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Wie wird die Amplitude des Explosionsbereichs bewertet?
Die untere Explosionsgrenze (UEG) und die obere Explosionsgrenze (OEG) dienen als äußere Grenzen des Explosionsbereichs. Sie geben die Ausdehnung des Explosionsbereichs an: OEG – UEG.
Es gibt keine Explosion bei:
- der unteren Explosionsgrenze (UEG) und allen Konzentrationen unterhalb dieser Grenze. Der Brennstoff befindet sich im unteren Entzündlichkeitsbereich.
Die Atmosphäre ist zu brennstoffarm. Der Verbrennungsmotor erstickt. Mit anderen Worten: Die Menge des brennbaren Produkts reicht nicht aus, um die Verbrennung des Gasgemisches über eine Zündquelle auszulösen.
- der oberen Explosionsgrenze (OEG) und allen Konzentrationen oberhalb dieser Grenze: oberer Entzündlichkeitsbereich.
Die Atmosphäre ist zu brennstoffreich. Der Verbrennungsmotor säuft ab. Die Menge des brennbaren Produkts ist also im Verhältnis zur Sauerstoffmenge zu groß, um die Verbrennung des Gasgemisches einzuleiten.
UEG und OEG: nicht-explosive Konzentrationen des brennbaren Produkts, die jeweils die untere äußere und die obere äußere Grenze des Explosionsbereichs bilden.
UEG < Explosive Konzentration < OEG
Wie wird die Menge der explosiven Substanz in der ATEX gemessen?
Zunächst bestimmen die physikalischen Zustände der Materie die Maßeinheit. Anschließend werden die Konzentrationswerte im Labor unter normierten Bedingungen gemessen; d.h. bei einer Temperatur von 25 °C und einem atmosphärischen Druck von 1 bar.
- Für brennbare Gase und Dämpfe: Die Konzentration wird in Volumenprozent des brennbaren Produkts im Volumen der ATEX (%) ausgedrückt.
Beispiel: Wasserstoff. UEG: 4 %. OEG: 75 %.
- Für brennbare Stäube: Die Konzentration wird in Masse des brennbaren Produkts im Volumen der ATEX (g/m3) ausgedrückt.
Es wird eher die untere Grenze des Explosionsbereichs gemessen, die als minimale Explosionskonzentration bezeichnet wird.
Beispiel Zuckerstaub: UEG = MEK: 25 g/m3.
Ein besonderer Wert des Explosionsbereichs, die stöchiometrische Konzentration (Cst), ist seine optimale Konzentration im Verhältnis zum Oxidationsmittel (Sauerstoff), die eine vollständige Verbrennung beider Reaktanten ermöglicht. Bei dieser Konzentration ist die Explosivität der ATEX maximal.
Explosionsbereich und Sauerstoffkonzentration
Die Bildung einer ATEX wird durch eine angemessene Kombination der jeweiligen Konzentrationen von Brennstoff und Oxidationsmittel (Sauerstoff) bestimmt. Der Arbeitgeber bezieht sich jedoch vorrangig auf die Brennstoffkonzentration, um das ATEX-Risiko zu identifizieren. Denn das Erreichen des Explosionsbereichs hängt im Allgemeinen von den Betriebsbedingungen ab. In diesem Sinne ist sie aussagekräftiger für das Risiko der ATEX-Bildung als die Sauerstoffkonzentration. Denn die Mehrheit der Betriebsprozesse findet in Umgebungsluft statt, wo Sauerstoff das Oxidationsmittel mit einer konstanten Konzentration von 21 % ist.
Dennoch erweist sich die genaue Kenntnis der Sauerstoffkonzentration in bestimmten industriellen Situationen als nützlich. Zum Beispiel, wenn bei einem Vorgang mehrere oxidierende Lösungsmittel verwendet werden, die Dämpfe abgeben und sich mit der Luft vermischen. Oder wenn ein Prozess hohe Konzentrationen explosiver Substanzen in einem Material verwendet, das dann nur sehr wenig oder gar keinen Sauerstoff zulässt.
Entwicklungen der Amplitude des Explosionsbereichs in industriellen Situationen
Der Explosionsbereich wird unter normierten Temperatur- und Druckbedingungen gemessen, da diese Parameter ihn beeinflussen. Diese Laborbedingungen entsprechen selten den Betriebsbedingungen. Wenn die Temperatur steigt, erweitert sich der Explosionsbereich. Das Risiko steigt also, wenn die Operationen bei höheren Temperaturen als der normierten Temperatur durchgeführt werden. Ebenso verkleinert sich der Explosionsbereich, wenn der Druck unter den atmosphärischen Druck sinkt, bis er verschwindet. Einige Vakuumoperationen nutzen diese Eigenschaft, um das Explosionsrisiko zu verhindern. Andere Faktoren beeinflussen den Explosionsbereich: Partikelgröße der Substanz (bei Stäuben), Feuchtigkeit…
