2 - LZ-G Stormarn
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Tragbare Gasmessgeräte Grundlagen DrägerService Technisches Training Zusammensetzung der natürlichen - trockenen*)- Luft (runde Zahlen in Vol.%) *)ohne jeglichen Wasserdampfgehalt 78% Stickstoff (N2) Genaue Zahlen gemäß VDI 2104 Bestandteil 21% Sauerstoff (O2) 0,03% Kohlendioxid 0,9% Argon Spuren anderer Edelgase Sauerstoff Stickstoff Argon Kohlendioxid Wasserstoff Neon Helium Krypton Xenon DrägerService Technisches Training Vol.% (O2) (N2) (Ar) (CO2) (H2) (Ne) (He) (Kr) (Xe) 20,93 78,10 0,9325 0,03 0,01 0,0018 0,0005 0,0001 0,000009 Steffen Kühn 10/2000 Konzentrationsbezeichnungen ppm und Vol.-% für Gase 1 ppm = 1 cm3 10 dm3 = 1 Vol.-% = 10.000 ppm 1 m3 DrägerService Technisches Training Gase und Dämpfe Vergiftungsgefahr z. B.: durch toxische Gase CO, Cl2, H2S, HCN, usw. Wirkung: im ppm-Bereich Explosionsgefahr durch brennbare Gase und Dämpfe CH4, KW‘s, Lösemittel, usw. im Vol.-%-Bereich Erstickungsgefahr durch Sauerstoffmangel CH4, CO2, N2, usw. DrägerService Technisches Training im Vol.-%-Bereich Chemisch/Physikalische Grundlagen Partialdruck Dampfdruck Molmasse Explosionsgrenzen Flammpunkt Brennpunkt Zündtemeratur Temperaturklasse Explosionsgruppe Schmelzpunkt Siedepunkt Dichte Dichteverhältnis DrägerService Technisches Training Partialdruck Der normale atmosphärische Luftdruck beträgt 1013 hPa. Dies ist der Druck, der durch sämtliche in der Luft vorhandene Gasmoleküle in Meereshöhe ausgeübt wird. Da Luft im wesentlichen zu 79 Vol.-% aus Stickstoff und 21 Vol.-% Sauerstoff besteht, setzt sich der Luftdruck aus dem Druck, der durch die Stickstoffmoleküle ausgeübt wird, und dem Druck der Sauerstoffmoleküle zusammen. - Die Summe der Teildrücke der Einzelgase ergibt den Gesamtdruck. Diese Teildrücke bezeichnet man als Partialdrücke. - Die Partialdrücke verhalten sich wie die Raumteile. Partialdruck des Stickstoffs: 1013 x 79 / 100 = 800 hPa Partildruck des Sauerstoffs: 1013 x 21 / 100 = 213 hPa Luftdruck: 800 + 213 = 1013 hPa DrägerService Technisches Training Dampfdruck Als Dampfdruck bezeichnet man das Bestreben von Flüssigkeits- oder Feststoffmolekülen in den Gasraum zu verdampfen. Dieses Bestreben ist stark temperaturabhängig. Dampfdruckkurven geben den Sättigungsdampfdruck in Abhängigkeit von der Temperatur an. Jeder Stoff hat seine spezifische Dampfdruckkurve. 1000 Dampfdruckkurve von Wasser 500 100 0 10 50 DrägerService Technisches Training 100 °C Flammpunkt Über jeder freien Flüssigkeitsoberfläche bildet sich durch Verdunstung Dampf. Hierbei steigt der Dampfdruck in der Luft über der Flüssigkeit mit der Temperatur. Unter konstanten Druckverhältnissen (Atmosphärendruck) verdunstet aus einer brennbaren Flüssigkeit bei einer spezifischen Temperatur soviel Dampf, dass das Luft/Dampf-Gemisch entflammbar wird. Diese für jede brennbare Flüssigkeit spezifische Temperatur ist der Flammpunkt. Brennpunkt Die bei Erreichen des Flammpunktes entwickelte Dampfmenge wird bei Zündung kurz aufflammen, ohne jedoch dauerhaft weiter zu brennen, da die Nachentwicklung neuer Dämpfe nicht schnell genug stattfindet. Um ein dauerhaftes Fortbrennen der Flamme zu gewährleisten, ist eine weitere Erhöhung der Temperatur bis zum Brennpunkt nötig, so dass erst ab dieser Temperatur eine Explosion ausgelöst werden kann. Der Brennpunkt liegt i. a. 10 bis 15 K oberhalb des Flammpunktes. Zündtemperatur Die Zündtemperatur ist die niedrigste Temperatur einer heißen Oberfläche,bei der eine Zündung explosionsfähiger Atmosphäre möglich ist. DrägerService Technisches Training CO2 Kohlendioxid – CO2 Dichteverhältnis (Luft = 1) Sublimationstemperatur MAK-Wert in Umgebungsluft vorhanden 1.56 - 78.50°C 5000 ppm ca. 350 ppm Eigenschaften: Farbe : farblos, in festem Zustand weiß Geruch : geruchlos Nicht brennbar Mäßig wasserlöslich. Gas ist schwerer als Luft. Wirkung von Kohlendioxid 2 Vol. % 8 - 10 Vol. % > 10 Vol. % > 15 Vol.% 25 Vol.% 50 %ige Steigerung der Atemfrequenz Kopfschmerzen, Ohrensausen,Schwindelgefühl und Blutdruckanstieg Bewußtlosigkeit sowie Krämpfe Schlaganfall tödlich DrägerService Technisches Training CO Kohlenmonoxid - CO Kohlenmonoxid (CO) ist geruchlos und unsichtbar. MAK-Wert 30 ppm Dichteverhältnis (Luft = 1) 0.97 UEG 12.5 Vol. % OEG 74 Vol. % Affinität zum Hämoglobin im Verhältnis zum Sauerstoff 240 : 1 Eigenschaften: Farbe : farblos Geruch : geruchlos Hochentzündliches Gas. Großes Diffusionsvermögen. Gas ist etwas leichter als Luft. Wirkung von CO 800 ppm Kopfschmerzen, Brechreiz und Schwindel nach 45 Minuten 1.600 ppm obige Symptome nach 20 Minuten 3.200 ppm Bewußtlosigkeit und Tod nach 20 Minuten 6.400 ppm Schwindel nach 2 - 3 Minuten, Tod nach 10 - 15 Minuten (nach Hommel 1987) DrägerService Technisches Training H2S Schwefelwasserstoff H2S Hydrogensulfid Geruchsschwelle, untere obere MAK UEG OEG Dichteverhältnis (Luft = 1) 0.04 - 0.1 ppm 200 - 300 ppm 15 mg/m3 = 10 ppm 4.3 Vol.% 45.5 Vol.% 1.19 Eigenschaften: Farbe : farblos Geruch : nach faulen Eiern Hochentzündliches Gas. Mit Wasser mischbar. Gas ist schwerer als Luft. Wirkung von H2S 50 - 100 ppm 200 - 300 ppm 500 - 700 ppm 700 - 900 ppm 1.000 - 2.000 ppm Reizung der Augen und der Atemwege nach einer Stunde starke Reizung der Augen und der Atemwege Schwindel, Kopfschmerzen und Übelkeit innerhalb von 15 Minuten führen schnell zur Bewußtlosigkeit und wenige Minuten später zum Atemstillstand sofortiger Atemstillstand (nach Hommel 1987) DrägerService Technisches Training Chlor Chlor – Cl2 Dichteverhältnis (Luft = 1) Siedepunkt Spez. Gewicht bei 0°C Geruchsschwelle MAK-Wert 2,486 -34,05 °C 3.214 g/ml 0.003 ppm 0,5 ppm Eigenschaften: Farbe gelbgrün stechender Geruch nicht brennbar Löslich in Wasser. Gesundheitsgefährdung: Chlor reizt erheblich die Atmungsorgane. Vergiftungen führen zunächst zu heftigem, schmerzhaftem, keuchhustenartigem Husten, der stundenlang anhalten kann. Es kommt zu entzündlichen Prozessen und zur Zerstörung des Lungengewebes. Toxische Reaktionen finden besonders an den Membranen und Muskelgeweben der Lungen statt, wobei auch die Cilien in Bronchien und Luftröhre geschädigt werden. Hohe Konzentrationen können zum Lungenödem führen, dem eine mehrstündige Latenzzeit vorausgehen kann. DrägerService Technisches Training Möglichkeiten der Gasanalyse 1. Laboranalyse (chemisch) hoher Aufwand kein direktes Ergebnis 2. Gaschromatographie wie 1. 3. Physikalische Messgeräte Messprinzipien: z.B. Halbleiter,Wärmetönung, Wärmeleitfähigkeit, Elektrochemische Sensoren, Infrarot, Photoionisation, Flammenionisation, u.a. direktes Ergebnis 4. Prüfröhrchenverfahren direktes Ergebnis, einfach und ausreichend genau DrägerService Technisches Training O2 - Kapsel Messprinzip Der DrägerSensor O2 ist ein elektrochemischer Messwandler, der nach dem Prinzip einer galvanischen Zelle arbeitet.. Sauerstoffmoleküle aus dem zu messenden Gasgemisch diffundieren durch eine Kunststoffmembran in den flüssigen Elektrolyt des Sensors und werden an der Messelektrode elektrolytisch reduziert. Gleichzeitig wird die Gegenelektrode oxidiert. Der durch die Zelle fließende Strom ist proportional dem Sauerstoffpartialdruck in dem zu messenden Gasgemisch. 1 Gas 2 Staubfilter 3 Kunststoffmembran 4 Messelektrode 5 Elektrolyt 6 Gegenelektrode DrägerService Technisches Training PacSensoren II DrägerSensor EC CO zur Überwachung der KohlenmonoxidKonzentration in der Umgebungsluft. Meßbereich 0 bis 500 ppm CO minimal 0 bis 100 ppm CO maximal 0 bis 2 000 ppm CO DrägerSensor EC H2S 100 ppm, zur Überwachung von SchwefelwasserstoffKonzentrationen in der Umgebungsluft. Meßbereich 0 bis 100 ppm H2S minimal 0 bis 20 ppm H2S DrägerSensor EC O2 LS zur Überwachung der Sauerstoff-Konzentration in der Umgebungsluft. Meßbereich 0 bis 25 Vol.-% O2 DrägerSensor EC H2S 500 ppm, Meßbereich minimal maximal DrägerService Technisches Training 0 bis 500 ppm H2S 0 bis 100 ppm H2S 0 bis 600 ppm H2S XS-Sensoren DrägerSensoren XS zur Überwachung von Stoffen in der Umgebungsluft. DrägerSensor XS EC Hydride DrägerSensor XS EC PH3 500 DrägerSensor XS EC NH3 DrägerSensor XS EC SO2 DrägerSensor XS EC Cl2 DrägerSensor XS EC NO DrägerSensor XS EC NO2 DrägerSensor XS EC HCN DrägerSensor XS EC CO DrägerSensor XS EC H2S 100 DrägerSensor XS EC O2 LS DrägerSensor XS EC Odorant DrägerSensor XS EC Organic Vapors DrägerSensor XS EC Organic Vapors A DrägerSensor XS EC CO2 DrägerSensor XS EC Amine DrägerSensor XS EC CO HC DrägerSensor XS EC H2 DrägerService Technisches Training Funktionsprinzip des elektro-chemischen Sensors 1 Meßgas 5 Elektrolyt 2 Staubfilter 6 Referenzelektrode 3 Membran 7 Gegenelektrode 4 Meßelektrode Messprinzip Die DrägerSensoren EC sind elektrochemische Meßwandler zur Messung des Partialdruckes des jeweiligen Gases unter atmosphärischen Bedingungen. Die zu überwachende Luft diffundiert durch eine Membran in den flüssigen Elektrolyt des Sensors. In dem Elektrolyt befinden sich eine Messelektrode, eine Gegenelektrode und eine Referenzelektrode. Eine elektronische Potentiostatschaltung sorgt dafür, daß zwischen Messelektrode und Referenzelektrode stets eine konstante elektrische Spannung herrscht. Die Spannung, der Elektrolyt und das Elektrodenmaterial sind so gewählt, daß das zu überwachende Gas an der Messelektrode elektrochemisch umgewandelt wird. Die bei der Reaktion fließenden Elektronen e– sind ein Maß für die Gaskonzentration. An der Gegenelektrode findet gleichzeitig eine elektrochemische Reaktion mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft statt. DrägerService Technisches Training Infrarot-Sensor DrägerSensor IR CO2 zur Überwachung der CO2 (Kohlendioxid)Konzentration in der Umgebungsluft. Meßbereich 0 bis 5 Vol.-% minimal 0 bis 1 Vol.-% maximal 0 bis 25 Vol.-% (von der BAM bis 5 Vol.-% CO 2 funktionsgeprüft) kleinste Auflösung 0,01 Vol.-% der Digitalanzeige DrägerSensor IR Ex HC zur Überwachung von KohlenwasserstoffKonzentrationen in der Umgebungsluft. Meßbereich 0 bis 100 % UEG bzw. zur Überwachung von Methan. Meßbereich 0 bis 100 Vol.-% CH4. kleinste Auflösung 0,1 Vol.-% bzw. 1 % UEG der Digitalanzeige DrägerService Technisches Training Infrarot-Sensor Funktionsprinzip 1 Strahler 2 Fenster 3 Küvette 4 Spiegel 5 Fenster 6 Strahlteiler 7 Interferenzfilter 8 Meßdetektor 9 Interferenzfilter 10 Referenzdetektor DrägerService Technisches Training Brennstoff Sauerstoff (Luft) Wärme (Zündtemperatur) Wenn alle Voraussetzungen des Dreiecks erfüllt sind, steht das Dreieck. Das Feuer brennt. Fehlt eine Voraussetzung, fällt das Dreieck zusammen. Das Feuer erlischt. DrägerService Technisches Training Steffen Kühn 10/2000 Brennbare Gas-Luftgemische Brennbare Gas-Luft-Gemische Beispiel: Methan (CH4) Erstickungsgefahr durch O2 Mangel Vol.-% Gas (Methan) in Luft 28 zu fett abbrennbar nur unter zusätzlichem Luftzutritt 16,5 Explosiver Bereich Verbrennung mt selbstständiger Flammenfortpflanzung 4,4 zu mager weder abbrennbar noch explosibel 0 DrägerService Technisches Training Steffen Kühn 10/2000 Explosive Stoffe Beurteilung der Gefährlichkeit explosiver Stoffe Wichtige Daten einiger brennbarer Gase und Dämpfe Substanz Methan Ethan Propan n-Butan Heptan Octan Acetylen Benzol Toluol Methanol Ethanol Aceton n-Nonan Wasserstoff UEG*) Vol.-% 4,4 2,7 1,7 1,4 1,1 0,8 2,3 1,2 1,2 5,5 3,5 2,5 0,7 4,0 OEG*) Vol.-% 16,5 12,7 10,9 9,3 6,7 6,5 85,0 8,0 7,0 44,0 15,0 13,0 5,6 77,0 Zündtemp. °C Flammpunkt °C 595 515 470 365 215 210 305 555 535 455 425 540 205 560 - 42 - 60 - 4 +12 - 11 + 6 +11 +12 - 19 + 31 - *)alle Konzentrationen beziehen sich auf 20°C und 1013 mbar DrägerService Technisches Training Steffen Kühn 10/2000 DrägerSensor Cat Ex Der Sensor dient zur Überwachung von Gemischen brennbarer Gase oder Dämpfe mit der Umgebungsluft. Meßbereiche: oder 0 bis 100 % UEG 0 bis 100 Vol.-% CH4 Auflösung der Digitalanzeige: 1 % UEG für den Meßbereich 0 bis 100 % UEG 0,1 Vol.-% für den Meßbereich 0 bis 5 Vol.-% CH4 1 Vol.-% für den Meßbereich 5 bis 100 Vol.-% CH4 Umweltbedingungen Empfohlen Lagerbedingungen Erwartete Sensorlebensdauer DrägerService Technisches Training –20 bis 55 °C 700 bis 1300 hPa 10 bis 95 % r.F. 0 bis 30 °C 30 bis 80 % r.F. >36 Monate Funktionsprinzip des katalytischen Ex Sensors 1 2 3 4 Umgebungsluft Sintermetallscheibe Kompensatorelement Detektorelement Meßprinzip Die Umgebungsluft diffundiert durch die Sintermetallscheibe in den Sensor. Dort werden die brennbaren Gase oder Dämpfe an einem aufgeheizten Detektorelement (Pellistor) katalytisch verbrannt. Der für die Verbrennung notwendige Sauerstoff wird der Umgebungsluft entnommen.Durch die dabei entstehende Verbrennungswärme wird das Detektorelement erwärmt. Diese Erwärmung hat eine Widerstandsänderung des Detektorelements zur Folge. Sie ist proportional zum Partialdruck der explosiblen Gase oder Dämpfe. Im Sensor befindet sich außer dem katalytisch aktiven Detektorelement ein ebenfalls aufgeheiztes inaktives Kompensatorelement. Beide Elemente sind Teil einer Wheatstoneschen Brücke. Umwelteinflüsse wie Temperatur, Luftfeuchte oder Wärmeleitung wirken auf beide Elemente in gleichem Maße ein, wodurch diese Einflüsse auf das Meßsignal nahezu vollständig kompensiert werden. Aus der Brückenspannung des Sensors wird die Gaskonzentrationin % UEG oder Vol.-% bestimmt. DrägerService Technisches Training Wärmetönung-Wärmeleitung Wärmetönung/Wärmeleitung 100 50 5 100 75 50 25 UEG OEG 25 50 75 Methan Konzentration (Vol.-%) Meßbereich Wärmetönung Meßbereich Wärmeleitung DrägerService Technisches Training Steffen Kühn 10/2000 Wärmeleitfähigkeit Wärmeleitfähigkeit von einigen Gasen (Stand 02/1984) Gas Wasserstoff Methan Luft Kohlenmonoxid Ethan Propan Kohlendioxid n-Butan n-Pentan Formel H2 CH4 CO C2H6 C3H8 CO2 C4H10 C5H12 Wärmeleitfähigkeit l [mw/cmgrd] bei 25°C 1810 337 260 249 212 180 164 163 150 Nur geeignet, wenn die Gaszusammensetzung gut bekannt ist (in der Industrie relativ selten). Daher besonders gut geeignet für Bergbaueinsätze. DrägerService Technisches Training Steffen Kühn 10/2000 Gerät mit Methan kalibriert % UEG 100 1 90 80 2 70 3 60 4 5 6 50 40 7 30 8 20 10 0 Dargestellt sind Mittelwerte. Die aktuellen Wete können je nach Gerät um +- 30 % schwanken. 1 Methan 1,10 2,20 3,30 4,4 Vol % 2 3 4 5 6 7 8 Ethen Wasserstoff Propan Aceton Ethylen Toluol n-Nonan 0,67 1,00 0,43 0,63 0,58 0,30 0,18 1,35 2,00 0,85 1,25 1,15 0,60 0,35 2,02 3,00 1,28 1,88 1,73 0,90 0,53 2,7 4,0 1,7 2,5 2,3 1,2 0,7 DrägerService Technisches Training Gerät mit Toluol kalibriert Gerät mit Toluol kalibriert % UEG 100 1 2 3 4 5 6 7 90 80 8 70 60 50 40 30 20 10 0 Dargestellt sind Mittelwerte. Die aktuellen Wete können je nach Gerät um +- 30 % schwanken. 7 Toluol 0,30 0,60 0,90 1,2 1 2 3 4 5 6 8 Methan Ethen Wasserstoff Propan Aceton Ethylen n-Nonan 1,10 0,67 1,00 0,43 0,63 0,58 0,18 2,20 1,35 2,00 0,85 1,25 1,15 0,35 3,30 2,02 3,00 1,28 1,88 1,73 0,53 4,4 2,7 4,0 1,7 2,5 2,3 0,7 DrägerService Technisches Training Vol % Steffen Kühn 10/2000 Katalysatorgifte Irreversible Katalysatorschädigung durch • flüchtige Schwefel-, Blei-, Quecksilberverbindungen und Silikone • Korrosive Substanzen wie Halogene und halogenisierte Kohlenwasserstoffe Reversible Katalysatorschädigung durch • polymerisierende Substanzen wie Acrylnitrat, Butadien, Styrole und Vinylchlorid Der Katalysator kann bei diesen Stoffen häufig durch Wasserstoffaufgabe regeneriert werden. DrägerService Technisches Training Kalibriermedium Kalibrieren des Gaswarngerätes Wahl des Kalibriermediums Die Empfindlichkeit des Gaswarngerätes ist an die zu erwartende explosible Atmosphäre anzupassen. 1 Das zu überwachende Gas-Luftgemisch ist bekannt. - Kalibrierung mit Prüfgas mit einer Konzentration unterhalb der UEG 2 Das zu überwachende Dampf-Luftgemisch ist bekannt. - Kalibrierung mit definiertem Dampf-Luftgemisch und Kalibrierkammer 3 Eine bekannte Mischung aus mehreren Komponenten wird überwacht. - Kalibrierung mit der Komponente, für die das Gerät die geringste Empfindlichkeit hat. 4 Das explosible Medium ist unbekannt. - Kalibrierung mit Dampf-Luftgemisch für die das Gerät eine sehr geringe Empfindlichkeit hat. DrägerService Technisches Training Steffen Kühn 10/2000 Kennzeichnung Exschutz Gerätekennzeichnung für den Ex-Schutz Explosionsschutz-Kurzzeichen E Ex d II B T4 Beispiel: EEx d II B T4 Konformität mit der europäischen Normung wird bestätigt Elektrisches Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche Zündschutzart Explosionsgruppe Temperaturklasse Zündschutzart Verschiedene Buchstaben stehen für unterschiedliche Zündschutzarten d Druckfeste Kapselung p Überdruck Kapselung i Eigensicher o Ölkapselung e erhöhte Sicherheit g Sandkapselung m Vergußkapselung DrägerService Technisches Training Steffen Kühn 10/2000 Explosionsgruppen Explosionsguppen In den europäischen Normen werden die Betriebsmittel in zwei Hauptgruppen unterteilt, von denen die zweite noch in drei Untergruppen unterteilt wird. Gruppe I Elektrische Betriebsmittel für schlagwettergefährdeten Grubenbau Gruppe II Elektrische Betriebsmittel für alle übrigen explosionsgefährdeten Bereiche II A: Aceton, Ammoniak, Ethylalkohol, Benzin, Benzol, Methan, Propan II B: Ethylen, Stadtgas, Acetaldehyd II C: Wasserstoff, Schwefelkohlenstoff, Acetylen, Ethylennitrat In der Gruppe II C sind die gefährlichsten Stoffe eingeteilt. Geräte die diese Zulassung haben können auch in der Gruppe II B und II A eingesetzt werden. Das gleiche gilt auch für die Gruppe II B, Geräte die diese Zulassung haben, können bei Stoffen der Gruppe II A eingesetzt werden. DrägerService Technisches Training Steffen Kühn 10/2000 Zoneneinteilung Zoneneinteilung Zone 0 umfaßt Bereiche, in denen eine explosionsfähige Atmosphäre, die aus einem Gemisch von Luft und Gasen, Dämpfen oder Nebeln besteht, ständig, langzeitig oder häufig vorhanden ist. Zone 1 umfaßt Bereiche, in denen damit zu rechnen ist, daß eine explosionsfähige Atmosphäre aus Gasen, Dämpfen oder Nebeln gelegentlich auftritt Zone 2 umfaßt Bereiche, in denen nicht damit zu rechnen ist, daß eine explosionsfähige Atmosphäre durch Gase, Dämpfe oder Nebel auftritt, aber wenn sie dennoch auftritt, dann nur selten und dann auch nur kurzzeitig. Zone 20 umfaßt Bereiche, in denen eine explosionsfähige Atmosphäre,die aus Staub/Luft-Gemischen besteht, ständig, langzeitig oder häufig vorhanden ist. Zone 21 umfaßt Bereiche, in denen damit zu rechnen ist, daß eine explosionsfähige Atmosphäre aus Staub/Luft-Gemischen gelegentlich auftritt Zone 22 umfaßt Bereiche, in denen nicht damit zu rechnen ist, daß eine explosionsfähige Atmosphäre durch aufgewirbelten Staub auftritt, aber wenn sie dennoch auftritt, dann nur selten und dann auch nur kurzzeitig. DrägerService Technisches Training Steffen Kühn 10/2000 Temperaturklassen Temperaturklassen Temperaturklasse T1 T2 T3 T4 T5 T6 zulässige Oberflächentemperatur der elektr. Betriebsmittel 450 °C 300 °C 200 °C 135 °C 100 °C 85 °C DrägerService Technisches Training Zündtemperaturbereich der Gemische > 450 °C > 300...<450 °C > 200...<300 °C > 135...<200 °C > 100...<135 °C > 85...<100 °C Steffen Kühn 10/2000 Wahl des Kalibriermediums Die Empfindlichkeit des Gaswarngerätes ist an die zu erwartende explosible Atmosphäre anzupassen. 1 Das zu überwachende Gas-Luftgemisch ist bekannt. - Kalibrierung mit Prüfgas mit einer Konzentration unterhalb der UEG 2 Das zu überwachende Dampf-Luftgemisch ist bekannt. - Kalibrierung mit definiertem Dampf-Luftgemisch und Kalibrierkammer 3 Eine bekannte Mischung aus mehreren Komponenten wird überwacht. - Kalibrierung mit der Komponente, für die das Gerät die geringste Empfindlichkeit hat. 4 Das explosible Medium ist unbekannt. - Kalibrierung mit Dampf-Luftgemisch für die das Gerät eine sehr geringe Empfindlichkeit hat. DrägerService Technisches Training Liste Kalibriergase/-dämpfe Folgende Messgaseinstellungen sind möglich: Für den CAT Ex-Sensor: Formel CH4 H2 C2H2 C2H4 C2H5OH C2H6 C3H8 C4H9OH C4H10 C5H12 C6H5CH3 C6H6 C6H14 C7H16 C8H18 C9H20 CH3COOH C5H11OH C8H10 Ex Name Menge ul UEG Vol% Molg. G/Mol Dichte g/ml Methan Gas 4,4 16,4 0,0007 Wasserstoff Gas 4,0 2,0 0.07 Acetylen Gas 2,3 26,0 0,0017 Ethylen Gas 2,3 28,1 0,0013 Ethanol 127 3,5 46,1 0,79 Ethan Gas 2,7 30,1 0,0014 Propan Gas 1,7 44,1 0,002 n-Butanol Satt. 1,4 74,1 0,81 n-Butan Gas 1,4 58,1 0,0027 n-Pentan 100 1,4 72,2 0,63 Toluol 79 1,2 92,1 0,87 Benzol 66 1,2 78,1 0,88 n-Hexan 81 1,0 86,2 0,66 n-Heptan 92 1,0 100,2 0,68 n-Octan 81 0,8 114,4 0,70 n-Nonan Satt. 0,7 128,3 0,72 Essigsäure Satt. 4,0 60,1 1,05 n-Amylalkohol Satt. 1,3 88,2 0,81 Xylol Satt. 1,0 106,2 0,88 (für die Messung weiterer brennbaren Gase und Dämpfe) DrägerService Technisches Training p20 hPa 1460 ------------59 --------6,9 ----573 29 100 160 48 15 5,0 15,7 3,0 6,7 Flammp. °C -------------100 12 -----42 35 -60 -40 6 -11 -22 - 4 12 31 15,7 3 6,7 UEG-Anzeige für Prüfgas ermitteln A= 100 x P UEG A = einzustellender Anzeigewert in % UEG P = Prüfgaskonzentration der Flasche UEG = Untere Explosionsgrenze des Gases in Vol.% Beispiel: Methan (UEG = 4,4 Vol.%) Prüfgas mit 1,95 Vol.% A = (100/4,4) x 1,95 = 44,3 % UEG DrägerService Technisches Training Dampfdruckkurve 100 90 100 %UEG 0,7 0,6 80 70 0,5 60 0,4 50 %UEG 50 40 30 20 10 0,3 0,2 0,1 Flammpunkt 0 0 10 16 20 30 Unterer Explosionspunkt °C Dampfdruckkurve n-Nonan (UEG = 0,7 Vol.-%; Vol.-%-Werte gelten für 1013 hPa) DrägerService Technisches Training Volumen der Kalibrierflüssigkeit berechnen F= V x U x M x 2,73 22400 x (273 + t) x j F = notwendiges Flüssigkeitsvolumen (ccm, 20°C, 1013 hPa V = Volumen der Kalibrierkammer (ccm) U = 50% UEG (Vol.%) M = Molmasse (g) j = Spezifisches Gewicht (g/ccm) t = Umgebungstemperatur (°C) Beispiel Toluol: F= V = 3000 ccm U = 0,6 Vol.% M = 92,14 g j = 0,86 g/ccm t = 20°C 3000 x 0,6 x 92,14 x 2,73 =0,080 ccm 22400 x (273 + 20) x 0,86 DrägerService Technisches Training Kalibrierkammer vorbereiten - Bei der Kalibrierung mit der Kalibrierkammer ist die Betriebsanleitung des entsprechenden Gaswarngerätes genau zu beachten. - Kammerdeckel (A) öffnen und prüfen, ob der Ventilator (B) frei laufen kann. Ventilatormotor mit einigen Umdrehungen aufziehen und den Ventilator bei offenem Kammerdeckel laufen lassen. Dieses ist notwendig, um die Kammer zu belüften, damit alle Gas- und Dampfreste herausgespült werden. - Die Verdampferschale (C) in den dafür vorgesehenen Halter in die Kammer setzen. Bei allen Kalibriervorgängen muß sich die Verdampferschale in der Kammer befinden. - Anschlussöffnungen für andere Messköpfe (D) verschließen. - Gummidichtung für CAT-Ex Sensor (E) einsetzen. DrägerService Technisches Training Schwefeldioxid Schwefeldioxid – SO2 Dichteverhältnis (Luft = 1) Siedepunkt Spez. Gewicht bei – 10°C Geruchsschwelle MAK-Wert 2.26 - 10° C 1.46 g/ml 0.3 – 1 ppm 2 ppm Eigenschaften: farbloses Gas stechender Geruch nicht brennbar bildet in Wasser ätzende schwefelige Säure Gesundheitsgefährdung: Reizung der Augen und der Atemwege sowie der Lunge bis hin zu Lungenödem (kann mit einer Verzögerung bis zu zwei Tage auftreten). Stimmritzenkrampf möglich Einatmen von Konzentrationen > 400 ppm über einige Minuten lebensgefährlich DrägerService Technisches Training Stickstoffoxid Stickstoffoxid - NO Dichteverhältnis (Luft = 1) Siedepunkt MAK-Wert 1.04 - 151.7°C 25 ppm Eigenschaften: farbloses Gas geruchlos verbindet sich mit dem Sauerstoff der Luft zu nitrosen Gasen (NO2, N2O3) Gesundheitsgefährdung: Das Gas führt in Minuten zu zentralnervösen Erscheinungen bis zu Bewußtlosigkeit wegen der Umsetzung zu NO2 ist das Erscheinungsbild damit gleichzusetzen (Bildung von Lungenödem evtl. auch erst nach zwei Tagen). Brennen der Augen verursacht durch das Entstehen von Salpetersäure (Feuchtigkeit). (nach Hommel 1987) DrägerService Technisches Training Stickstoffdioxid Stickstoffdioxid – NO2 Dichteverhältnis (Luft = 1) Siedepunkt MAK-Wert Geruchsschwelle 3.2 21°C 5 ppm ca. 0.5 ppm Eigenschaften: gelbroter bis braunroter Dampf stechender, säureähnlicher Geruch nicht brennbar bei Kontakt mit flüssigen Brennstoffen erfolgt heftige Reaktion bei Kontakt mit Wasser entsteht Salpetersäure Gesundheitsgefährdung: Bei Einatmung hochgiftig durch Entstehung eines Lungenödems (kann mit Verzögerung bis zu zwei Tagen auftreten). Bei hohen Konzentrationen können schon wenige Atemzüge tödlich sein. Folgende Dosis-Wirkungs-Beziehungen wurden für eine 60 min. Exposition des Menschen dargestellt: 100 ppm - Lungenödem mit Todesfolge, 50 ppm - Lungenödem mit möglicher Folge einer subakuten oder chronischen Lungenschädigung, 25 ppm - Atemtraktirritation und Brustschmerz. DrägerService Technisches Training Toluol Toluol C6 H5 CH3 Bezeichnung Lösemittel UEG OEG Flammpunkt Zündtemperatur Dichte MAK-Wert Methylbenzol Farben, Lacke, Klebstoff 1,2 Vol. % 7 Vol. % 6°C 535°C 0,87 g/cm³ 50 ppm (190 mg/m³) Eigenschaften: Farblose Flüssigkeit benzolähnlicher Geruch Dämpfe schwerer als Luft (3.18:1) Gesundheitsgefährdung: 100 ppm: leichte Befindlichkeitsstörungen (Müdigkeit, Kopfschmerz), z.T.auch Leistungsminderung. 200 ppm: Beeinflussung der Reaktionszeit. 400 ppm: Euphorie, Verwirrtheit, Müdigkeit, Übelkeit. 600 ppm: Trunkenheitsgefühl, Verwirrtheit, Übelkeit, Sehstörungen, Kopfschmerz, Tage nach der Exposition anhaltende Nervosität, Schlaflosigkeit, Muskelschwäche, Verlust des Erinnerungsvermögens; 2000 ppm: über 30 min können tödlich wirken. 4000 ppm: innerhalb von Minuten Verlust der Selbstkontrolle. DrägerService Technisches Training Ethylenoxid Ethylenoxid C2H4O Geruchsschwelle, untere obere TRK UEG OEG Dichteverhältnis (Luft = 1) 0.75 ppm 700 ppm 1 ppm 2,6 Vol.% 99 Vol.% 1.52 Eigenschaften: Farbe : farblos Geruch : süßlich, etherisch Hochentzündliches Gas. Flüssigkeit mit Wasser mischbar, reagiert neutral. Wirkung von Ethylenoxid: Hauptsymptome einer inhalativen Exposition resultieren aus dem starken neurotoxischen Wirkpotential: Kopfschmerzen, Schwindel, anhaltendes periodisches Erbrechen, starke Erregung und Bewußtlosigkeit. Zusätzlich traten Atembeschwerden (durch Obstruktion der Atemwege), Herzrhythmusstörungen und eine vermehrte Ausscheidung von Gallenfarbstoffen auf. Es besteht der Verdacht, dass die Substanz ein krebserzeugendes Potential besitzt. Expositionen oberhalb 800 ppm können tödlich wirken. Exposition kann zu vererbbaren Schäden führen. Eine Schädigung der DNA war bislang bei Expositionsspiegeln ab 5-10 ppm feststellbar. DrägerService Technisches Training Blausäure Cyanwasserstoff HCN Blausäure, Hydrogencyanid Geruchsschwelle untere 0.2 ppm Es gibt Personen, die völlig geruchsunempfindlich sind. MAK 10 ppm UEG 5,4 Vol.% OEG 46,6 Vol.% Dichteverhältnis (Luft = 1) 0,95 Eigenschaften: Farbe : farblos Geruch : bittermandelartig Hochentzündliche Flüssigkeit Mit Wasser mischbar. Sehr leicht flüchtig. Wirkung von HCN: Das Zentralnervensystem ist hinsichtlich einer HCN-Vergiftung das empfindlichste Organ (frühzeitige Stimulation, gefolgt von Depression). Symptome sind Benommenheit, Schwindelgefühl, Beschleunigung der Atemfrequenz, Übelkeit, Erbrechen, Gefühl des Eingeschnürtseins und Erstickens, Verwirrtheit, Ruhelosigkeit, Angstgefühl. Schwere Vergiftungen führen schnell zu Koma, Nackensteifigkeit, Krämpfen, starren weiten Pupillen und Tod. Als toedliche Konzentrationen werden folgende Werte angesehen: 110 ppm/1 h, 135 ppm/30 min, 181 ppm/10 min, 270 ppm/ wenige Sekunden. Besonders gefährdet sind Personen, die Alkohol, selbst in geringen Mengen, aufgenommen haben. DrägerService Technisches Training
