Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 171 7. Arbeitssicherheit
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Prof. Dr. H. Lindner171
7. Arbeitssicherheit
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Prof. Dr. H. Lindner172
Historie
Prinzipiell werden neue Technologien und Techniken von Gesellschaftim Ansatz nur funktional bewertet
Arbeitsunfall = menschliches Versagen
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Beispiele•Computer-Euphorie der 70`er JahreComputer-Euphorie der 70`er Jahre
- einseitige technisch -funktionale Bewertung (Einsparung,Arbeitskräfte, Minimierung Prozeßdurchlaufzeiten)
Keinerlei TechnikfolgenabschätzungKeinerlei Technikfolgenabschätzung
- psychologische und physiologische Belastungen
Herz-Kreislauf, Augenbelastung, Erkrankungen Stütz-undBewegungsapparat, Neurosen,Phobien etc.
?
Gesundheitsschäden
Ergonomische Konzepte der Bildschirmarbeit in 80èr
neue Technikphilosophienneue Technikphilosophien
Humanzentrierte Techniksysteme= leicht wartbar, leicht handbar,keine Gefährdung des Menschen
Trend = intelligente Technik: keine Gefährdung des Menschen trotz Fehlbedienung, eigensichere Funktionsweise
Produkthaftungsgesetz !!!
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Prof. Dr. H. Lindner174
Paradoxon
Gewinn an technischer Sicherheit wird aufgezehrt durch
• SorglosigkeitSorglosigkeit• UnachtsamkeitUnachtsamkeit• UnvorsichtigkeitUnvorsichtigkeit• unkalkuliertes Risikoverhaltenunkalkuliertes Risikoverhalten
Trotz ABS, intelligente Fahrwerke,Airbag,Sicherheitszonen : bisher keine drastische Senkung der Verkehrsunfälle
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„blindes“ Vertrauen in die Technik
Sicherheitstechnische Verbesserungen ohne Senkung derSicherheitstechnische Verbesserungen ohne Senkung derRisikoakzeptanz verlieren den größten Teil des NutzensRisikoakzeptanz verlieren den größten Teil des Nutzens
Schulung,Aufklärung
Moderne Unfallforschung
Nicht der aufmerksame, überlegt handelnde und konzentriertarbeitende Mensch stellt den Normalfall da, sondern derMensch, dessen Aufmerksamkeit abgelenkt ist, der unterZeitdruck steht und der nicht den notwendigen Überblickbesitzt
Technikentwicklung : Realisierung des Prinzips der gefahrlosen Technik
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Nacht vom 25.4.zum 26.4.1986
- 1986 in Sowjetunion 24 „Tschernobylrektoren „ am Netz- 1999 ehemalige Gebiet SU : 18 Einheiten vom Tschernobyltyp in Betrieb- 2000 Schließung Reaktoren in Tschernobyl
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-Am 2.12.1942 wurde der erste Kernreaktor „Chikago Pile“ kritisch
Enrico Fermi
-thermische Leistung 200 W
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1. Technische Parameter des Reaktortyps RBMK-1000 (thermische Leistung 1000 MW
= graphitmoderierter Druckröhrenreaktor, wassergekühlt
Reaktorcore : Graphitzylinder = Moderator
D= 10 m , H = 13 m, 2000 t
2000 Kanäle durchziehen Kern
Normaltemperatur 17000C
Borkarbidstäbe = Regelstäbe210 Stück
Druckröhren
Enthalten je 18 Brennscheiben aus Urandioxid(170 t) Wasser durchströmt Druckröhren
2000 Druckröhren im Kern
Druckröhrenmaterial: Zirkon-Niob
Schutzgasumhüllung He-Ne
Neutronenabsorber
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Vergleich KKW Druckwasserreaktor (Moderator Wasser)
Tschernobylreaktoren : einfache Bauart, schwierige Steuerung,neigen zur Instabilität es ist möglich bei laufenden Reaktorbetrieb Brennkassetten- entnahme
Gewinnung waffenfähiges Plutonium
Interkontinentalrakte Topol-M (Baujahr 1999,50 Stck/Jahr)
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2. Regelmechanismus RBMK-Reaktor
Schaltwarte Tschernobyl
3 Regelvarianten
1. Einschieben Borcarbidstäbe in Core = Schnell-Stop ,“Grobregulierung“
2. Veränderung Zusammensetzung Schutzgasgemisch = „Feinjustage“
3. Kühlwasserzufuhr (Wasser Neutronenabsorber)
Kontrolltafel Eintauchtiefe Borcarbidstäbe
Normaler Reaktorbetrieb : ständiger Wechsel der 3 Regelmechanismen
(Wärmesensorik steuert in Verbund mit Neutronenfluß Regelmechanismus )
ProblemProblemBei Schnellabschaltung = Havarieabschaltung (Temperaturanstieg im Core)werden Regelstäbe automatisch (schlagartig) in den Kern gesenkt; Pumpenautomatisch (schlagartig) in den Kern gesenkt; Pumpenfluten unter Vollast Wasser den Core fluten unter Vollast Wasser den Core
Es entsteht radioaktives Xenon (absoluter Neutronenabsorber); Kernwird mit Xenon verseucht
Nach Notabschaltung kann Reaktor erst nach Wochen wieder in BetriebNach Notabschaltung kann Reaktor erst nach Wochen wieder in Betriebgenommen werden !!!!!genommen werden !!!!!
Minimierung der thermischen Leistung bei RBMK problematisch; Reaktordarf nicht „sterben“ bzw. „durchgehen“
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Prof. Dr. H. Lindner180
Bei Wartungsarbeiten wird Reaktor auf ca. 10 % seiner thermischen Leistung „heruntergefahren“
Mittels eines Experimentes sollte untersucht werden, obdie Restwärme bei „heruntergefahreren“ Reaktors nochausreicht, um einen Generatorbetrieb ( für Netz- und Notstronmbetrieb) genutzt werden kann
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3. Unfallhergang
Für das geplante Experiment wurde in der Nacht vom 25.4. Zum 26.4. 1986
Das gesamte automatische Notabschaltsystem deaktiviert
Man wollte zur Durchführung der Versuche den Reaktor per Hand steuern
- in dieser Nacht gelang es nur mit Mühe den Reaktor auf die geplante thermische Leistung von 250 MW herunterzuregeln ( Komplexität der 3 Regelmechanismen)
- nach Erreichen von 250 MW
(optisch,akustisch)
1 Uhr 23 Minuten 40 Sekunden
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Einfahren aller Borcarbistäbe in den Kern
(Dampfblasenkoeffizient)
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Prof. Dr. H. Lindner182
Ignorierung derAlarmsignale
Man wollte keinen „sterbenden“„Reaktor
(Reaktor fällt für Wochen im Sinne Netzbetrieb aus)
Bedienmannschaft versucht lokale Temperaturerhöhung per Hand „sanft“ auszuregeln
Innerhalb von 50 Sekunden steigt Reaktorleistung auf 130 % der thermischen Vollast
VersuchVersuchSchnellabschaltungSchnellabschaltung
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Hitze im Kern bereits so groß, daß Graphit (Moderator) geschmolzenwar
Regelstäbe konnten nicht mehr in die dafür vorgesehenen Kanäleeingeführt werden
Reaktor gerät außer Kontrolle
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4. Detaillierter Ablauf
1. Lolake Leistungserhöhung im Kern (eine Sektion blieb kritisch)
Kernexplosion Gleichzeitige Sprengung der Verschlüsse von1700 Druckrohren
2. Kühlwasser trifft auf 25000C heißen Kernbrennstoff
Schlagartig entsteht hochkomprimierter Dampf
4. Extreme Hitze und Druck (Zirkon-Niob-Hülle der Druckrohre wirkt als Katalysator) spalten Wasserdampf in hochexplosibles Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch (Knallgas)
Knallgasexplosion zerstört vollständig das Containment, Lademaschine(300 t) stürzt in offenen Reaktorkern
5. Schutzgasatmosphäre zerstört; Sauerstoff trifft auf Graphit
Schlagartig stehen 2000 t Graphit bei 30000C in Flammen;
Alles Brennbare wird entflammt (umliegende Gebäude mit teergedecktenDächern)
Im Inferno der Explosionen bleiben die Reaktorblöcke1-3 weiter am Netz
keine Abschaltung der anderen Reaktoren!!!!
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vertikaler Sturm von Explosionen und extreme Hitzeverteilen radioaktive Nuklide höchster Intensitätin eine Gaswolke , die in 10 km Höhe den halbenKontinent überzieht
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• 26.April 1986 GAU im „Lenin“-Kraftwerk Tschernobyl
• 27.April 1986 Pripjat ist abgeriegelt; Telefone funktionieren nicht;Behörden infor-mieren Bewohner Unterbringung in Zelten; Löscharbeiten im Kraftwerk;massive Hubschraubereinsätze
•28.April 1986 Registrierung erhöhte Radioaktivität in Schweden,Norwegen,Finnland;russische Atomenergieberhörde bestreitet Reaktorkastrophe
•29.April 1986Dänisches Labor f. Nuklearforschung gibt GAU bekannt
• 29.April 1986 TASS berichtet von „Unfall“ in Tschernobyl
• 30. April 1986 TASS : Reaktorbrand gelöscht (Wahrheit erst am 5. Mai )
• 1. Mai 1986 Kundgebungen zum „Tag der Arbeit“ in Kiew (100 000 Menschen)Gebiete befinden zeitlich + räumlich im Gebiet höchster Belastungen
•12. Mai 1986 : Pribjat ist vollständig evakuiert 50 000 Menschen
• 15. Mai 1986 Ministerium für Gesundheitswesen : „ alle Mitteilungen Tschernobyl betreffend sind geheim zu halten“
• 18.Mai 1986 Auf Drängen der Bevölkerung in Kiew Bekanntgabe Strahlenexpo-sition
• 1988 sowjetische Wissenschaftler: 90 Brennelemente befinden sich noch im Sarkophag
• Ende 1986 Tschernobyl ist wieder „am Netz“
• 1988 zweite Umsiedlungsphase: 300 000 Menschen werden aus 30 km- Sicherheitszone evakuiert
• 1991 In den gesperrten verseuchten und evakuierten Gebieten leben wieder 100 000 Menschen
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Atombome Hiroshima13.5.1945 :13 kT TNT
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Prof. Dr. H. Lindner
„Kursk“ : 14.8.2000 (14.000 t, 24 Atomtorpedos, 60 konventionelle Torpedos)
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Prof. Dr. H. Lindner186
7.1 Methoden der Unfallverhütung und deren Wirksamkeit
1. Unmittelbare Sicherheitstechnik = Prinzip der gefahrlosen Technik
- erkennen und Vermeiden der Gefahren im konstruktiv-planerischen Stadium
- höchste Schutzgüte für technische Erzeugnisse und Arbeitssysteme
2. Mittelbare Sicherheitstechnik = zuverlässige und zwangsläufig wirkenderäumliche Trennung Mensch-Gefahr
Lichtvorhänge Lichtschranken
- Anwendung wenn Gefahren konstruktiv nicht vermeidbar sind
- Schaltfunktionen unabhängig von Maschinensteuerung (eigensicher)- dürfen nicht in einfacher Weise verstellbar sein
- Steuergeräte außerhalb des Schutzfeldes
Sicherheitsabstände nach DIN 31001
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Sicherheitsabstände nach DIN 31001/Teil1
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3. Hinweisende Sicherheitstechnik = Handlungsanleitungen
- Verhinderung wirksam werdender GefahrenProdukthaftungsgesetz !!
4. Persönliche Schutzausrüstungen Wirken nicht zwangsläufig!
- nur Schutz vor Folgen bereits wirksamer Gefahren
- es gibt keinen Universalschutz (Schutzhelme 4-5 Jahre Einsatz-Alterung)- Schutzausrüstungen bedürfen Spezialkenntnisse !
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Prof. Dr. H. Lindner189
7.2 Arbeitsunfall, Wegeunfall, Berufskrankheit
Indikatoren Arbeitsunfall, Wegeunfall
• Körperschaden• plötzlich,ungewollt,unerwartet• zeitlich begrenzt• Einwirkung von außen
Meldepflichtig nachMeldepflichtig nach3 Tagen Erwerbsunfähigkeit3 Tagen Erwerbsunfähigkeit
1. Arbeitsunfall Unfall steht in ursächlichen Zusammenhang mit versicherterTätigkeit
- Arbeitnehmer,Blutspender,Schüler- Verwahrung,Beförderung,Instandhaltung von Arbeitsgeräten- Arbeitnehmer hebt Lohn bei Kreditinstitut an ( erstmalig,persönlich, im Zahlungszeitraum)
2. Wegeunfall Zusammenhang mit Weg von und zu versicherter Tätigkeit
- Weg kann verlassen werden um Kinder unterzubringen bzw. zu holen- gemeinsame Fahrzeugbenutzung(Fahrgemeinschaften)
3. Berufskrankheit Liste der Berufskrankheiten (Berufsgenossenschaften)
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Prof. Dr. H. Lindner190
7.3 Sichheitsanalyse
= Beschreibung und Bewertung des Arbeitsablaufes in Arbeitssystemen mit dem Ziel der Analyse aller möglichen Gefahren und damit Vorbereitung bzw. Beseitigung und Minderung möglicher Gefahrenspotentiale
- Gefährdung liegt vor :
1. Gefährdungsfaktoren liegen vor2. Anwensenheit von Menschen3. Räumlich-zeitlicher Kontakt Mensch und Gefährdungsfaktor
Verfahren der Sicherheitsanalyse
1. Vorausschauende = prospektive Analyse
2. Rückschauende = retrospektive Analyse
Gefährdungsfaktoren
Physikalische Faktoren : Lärm,Licht,Klima,ionisierende Strahlung,Standsicherheit
Chemische Faktoren : Toxische Gase,Dämpfe, Stäube,explosible Gemische
Biologische Faktoren : Pathogene Mikroorganismen,karzinogene Arbeitsstoffe
Psycho-physiologische Faktoren : Monotonie,Phobie,Bewegungsarmmut
Bsp.: Herstellen von Leiterplatten
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Arbeitsablaufabschnitt Vorsichtsmaßnahmen Gefährdung
Volagenherstellung,Entwurf,Digitalisierung
SicherheitsregelnBildschirmarbeitsplatz
AugenbelastungStützapparat
Mech. BearbeitungBasismaterialzuschnittTafelscheren
Eingriff in Schnittlinieverhindern, Handschuhetragen(Gradbildung)
Finger-Hand-Ver-letzungen
Bohren NC-Maschine(n = 100 000 1/min
Nachlaufsicherung,getrennteEnergiekreise,Handschuhe,Staubabsaugung,Eingriffnur durch Wartungspersonal
Finger-Hand-Arm-verletzung;MAK-Epoxidharz-staub 6 mg/m3,allergen
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Prof. Dr. H. Lindner192
Arbeitsablaufabschnitt Vorsichtsmaßnahmen Gefährdung
Entgraten Bandschleifer Schleifbandkontrolle,Kontrolle Verkleidung,Handschuhe,Schutzbrille,Probelauf,Absaugung
Finger-Hand-Au-genverletzung,SchleifmittelsilikoseauslösendSchleifstaub allergen
DurchmetallisierungReinigungchem. Verkupferung
Bäder mit AbsaugungSchutzhandschuheGesichtsschutzgekapselte Galvanik-bäder
MAK Tetrachlor-äthen 50mg /m3
VerbrühungenNaoH-Lösung(70 - 900C)
MAK Formalin-Cu-Salz 0,5 g/m3
Schaltungsdruck Fotolithographie,UV-Licht
MAK Ozon 0,2 mg/m3
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Arbeitsablaufabschnitt Vorsichtsmaßnahmen Gefährdung
Ätzen Absaugung, ex-Installation
ExplosionsgefahrAmoniak 6300 C.103 g/m3,MAKAmoniak 35 mg/m3
Mechanische Endbearbeitung
Lärmschutz (> 85 dB)Sicherheitsabstände,Verhindern manuellerEingriff in Schnittzone(Zweihandschaltung )
Gehörschädigung,Finger-Hand-Ver-letzung
Endkontrolle(visuell,elektrisch)
Beleuchtung,Standort-isolierung
Augenschädigung,Elektrounfall
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Prof. Dr. H. Lindner194
Rechtliche Grundlage : Gerätesicherheitsgesetz (BGBl I 1986/1998
Geltungsbereich: technische Arbeitsmittel, die Hersteller oder Vertreiber gewerbs- mäßig in einem wirtschaftlichen Unternehmen in Verkehr bringt oder ausstellt
§ 1 Nicht unter das Gesetz fallen: Verkehrsfahzeuge, Atomtechnik,Militärteechnik
§ 2 Technische Arbeitsmittel: Werkzeuge, Arbeitsgeräte, Arbeits- und Kraftma- schinen, Hebe-Fördertechnik, Schutzausrüstung, Beleuchtung,Heizung,Kühlung,Lüftung,Spielzeug Haushaltgeräte
Inverkehrbringen : jedes Überlassen an andere
Ausstellen : Vorführen zur Werbung
Verwendungsfertig : ohne Hinzugügen weiterer Teile (aufstellen+anschließen)
Bestimmungsgemäße Verwendung: nach Angabe Hersteller,übliche Verwen- dung gemäß Bauart und Ausführung
§ 3 Arbeitsgeräte müssen anerkannten Regeln des Arbeitsschutzes entsprechen
Anerkannte Regeln (A - C)A: Normen (DIN,VCI,VDE,Regeln anderer Institutionen)B: Unfallverhütungsvorschriften der gesetzlichen UnfallversicherungenC: Internationale Normen
Anwendung • Prüfung durch anerkannte Prüf- stellen• Prüfstellen durch Bundesminister f. Arbeit und Sozialordnung be- stimmt (Prüfstellenverzeichnis)• Medizingeräte Sonderregellung (MedGV)• nicht zwingend wenn Einhaltung technischer Regeln
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Prof. Dr. H. Lindner195
§ 4 Importe : Ausführung und Bauartenprüfung bedarf Anforderungen Importland
§ 5 Gesetzesdurchführung obliegt Landesrecht = GewerbeaufsichtsamtGewerbeaufsichtsamt
(kann Aufstellen und Inverkehrbringen untersagen)
§ 6 Vor Untersagung Anhörung Träger der gesetzlichen Unfallversicherungund dessen technischen Ausschuß
§ 7 Gewerbeaufsichtsamt muß vom Hersteller/Vertreiber unterstützt werdenAuskunftspflicht,Unterlageneinsicht)
Gewerbeaufsichtsamt ist befugt: - Inspektion Gewerberäume - Untersagung Produktion und Vertrieb - Erzwingung Zutritt mit Polizeigewalt (außer Wohnung)
§ 8 Regeln für den Ausschuß technische Sicherheit der Arbeitsmittel(Bundesinstitut für Arbeitsschutz)
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Prof. Dr. H. Lindner196
7.4 Brand- und Explosionsschutz
Voraussetzung für Brandenstehung
Brennbarer Stoff
Zündquelle SauerstoffZu brennbarer Stoff
- Klassifizierung mittels sicherheitstechnischer Kennzahlen
Feste Stoffe flüssige Stoffe gasförmige Stoffe
•Porösität•Feuchtigkeit•Zerteilungsgrad
•Schmelzpunkt•Erweichung
•Schwelpunkt•Brennpunkt•Ex-Grtenzen
•Viskosität•Mischbarkeit•Siedepunkt•Lösungsfähigkeit
•Erstarrungspunkt•Siedepunkt•Dampfdruck
•Zündpunkt•Flammpunkt•Brennpunkt
•Diffusionsfähigkeit•Kondensationsfähigkeit•Ex-Grenzen•Grenztemperatur•Ex-Fähigkeit
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Prof. Dr. H. Lindner197
Brandklassen
Brennbare feste Stoffe = flammen- und glutbildend(Holz,Kohle,Papier)
Brennbare flüssige Stoffe = flammenbildend(Benzin,Benzol,Öle,Fette,Lacke)
Brennbare gasförmige Stoffe = flammenbildend(Erdgas,Wasserstoff,Azetylen,Methan)
Brennbare Leichtmetalle(Magnesium)
Bauarten und Eignung von Feuerlöschmitteln
A B C D
Pulverlöscher mit ABC-Pulver X X X
Pulverlöscher mit BC-Pulver X X
Pulverlöscher für Metallbrand X
CO2-Löscher X X X
Wasserlöscher X
Schaumlöscher X X
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Prof. Dr. H. Lindner198
Zu Zündquellen
Ausgewählte Zündenergien in mJ : Acetylen 0,019 ; Propan 0,25 ;Wasserstoff 0.019 ; Benzol 0,2
Zündquelle Charakteristik
Offene Flammen und Reaktionsprodukte= wirksamste Quellen
>1000Grd C; Zündtemperaturen
Äthanol 180 GrdC, Benzol 555GrdC,CO 605
Glut = wirksamste Quelle 2000-4000 GrdC ; Schweißen,SchneidenTrennen (Schweiperlenflug > 11m
Mechanisch erzeugte Funken >1000 GrdC; Reiben,Schlagen,Schleifen;Stahl-Stahl: 0,1 mJ-200J /Schlag
„Elektrische“ Funken > 3000 GrdC ; Lichtbogen,Elektrostatik
Heiße Flächen Heizköper,Kupplungen,Bremsen,Trocken-schränke
Elektromagnetische Wellen 3.1011 - 3.1015 Hz ; HF-Generatoren (Er-wärmung,Trocknung)
Ionisierende Strahlung UV, Radioaktivität,chemische Reaktionen
Elektromagnetische Wellen im optischen Bereich
Laserlicht,Sonnenlicht
Ultraschall
Adiabatische Kompression Bruch Leuchtstofflampen
Chemische Reaktionen Exotherme Reaktionen
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Prof. Dr. H. Lindner199
= Einstufung von Gebäuden und Räumlichkeiten hinsichtlich Brandgefährdungsgrade Brandgefährdungsgrade
BG Brandentstehung Brandausbreitung brennbares System
Zündbereit-schaft in An-fangsphase
BedingungBrandent-stehung
Anfangsphase
Stoff
O2 Zündquelle
hoch gering günst. ung. groß gering groß gering
1
2
3
4
5
Konsequenzen für Brandschutz
• bautechnisch• löschtechnisch• organisatorisch
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Prof. Dr. H. Lindner200
Prinzipielle Brandverhütungsmaßnahmen
•Einfluß auf brennbares SystemEinfluß auf brennbares System- Beseitigung/Substitution brennbarer Stoffe Lagerung brennbarer Stoffe am Arbeitsplatz nur in notwendiger Menge
- Herabsetzung O2-Gehalt Anreichern mit nichtbrennbaren Gasen (CO2 20%) Inertisierung (N, CO2 Wasserdampf)- Vermeidung von Brand(Explosion)bereiche geschlossene Apparaturen, Beseitigung Staubablagerung,Lüftung, Ersatz brennbarer Flüssigkeiten durch wäßrige Lösungen (Lacke)
-Gestaltung des brennbaren Systems Porösität, Feuchtigkeit,Zerteilungsgrad
•Einfluß auf Zündquelle- Beseitigung jeglicher Zündquellen Einsatz von Wärmequellen die brennbare Systeme nicht zünden (neue Heizungssysteme)
- Ursachenbeseitigung für Zündquellenelektrostatischen Aufladungen, Erdung, antistatische Additive (Erhöhung der Leitfähigkeit durch leitfähige Lacke),Erhöhung der Luftfeuchte (65%), Beruhigungsstrecken bei aufladbaren Flüssigkeiten, elektrische Anlagen : Beachtung Funken beim Öffnen und Schließen von Kontakten (Beachtung Schutzgrade),niedrige Übergangswiderstände
Reiben,Schlagen,Schleifen Schlagwerkzeuge aus funkensicheren Material(Kupfer,Berylliumbronze, bei Schleiffunken WasserkühlungSchweiß-Schneidarbeiten nur mit Schweißschein!!!!, Feuerwache 48 h!!Alles Brennbare aus Arbeitsbereich
Lackexplosion Zündung Batterie StahlwolleZündung Elektrostatik
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Prof. Dr. H. Lindner201
• Sichere Trennung brennbares System - ZünquelleSichere Trennung brennbares System - Zünquelle
- Abdeckung brennbares System Asbest schmilzt bei 1100 - 1400 Grd C Blechtafeln nicht auf heiße Oberflächen (Sandunterlagen,Gipsplatten)
- Zündquelle Kapseln bruchsichere Beleuchtungssysteme flammendurchschlagssichere Baumaterialien Beachtung Schutzgrade (siehe Elektrosicherheit)
Zünddurchschlag E-Motor in Ex-Atmosphäre
Abstand Zündquelle-brennbares System
• Verhinderung EnergieaufnahmeVerhinderung Energieaufnahme
Zuführung kühlender MedienLagerung bei abgesenkten TemperaturenVerhinderung Wärmeübertragungsmöglichkeit
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Prof. Dr. H. Lindner202
7.4.1 Explosionsschutz
Explosionsfähige Gemische Gemische aus Gasen, Dämpfenm Nebel und Stäuben,die nach erfolgter Zündung sich im Sinne einerKettenraktrion explosiv ausbreiten
Explosionsfähige Atmosphäre Gemisch von Gasen,Dämpfen,Nebel und Stäubenmit Luft (-20 GrdC - +60 GrdC,0,8 - 1,1 bar)
10 Liter = gefahrdrohende Menge10 Liter = gefahrdrohende Menge
Sicherheitstechnische Kennzahlen
Stoff EX-Grenze g/m3 Zündtemperatur 0C Zündenergie mJ untere obere
Acetylen 25 900 305 0,019
Amoniak 105 215 630 680
Aceton 60 310 540 0,23
Äthylen 31 330 425 0,07
Benzol 39 270 550 0,2
Propan 38 180 470 0,25
Wasserstoff 33 64 560 0,019
Methan 33 100 580 0,30
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Klassifikation explosionsgefährdeter Bereiche
Zone Kennzeichen
0 ständig, langzeitig1 gelegentlich2 selten10 Stäube häufig, langzeitig 11 Stäube gelegentlich durch aufwirbelnG Medizintechnik dauernde explosible GemischeM Medizintechnik geringe Mengen, kurzzeitig ex-Gemische
Zu Staubexplosion
1mm/m1mm/m22 Staubablagerung Staubablagerung= gefahrdrohende Menge= gefahrdrohende Mengebei normaler Raumhöhebei normaler Raumhöhe
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Beispiele für explosionsfähige Stäube
- Getreide,Kaffee,Kakao,Stärke,Waschmittel,Holzstaub,Kohlestaub usw.
Staubart Zündenergie mJ
Getreide 30Maisstärke 20Polystrol 15Braunkohle 25
(Reiben,Schlagen,Schleifen bis 200 J /Schlag)
Explosion Spraydose
Explosion Fett
Explosion durch Motor
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Kennzeichnung explosionsgefährdeter Bereiche
Ex-geprüfte Betriebsmittel
Ex-Stoffe
EX
Ex-Atmosphäre
Informationsquellen Brand-Explosionsschutz
- Gerätesicherheitsgesetz- DIN-Vorschriften- VDE-Richtlinien- MAK-Tabellen- TRK-Tabellen (Richtkonzentration karzinogene Stoffe)- TRbF (technische Regeln brennbare Flüssigkeiten)- TRGS (technische Regeln für Gefahrenstoffe)- Richtlinien der gerwerblichenBerufsgenossenschaften• VBG1 : Explosionsschutz• EG-Normen ( 94/9/EG Brand- und Explosionsschutz)
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7.5. Elektrosicherheit
Hauptunfallursachen
• Körperschlüsse mit elektrischen Betriebsmitteln• Isolationsschäden• schadhafte Schutzabdeckungen• fehlende und vertauschte Schutzleiter• Arbeiten unter Spannung oder in Nähe spannungs- führender Teile
Unfallstatistik (Berufsgenossenschaft Feinwerktechnik/Elektrotechnik 1998)
Tödliche Stromunfälle in Bundesrepublik
1981 : 920
1985 : 940
1990 : 870
1992 : 910
1995 : 844
1998 : 620
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Statistik Elektrounfall - „komnventionellerArbeitsunfall“
Von 1000 Arbeitsunfällen : 2,5 tödlich
Von 1000 Wegeunfällen : 6 tödlich
Von 1000 Elektrounfällen : 28 tödlich Von 1000 Elektrounfällen : 28 tödlich
Ursachen
1. Unkenntnis
2. Abstumpung gegenüber Gefahr
3. Außerachtlassen von Sicher- heitsregeln
4. Verhaltensfehler
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7.5.1 Elektrounfall
Infolge Berührung spannungsführender Teile wird der menschliche Körper teilweise oder vollständigin den elektrischen Stromkreis eingeschlossen
Mechanismus prinzipiell mit Körperschäden verbunden
Jeder Elektroverunfallte ist in die KategorieJeder Elektroverunfallte ist in die Kategorie Schwerverletzte einzuordnenSchwerverletzte einzuordnen == anzeigepflichtiganzeigepflichtig
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7.5.2 Physiologie der elektrischen Durchströmung des Herzens
Bioelektrischer Reizmechanismusdes Herzens
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Einwirkungsbereich des elektrischen Stromes > 300 ms (Diastolenbereich =Entspannungs- Füllphase)
Gefahr der Initialisierung von Extrasysteolen = Kammerflimmern
Max. 3 Minuten ohne irreversible Schäden
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Störung EKG infolge Einwirkungdes elektrischen Stromes
DefibrillatorEKG-Aufnahme (Notfall)
Kammerflimmern kann bis 24 h nach Stromein-wirkung auftreten !!!!!!
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7.5.3 Theorie der elektrischen Durchströmung des Körpers
Berührungsstrom
ÜRMRBU
BI UB Berührungsspannung (max. Unetz )
RM komplexer Körperwiderstand
RÜ Übergangswiderstand an Berüh- rungsflächen
Komplexer Körperwiderstand
21 HRKRHRMR RH! Hautwiderstand Eintrittsstelle
RK Körperinnenwiderstand
RH2 Hautwiderstand Austrittsstelle
Körper = elektrobiologischer Leiter verschiedener Elektrolyte mit unterschied-lichen Leitvermögen
RK : 650 - 1300
Hautwiderstand RH : 0 - 80 k ( abhängig von Beschaffenheit der Haut)
Hautwiderstand definiert Berührungsstrom
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7.5.4 Faktoren, die den Grad der Schädigung des menschlichen Organismus infolge der elektrischen Durchströmung bestimmen
1. Stromstärke1. Stromstärke
2. Stromweg2. Stromweg
3. Einwirkungsdauer3. Einwirkungsdauer
4. Frequenz4. Frequenz
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Zu Stromstärke
Wirkungsbereiche von Wechselstrom 220 V, 50/60 Hz ( IEC-Report 479)
Physiologische Reaktionen
Bereich 1 Bereich 2 Bereich 3 Bereich 4Bereich 1 Bereich 2 Bereich 3 Bereich 4
0 - 0,5 mA 0,6 - 25 mA 26 - 80 mA > 80 mA
- keine Reaktion - Empfundungs- schwelle >0,5mA
- bis 10 mA keinephysiol.Reaktion- Loslaßgrenze 10 - 15 mA (max.30 mA)
Oberhalb 15 mAFlimmergrenze (Vorhöfe)
MuskelkontraktionBeklemmungsgef.Atembeschwerden
C1 : 10% FlimmernC2 : 20%C3 : 50%
Ab 30 ms akuteFlimmergefahr
Tödlicher BereichTödlicher Bereich
Atemstillstand Strommarken Herzstillstand Bewußtlosigkeit
Ab 2A: Gewebe- verkochung,Nieren- versagen,Platzen Blutkörperchen
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Wirkungsbereiche für Gleichstrom nach IEC-Report 479
Kapazitiver Widerstand CcX
1 Kapazitiver Widerstand sinkt mitwachsender Frequenz
Elektrophysiologische Reizwirkungen bei Gleichstrom geringer Stromstärkebereiche verschieben sich nach oben bei analogenphysiologischen Reaktionen auf den Menschen
Bereich 1 Bereich 2 Bereich 3 Bereich 4Bereich 1 Bereich 2 Bereich 3 Bereich 4
0 - 2 mA 2 - 80 mA 81 mA - 3 A > 4 A
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Zu Stromweg
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Elektrosicherheit: : Verhinderung gefährlicher Längsdurchströmungen
Analyse der Arbeitssysteme
Stromweg Körperwiderstand in Ohm
Hand- Fuß 1000
Hand-Gesäß 550
Hände-Gesäß 300
Hände- Füße 500
+ Gestaltung des Arbeitssystems
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Zu Einwirkungsdauer
- Haut bietet trottz des hohen Widerstandes nur Kurzzeitschutz
- Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit:
• biologischer Zustand (Feuchte,Verhornung)• Höhe der einwirkenden Spannung• Durchströmungsdauer• Stromdichte an Berührungsflächen
RH in kOhm
UB in V
1
9
100 700
Phobie,Schreck,Reiz
Verstärkte Schweißbildung
Flüssigkeit füllt Poren aus
Elektrodenfläche vergößtert
Stromdichte erhöht sich
JOULSCHés Gesetz tRIQ 224,0
•Zellflüssigkeit verdampft• Zellschichten werden explosionsartig zerissen• Zerstörung isolierender Hautschichten ( Strommarken )• Hautwiderstand 0
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7.5.5 Schutzmaßnahmen gegen Einwirken des elektrischen Stromes
DIN 0100 VBG 64
Schutz gegen 1. Direktes Berühren
= Leiter und leitfähige Teile der Betriebsmittel stehen unter normalen Betriebsbedingungen unter Spannung
2. Indirektes Berühren
= Fehlerfall in elektrischen Betriebsmitteln (Isolationsschäden)
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1. Schutz gegen direktes Berühren
Gleichstrom: 60 VWechselstrom: 25 V
IsolationIsolation DIN VDE 0413 Teil 1
• Isolationswiderstände
Schutz- und Funktionskleinspannungen : 0,25 MOhmTN,TT,IT-Netze < 500 V : 0,5 MOhm >500 V : 1,0 MOhm
•Prüfung von Isolierstoffen (Frequenz,Zeit,Spannung)
Umhüllung/KapselungUmhüllung/Kapselung DIN 4050, VDE 710
Berührungs-,Fremdkörper-,Wasserschutz
= IP-Schutzgrade
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AbdeckungAbdeckung DIN VDE 0470, DIN VDE 0106, VDE 0100 T.410
Abdeckung Niederspannungsverteilung
Tücher und Kappen zum Abdecken von Leitungen und Isolatoren
Sonderkennzeichen für isolierende Schutzvorrichtungen
Fingersicher,Handsicher (IP2X IP3X)
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SicherheitsabständeSicherheitsabstände DIN 31991 Teil1
Verhindern Erreichen der Gefahrenzone
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2. Schutz gegen indirektes Berühren
Wechselspannung: 50 VGleichspannung: 120 V
StandortisolierungStandortisolierung DIN VDE 100,Teil 410, DIN VDE 0413, DIN 43780DIN 43751
= Schutz durch nichtleitende Räume
• Verhinderung des Stromflusses durch isolierende Abdeckungen im Fußbodenbereich - Material 1000 Ohm/V - Mattenabmaße : mind. 1 x 1 m , 2,5 mm dick
- Abstände zu i n Erde stehenden Bauelementen
h
r
h= 2,5m , r = 1,25 m (Ergonomie)
SchutzisolierungSchutzisolierung• sicherste Maßnahme (Wärmestau setzt Grenzen)• alle berührbaren Teile des Betriebsmittels aus Isolationsstoff• Geräte der Schutzklasse II (Ohne Schutzleiter) Elektrowerkzeuge, Handleuchten,Steckvorrichtungen
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Zeichen Schutzisolierung
SchutzkleinspannungSchutzkleinspannung Medizingeräteverordnung, DIN VDE 100,Teil 410
Wechselspannung < 50 VGleichspannung < 120 V
• Erzeugung Sicherheitstransformator (Trennung Netz-Verbraucher)• Leistungsaufnahme setzt Grenzen• Medizintechnik
Laser,Reizstrom, Hochfrequenz-Chirurgie,
• Servicegeräte Lötkolben, Meßgeräte
Bsp. Kombination Schutzisolierung-Kleinspannung
SchutztrennungSchutztrennung VDE 100,Teil 410
•Betriebsmittel vom Netz mit Trenntrafo getrennt; Spannungen > 50 V
• jeweils nur 1Betriebsmittel (max. 380 V,16 A)
Zeichen Schutztrennung
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Schutzmaßnahmen mit Schutzleiter DIN 57100 Teil 540
SchutzerdungSchutzerdung
• alle nicht zum Betriebsstromkreis gehörenden leitfähigen Teile der Betriebs- mittel werden über Schutzleiter gegen Erde betrieben
• Fehlerfall: Fehlerstrom erzeugt Spannungsabfall am Erder; ab 65 V Be-rührungsspannung spricht Stromsicherung an
NullungNullung
• Fehlerfall:Fehlerstrom über Neutralleiter (PEN-Leiter: Nullleiter+ Erdleiter) ;bei Körperschluß fließt Strom vom Außenleiter über den Körperdes Gerätes zum Neutralleiter (PEN)= Kurzschluß Nulleiter-Haupt-leiter Sicherungen trennen nach 0,2 s Gerät vom Netz
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Fehlerstrom-Schutzschalter (FI- Schalter)
Wirkprinzip des Fehlerstromschutzschalters
• alle Leiter (L1 - L3) des zu schützenden Betriebsmittels werden einem Summenwandler W zugeführt
Da im fehlerfreien Zustand die Summe der zufließenden undabfließenden Ströme = 0, heben sich die Wechselfelder auf
Keine Spannungsinduktion in W• bei Erd- bzw. Körperschluß wird durch den Differenzstrom in der Wicklung von W eine Spannung induziert, die den Auslöser A ( permenentmagnetisch gefesselt) entriegelt
Schaltschloß M trennt Betriebsmittel vom Stromkreis
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Technische Parameter von FI-Schaltern
Maximaler Fehlerstrom : 30 mAMaximaler Fehlerstrom : 30 mA
Abschaltzeit : 0,04s; maximal 0, 2 sAbschaltzeit : 0,04s; maximal 0, 2 s
FI-Schalter müssen auch wirksam werden, wenn Nulleiter bzw.mehrere Außenleiter ausgefallen sind
Ausführungsvarianten von FI-Schaltern
Test-Taste FI-Schalter bis 250 A
FI-Schalter bis 125 A
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Integriert in Verlängerungskabel
Integriert in Steckdose Baustromverteiler
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7.5.6 Prüfung elektrischer Anlagen und Betriebsmittel
Gesetzliche Grundlagen / Empfehlungen
• Gerätesicherheitsgesetz (BGBl. 21.12.89/ Novellierung 1998)• Durchführungsregeln und Unfallverhütungsvorschriften der gesetzlichen Unfallversicherungen = Berufsgenossenschaften - BGVA2 (alt VBG 64) : elektrische Anlagen + Betriebsmittel - BGI 594 ( alt ZH1/228) : Sicherheitsregeln elektr. Betriebsm. - BGI 600 (alt ZH1/249) : Betrieben ortsveränderlicher Betr.m. • Regeln VDI, VDE,DIN, Überwachungsvereine IP- Schutzgrade VDE 0530 Teil 5
• Arbeitsstättenverordnung• Arbeitssicherheitsgesetz
u.a.
Form der Revisionen
Aktenkundiger NachweisAktenkundiger Nachweis
Revisoren
Elektrofachkraft : •Fachliche Qualifikation für Errichten,Ändern und Instantsetzen elektrotechnischer Anlagen
• Nachweis der Fachverantwortung (Pflichtübertragung)
Achtung : elektrotechnisch unterwiesenes Personal keinekeine Elektrofachkraft !!
Autorisierte Prüfanstalten
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Elektrische Anlagen und Betriebsmittel sind prinzipiell bei
Errichtung, Änderung, InstandhaltungErrichtung, Änderung, Instandhaltung
einer Revision zu unterzieheneiner Revision zu unterziehen
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Prof. Dr. H. Lindner233a
Schutzklasse I
(mit Schutzleiter)
• Anschlußleitung• Betriebsmittel
Schutzklasse II
(Ohne Schutzleiter)
• Anschlußleitung• Betriebsmittel
Prüfverfahren
Prüfumfang
Sichtprüfung• erkennbare Schäden• Leitung,Steckver- bindung• Gehäuse• Zugentlastung• Biege-Knickschutz
Schutzleiterprüfung• Durchgang An- schluß-Verbindung
< 1 Ohm -
• Widerstandsmessung mit Leiterbewegung
• DINVDE 0105/Teil1 07.83
Isolations-Widerstand-Prüfung• Betriebsstromkreisgegen berührbareMetallteile
> 1000 Ohm/V > 2 MOhm
• Isolationsmessung
• DIN VDE 0105/Teil107.83
Funktions-prüfung
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Prüffristen
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Betriebsmittel Prüffrist
Elektrohandwerkszeug 6 Monate
Fertigungseinrichtungen 2 Jahre
Ortsfeste Betriebsmittel 4 Jahre
FI- Schutzschalter 6 Monate
PC + Peripherie 2 Jahre