen.
Insofern bietet sich ein Viergas-Messsystem
an. Kontinuierlich messende, tragbare
Messsysteme arbeiten üblicherweise mit
Sensoren. So wird die Messung von brennbaren
Substanzen mit einem katalytischen
Ex-Sensor durchgeführt, toxische Substanzen
und Sauerstoff werden mit stoffspezifischen
elektrochemischen Sensoren gemessen.
Diese vier Sensoren werden in
Mehrgasgeräten, wie den Geräten der
Dräger X-am-Familie eingesetzt, so dass
die genannten Substanzen parallel kontinuierlich
gemessen werden. Der Anwender
erhält über optischen, akustischen und
Vibrationsalarm eine Warnung, sobald ein
oder mehrere Grenzwerte der zu messenden
Substanzen erreicht oder überschritten
worden sind. |
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Confined Spaces
Was sind die entscheidenden Eigenschaften
eingesetzter Mess-Systeme?
Betreten enger Räume
Schon vor dem Betreten enger Räume
muss eine Freigabemessung durchgeführt
werden, um die Abwesenheit brennbarer
oder toxischer Substanzen und die Anwesenheit
von Sauerstoff in akzeptablen
Konzentrationen sicherzustellen. Bei dieser
Freigabemessung wird das Mehrgasgerät
mit einer Pumpe und einem Verlängerungsschlauch
ausgestattet und der Verlängerungsschlauch
beispielsweise durch den Einstiegsschacht in den engen Raum gebracht.
Idealerweise ist die Pumpe in das
Mehrgasgerät integriert. Das ist beim
Dräger X-am 3000 (Viergas-Messgerät)
und beim Dräger X-am 7000 (Fünfgas-
Messgerät) der Fall. Beim X-am 3000
kann ein Verlängerungsschlauch von bis
zu 20 Metern, beim X-am 7000 von bis zu
45 Metern Länge eingesetzt werden. Bei
beiden Geräten wird die interne Pumpe
durch Aufsetzen eines Pumpenadapters
automatisch aktiviert. Sollte es zu einem
Blockieren des Verlängerungsschlauches
kommen (z. B. durch Abknicken), alarmieren
diese Geräte den Anwender ebenfalls.
Die Konzentrationen der Gase werden
auf dem Display des Gerätes deutlich und
übersichtlich angezeigt, so dass aufgrund
des Messergebnisses entschieden werden
kann, ob und wenn ja, welche Maßnahmen
vor dem Betreten des engen Raumes erforderlich
sind. |
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Arbeiten in engen Räumen
Beim Arbeiten in engen Räumen ist zu
berücksichtigen, dass sich die Konzentration
von Schadstoffen auch während der
Tätigkeit verändern kann. Grund hierfür
können einströmende Schadstoffe (z. B.
Leckagen an Gasleitungen), oder der
Arbeitsprozess selber sein (z. B. Freisetzen
organischer Substanzen bei Reinigungsprozessen).
Insofern sollte bei Arbeiten
in engen Räumen personenbezogen gemessen
werden. Ein kleines und leicht zu
tragendes Gerät ist das Dräger X-am 2000,
das die Messung von brennbaren Substanzen,
Sauerstoff, Kohlenmonoxid und
Schwefelwasserstoff ermöglicht. Das
X-am 2000 setzt als erstes Mehrgasgerät
Dräger XXS-Sensoren (miniaturisierte
Sensoren) ein und zeichnet sich neben
seiner geringen Größe und geringem
Gewicht auch durch extrem schnelles
Ansprechverhalten und Wasserdichtigkeit
aus. Auch beim X-am 2000 wird der
Anwender im Falle gefährlicher Gaskonzentrationen
optisch, akustisch und durch
Vibrationsalarm gewarnt, so dass er den
Bereich bei Alarm verlassen, bzw. entsprechende
Schutzausrüstung anlegen kann. |
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Messung brennbarer Substanzen Kat-
Ex-, IR- oder PID Sensor?
Für die Messung brennbarer Substanzen
können unterschiedliche Sensortypen eingesetzt
werden. Im Volumenprozent, bzw.
UEG (untere Explosionsgrenze)-Bereich
können Katalytischer Ex-Sensor (Kat-Ex)
oder Infrarotsensor (IR) eingesetzt werden.
Der Kat-Ex-Sensor arbeitet im UEG-Konzentrationsbereich
auf dem Prinzip der katalytischen Oxidation des zu messenden
brennbaren Gases an einem Pellistorelement.
Um diese Art der Messung zu ermöglichen,
ist die Präsenz von mindestens 10 %
Sauerstoff erforderlich. Bei den genannten
Dräger-Messgeräten wird bei Sauerstoffkonzentrationen
unterhalb 10 % eine
Störung für den Kat-Ex-Sensor gegeben,
so dass der Anwender Klarheit über die
Situation bekommt. Bei noch höheren Konzentrationen
brennbarer Gase (Volumenprozentbereich)
und damit noch weiter sinkenden
Sauerstoff-Konzentrationen schaltet
der Sensor auf Wärmeleitfähigkeitsmessung
um, und das Messergebnis wird in
Volumenprozent angezeigt. Beim IR-Sensor
ist für die Messung organischer brennbarer
Substanzen kein Sauerstoff erforderlich, da
das Prinzip dieses Sensors auf der Absorption
von IR-Licht beruht. Sollen also organische
brennbare Substanzen bei sehr niedrigen
Sauerstoffkonzentrationen gemessen
werden, empfiehlt sich der Einsatz eines
IR-Sensors. Der IR-Sensor kann darüber
hinaus durch Schwefelwasserstoff und andere
(Kat-Ex-) Sensorgifte nicht beeinflusst
werden. Zu berücksichtigen bleibt, dass der
IR Sensor im Gegensatz zum Kat-Ex-Sensor
keinen Wasserstoff messen kann. Je
nach Applikation kann also eine Kombination
Kat-Ex-/IR-Ex-Sensor sinnvoll sein. Die
Kombination dieser beiden Sensortypen ist
im X-am 7000 möglich. Beide Sensoren
sind vom Anwender auswechselbar und
speichern die nötigen Daten, wie Grenzwerte
und Kalibrierdaten auf dem Sensor-
Eprom („Plug and Play“). Nach
einem Sensorwechsel ist mithin keine Neukalibrierung
erforderlich. |
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Sollen organische Substanzen nicht im
Bereich der Explosionsgrenzen, sondern im
ppm-Bereich erfasst werden, empfiehlt sich
der Einsatz eines PID (Photo-Ionisationsdetektor).
Das Messen dieser Substanzen im unteren Konzentrationsbereich ist insofern
sinnvoll, als verschiedene organische
Substanzen im ppm-Bereich von toxischer
Relevanz sind. PIDs sind sowohl als „Stand-
Alone“-Geräte (Dräger Multi PID 2), als
auch als in Mehrgasgeräte integrierbare
Sensoren (PID Sensor im X-am 7000) verfügbar.
Bei Integration des PID-Sensors in
das Mehrgasgerät X-am 7000 können so
auch Ex- und PID-Sensor nebeneinander
eingesetzt werden. |
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Flexibilität durch Kombination von elektrochemischen
Sensoren
Während einige Mehrgasgeräte (X-am
2000, X-am 3000) mit definierten Sensorkombinationen
ausgestattet sind, bieten
andere Mehrgasgeräte, wie das Miniwarn
oder X-am 7000 die Möglichkeit des Einsatzes
anderer elektrochemischer Sensoren.
So können in diesen Geräten, die für
Spezialanwendungen erforderlichen oben
genannten Sensoren (z. B. für Ammoniak,
nitrose Gase, Schwefeldioxid, Chlor, Blausäure,
Mercaptane) eingesetzt werden.
Auch diese Sensoren bedürfen keiner vorherigen
Kalibrierung. Kalibrierdaten und
Alarmgrenzwerte werden mit dem Sensorwechsel
in das Messgerät übertragen.
Dipl.-Ing. Oliver Schirk
Dräger Safety AG & Co. KGaA
oliver.schirk@draeger.com |
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Dräger Safety AG & Co. KGaA |
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Revalstraße 1 |
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23560 Lübeck |
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Deutschland |
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Telefon:+49 (0)451/ 882-0
Fax:+49 (0)451/ 882-2080
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