Arbeitswissenschaft

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7. Arbeitssicherheit
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Historie
Prinzipiell werden neue Technologien und Techniken von Gesellschaft
im Ansatz nur funktional bewertet
Arbeitsunfall = menschliches Versagen
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Beispiele
•Computer-Euphorie der 70`er Jahre
- einseitige technisch -funktionale Bewertung
(Einsparung,Arbeitskräfte, Minimierung Prozeßdurchlaufzeiten)
Keinerlei Technikfolgenabschätzung
- psychologische und physiologische Belastungen
?
Herz-Kreislauf, Augenbelastung, Erkrankungen Stütz-und
Bewegungsapparat, Neurosen,Phobien etc.
Gesundheitsschäden
Ergonomische Konzepte der Bildschirmarbeit in 80èr
neue 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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Paradoxon
Gewinn an technischer Sicherheit wird aufgezehrt durch
• Sorglosigkeit
• Unachtsamkeit
• Unvorsichtigkeit
• unkalkuliertes 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 der
Risikoakzeptanz verlieren den größten Teil des Nutzens
Schulung,Aufklärung
Moderne Unfallforschung
Nicht der aufmerksame, überlegt handelnde und konzentriert
arbeitende Mensch stellt den Normalfall da, sondern der
Mensch, dessen Aufmerksamkeit abgelenkt ist, der unter
Zeitdruck steht und der nicht den notwendigen Überblick
besitzt
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
-thermische Leistung 200 W
Enrico Fermi
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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
Schutzgasumhüllung He-Ne
Druckröhren
Borkarbidstäbe = Regelstäbe
210 Stück
Enthalten je 18 Brennscheiben aus Urandioxid
Neutronenabsorber (170 t)
Wasser durchströmt Druckröhren
2000 Druckröhren im Kern
Druckröhrenmaterial: Zirkon-Niob
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Vergleich KKW Druckwasserreaktor (Moderator Wasser)
Tschernobylreaktoren : einfache Bauart, schwierige Steuerung,neigen zur Instabilität
es ist möglich bei laufenden Reaktorbetrieb Brennkassettenentnahme
Gewinnung waffenfähiges Plutonium
Interkontinentalrakte Topol-M (Baujahr 1999,50 Stck/Jahr)
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2. Regelmechanismus RBMK-Reaktor
3 Regelvarianten
1. Einschieben Borcarbidstäbe in Core = Schnell-Stop ,“Grobregulierung“
2. Veränderung Zusammensetzung Schutzgasgemisch = „Feinjustage“
3. Kühlwasserzufuhr (Wasser Neutronenabsorber)
Schaltwarte Tschernobyl
Kontrolltafel Eintauchtiefe Borcarbidstäbe
Normaler Reaktorbetrieb : ständiger Wechsel der 3 Regelmechanismen
(Wärmesensorik steuert in Verbund mit Neutronenfluß Regelmechanismus )
Minimierung der thermischen Leistung bei RBMK problematisch; Reaktor
darf nicht „sterben“ bzw. „durchgehen“
Problem
Bei Schnellabschaltung = Havarieabschaltung (Temperaturanstieg im Core)
werden Regelstäbe automatisch (schlagartig) in den Kern gesenkt; Pumpen
fluten unter Vollast Wasser den Core
Es entsteht radioaktives Xenon (absoluter Neutronenabsorber); Kern
wird mit Xenon verseucht
Nach Notabschaltung kann Reaktor erst nach Wochen wieder in Betrieb
genommen werden !!!!!
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Bei Wartungsarbeiten wird Reaktor auf ca. 10 % seiner thermischen
Leistung „heruntergefahren“
Mittels eines Experimentes sollte untersucht werden, ob
die Restwärme bei „heruntergefahreren“ Reaktors noch
ausreicht, 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
1 Uhr 23 Minuten 40 Sekunden
(optisch,akustisch)
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(Dampfblasenkoeffizient)
Einfahren aller Borcarbistäbe in den Kern
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Ignorierung der
Alarmsignale
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
Versuch
Schnellabschaltung
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Hitze im Kern bereits so groß, daß Graphit (Moderator) geschmolzen
war
Regelstäbe konnten nicht mehr in die dafür vorgesehenen Kanäle
eingeführt 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 von
1700 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 teergedeckten
Dächern)
Im Inferno der Explosionen bleiben die Reaktorblöcke
1-3 weiter am Netz
keine Abschaltung der anderen Reaktoren!!!!
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vertikaler Sturm von Explosionen und extreme Hitze
verteilen radioaktive Nuklide höchster Intensität
in eine Gaswolke , die in 10 km Höhe den halben
Kontinent überzieht
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• 26.April 1986 GAU im „Lenin“-Kraftwerk Tschernobyl
• 27.April 1986 Pripjat ist abgeriegelt; Telefone funktionieren nicht;Behörden informieren 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 1986
• 29.April 1986
Dänisches Labor f. Nuklearforschung gibt GAU bekannt
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
• 1988
Auf Drängen der Bevölkerung in Kiew Bekanntgabe Strahlenexposition
sowjetische Wissenschaftler: 90 Brennelemente befinden sich
noch im Sarkophag
• Ende 1986 Tschernobyl ist wieder „am Netz“
• 1988
• 1991
zweite Umsiedlungsphase: 300 000 Menschen werden aus 30 kmSicherheitszone evakuiert
In den gesperrten verseuchten und evakuierten Gebieten leben wieder
100 000 Menschen
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Atombome Hiroshima
13.5.1945 :13 kT TNT
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„Kursk“ : 14.8.2000 (14.000 t, 24 Atomtorpedos, 60 konventionelle Torpedos)
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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 wirkende
räumliche 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 Gefahren
Produkthaftungsgesetz !!
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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7.2 Arbeitsunfall, Wegeunfall, Berufskrankheit
Indikatoren Arbeitsunfall, Wegeunfall
• Körperschaden
• plötzlich,ungewollt,unerwartet
• zeitlich begrenzt
• Einwirkung von außen
Meldepflichtig nach
3 Tagen Erwerbsunfähigkeit
1. Arbeitsunfall Unfall steht in ursächlichen Zusammenhang mit versicherter
Tätigkeit
- 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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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 vor
2. Anwensenheit von Menschen
3. 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
Volagenherstellung,
Entwurf,Digitalisierung
Mech. Bearbeitung
Basismaterialzuschnitt
Tafelscheren
Bohren NC-Maschine
(n = 100 000 1/min
Vorsichtsmaßnahmen
Gefährdung
Sicherheitsregeln
Bildschirmarbeitsplatz
Eingriff in Schnittlinie
verhindern, Handschuhe
tragen(Gradbildung)
Augenbelastung
Stützapparat
Finger-Hand-Verletzungen
Nachlaufsicherung,getrennte
Energiekreise,Handschuhe,
Staubabsaugung,Eingriff
nur durch Wartungspersonal
Finger-Hand-Armverletzung;
MAK-Epoxidharzstaub 6 mg/m3,
allergen
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Arbeitsablaufabschnitt
Vorsichtsmaßnahmen
Gefährdung
Entgraten Bandschleifer
Schleifbandkontrolle,
Kontrolle Verkleidung,
Handschuhe,Schutzbrille,
Probelauf,Absaugung
Finger-Hand-Augenverletzung,
Schleifmittel
silikoseauslösend
Schleifstaub
allergen
Durchmetallisierung
Reinigung
chem. Verkupferung
Bäder mit Absaugung
Schutzhandschuhe
Gesichtsschutz
gekapselte Galvanikbäder
MAK Tetrachloräthen 50mg /m3
Verbrühungen
NaoH-Lösung
(70 - 900C)
MAK Formalin-CuSalz 0,5 g/m3
Schaltungsdruck
Fotolithographie,
UV-Licht
MAK Ozon 0,2 mg/m3
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Arbeitsablaufabschnitt
Vorsichtsmaßnahmen
Ätzen
Absaugung, exInstallation
Mechanische
Endbearbeitung
Lärmschutz (> 85 dB)
Sicherheitsabstände,
Verhindern manueller
Eingriff in Schnittzone
(Zweihandschaltung )
Gefährdung
Explosionsgefahr
Amoniak 6300 C.
103 g/m3,MAK
Amoniak 35 mg/
m3
Gehörschädigung,
Finger-Hand-Verletzung
Endkontrolle
(visuell,elektrisch)
Beleuchtung,Standortisolierung
Augenschädigung,
Elektrounfall
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Rechtliche Grundlage : Gerätesicherheitsgesetz (BGBl I 1986/1998
Geltungsbereich: technische Arbeitsmittel, die Hersteller oder Vertreiber gewerbsmäßig 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 Kraftmaschinen, 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 Verwendung 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 Unfallversicherungen
C: Internationale Normen
• Prüfung durch anerkannte PrüfAnwendung
stellen
• Prüfstellen durch Bundesminister
f. Arbeit und Sozialordnung bestimmt (Prüfstellenverzeichnis)
• Medizingeräte Sonderregellung
(MedGV)
• nicht zwingend wenn Einhaltung
technischer Regeln
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§4
Importe : Ausführung und Bauartenprüfung bedarf Anforderungen
Importland
§5
Gesetzesdurchführung obliegt Landesrecht = Gewerbeaufsichtsamt
(kann Aufstellen und Inverkehrbringen untersagen)
§6
Vor Untersagung Anhörung Träger der gesetzlichen Unfallversicherung
und dessen technischen Ausschuß
§7
Gewerbeaufsichtsamt muß vom Hersteller/Vertreiber unterstützt werden
Auskunftspflicht,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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7.4 Brand- und Explosionsschutz
Voraussetzung für Brandenstehung
Brennbarer Stoff
Zündquelle
Sauerstoff
Zu brennbarer Stoff
- Klassifizierung mittels sicherheitstechnischer Kennzahlen
Feste Stoffe
flüssige Stoffe
•Porösität
•Feuchtigkeit
•Zerteilungsgrad
•Viskosität
•Mischbarkeit
•Siedepunkt
•Lösungsfähigkeit
•Schmelzpunkt
•Erweichung
•Erstarrungspunkt
•Siedepunkt
•Dampfdruck
•Schwelpunkt
•Brennpunkt
•Ex-Grtenzen
gasförmige Stoffe
•Diffusionsfähigkeit
•Kondensationsfähigkeit
•Ex-Grenzen
•Grenztemperatur
•Ex-Fähigkeit
•Zündpunkt
•Flammpunkt
•Brennpunkt
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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
Pulverlöscher mit ABC-Pulver
A
B
C
X
X
X
X
X
Pulverlöscher mit BC-Pulver
Pulverlöscher für Metallbrand
D
X
CO2-Löscher
X
Wasserlöscher
X
Schaumlöscher
X
X
X
X
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Zu Zündquellen
Ausgewählte Zündenergien in mJ : Acetylen 0,019 ; Propan 0,25 ;Wasserstoff 0.019 ;
Benzol 0,2
Zündquelle
Offene Flammen und Reaktionsprodukte
= wirksamste Quellen
Glut = wirksamste Quelle
Mechanisch erzeugte Funken
„Elektrische“ Funken
Heiße Flächen
Charakteristik
>1000Grd C; Zündtemperaturen
Äthanol 180 GrdC, Benzol 555GrdC,CO 605
2000-4000 GrdC ; Schweißen,Schneiden
Trennen (Schweiperlenflug > 11m
>1000 GrdC; Reiben,Schlagen,Schleifen;
Stahl-Stahl: 0,1 mJ-200J /Schlag
> 3000 GrdC ; Lichtbogen,Elektrostatik
Heizköper,Kupplungen,Bremsen,Trockenschränke
Elektromagnetische Wellen
3.1011 - 3.1015 Hz ; HF-Generatoren (Erwärmung,Trocknung)
Ionisierende Strahlung
UV, Radioaktivität,chemische Reaktionen
Elektromagnetische Wellen im
optischen Bereich
Laserlicht,Sonnenlicht
Ultraschall
Adiabatische Kompression
Chemische Reaktionen
Bruch Leuchtstofflampen
Exotherme Reaktionen
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= Einstufung von Gebäuden und Räumlichkeiten
hinsichtlich Brandgefährdungsgrade
BG
Brandentstehung
Zündbereitschaft in Anfangsphase
Brandausbreitung
brennbares System
Stoff
Bedingung
Brandentstehung
Anfangsphase
O2
hoch gering
günst. ung.
groß
gering
groß
Zündquelle
gering
1
2
3
4
5
Konsequenzen für Brandschutz
• bautechnisch
• löschtechnisch
• organisatorisch
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Prinzipielle Brandverhütungsmaßnahmen
•Einfluß 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)
Lackexplosion
Zündung Batterie Stahlwolle
Zündung Elektrostatik
- Ursachenbeseitigung für Zündquellen
elektrostatischen 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 Wasserkühlung
Schweiß-Schneidarbeiten nur mit Schweißschein!!!!, Feuerwache 48 h!!
Alles Brennbare aus Arbeitsbereich
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• Sichere 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 Energieaufnahme
Zuführung kühlender Medien
Lagerung bei abgesenkten Temperaturen
Verhinderung Wärmeübertragungsmöglichkeit
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7.4.1 Explosionsschutz
Explosionsfähige Gemische
Explosionsfähige Atmosphäre
Gemische aus Gasen, Dämpfenm Nebel und Stäuben,
die nach erfolgter Zündung sich im Sinne einer
Kettenraktrion explosiv ausbreiten
Gemisch von Gasen,Dämpfen,Nebel und Stäuben
mit Luft (-20 GrdC - +60 GrdC,0,8 - 1,1 bar)
10 Liter = gefahrdrohende Menge
Sicherheitstechnische Kennzahlen
Stoff
Äthylen
Acetylen
Amoniak
EX-Grenze g/m3 Zündtemperatur 0C
untere
obere
31
25
Zündenergie mJ
330
425
0,07
900
305
0,019
105
215
630
680
Aceton
60
310
540
0,23
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
0
1
2
10 Stäube
11 Stäube
G Medizintechnik
M Medizintechnik
Kennzeichen
ständig, langzeitig
gelegentlich
selten
häufig, langzeitig
gelegentlich durch aufwirbeln
dauernde explosible Gemische
geringe Mengen, kurzzeitig ex-Gemische
Zu Staubexplosion
1mm/m2 Staubablagerung
= gefahrdrohende Menge
bei normaler Raumhöhe
Arbeitswissenschaft
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203
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Beispiele für explosionsfähige Stäube
- Getreide,Kaffee,Kakao,Stärke,Waschmittel,Holzstaub,Kohlestaub
usw.
Staubart
Zündenergie mJ
Getreide
Maisstärke
Polystrol
Braunkohle
30
20
15
25
(Reiben,Schlagen,Schleifen bis 200 J /Schlag)
Explosion durch Motor
Explosion Spraydose
Explosion Fett
Arbeitswissenschaft
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204
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Kennzeichnung explosionsgefährdeter Bereiche
EX
Ex-geprüfte Betriebsmittel
Ex-Stoffe
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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205
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7.5. Elektrosicherheit
Unfallstatistik (Berufsgenossenschaft Feinwerktechnik/Elektrotechnik 1998)
1981 :
920
1985 :
940
1990 :
870
1992 :
910
1995 :
844
1998 :
620
Tödliche Stromunfälle in Bundesrepublik
Hauptunfallursachen
• Körperschlüsse mit elektrischen Betriebsmitteln
• Isolationsschäden
• schadhafte Schutzabdeckungen
• fehlende und vertauschte Schutzleiter
• Arbeiten unter Spannung oder in Nähe spannungsführender Teile
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Statistik Elektrounfall - „komnventionellerArbeitsunfall“
Von 1000 Arbeitsunfällen : 2,5 tödlich
Von 1000 Wegeunfällen : 6 tödlich
Von 1000 Elektrounfällen : 28 tödlich
1. Unkenntnis
2. Abstumpung gegenüber Gefahr
Ursachen
3. Außerachtlassen von Sicherheitsregeln
4. Verhaltensfehler
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7.5.1 Elektrounfall
Infolge Berührung spannungsführender Teile wird
der menschliche Körper teilweise oder vollständig
in den elektrischen Stromkreis eingeschlossen
Mechanismus prinzipiell mit Körperschäden
verbunden
Jeder Elektroverunfallte ist in die Kategorie
Schwerverletzte einzuordnen
=
anzeigepflichtig
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7.5.2 Physiologie der elektrischen Durchströmung des Herzens
Bioelektrischer Reizmechanismus
des Herzens
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Einwirkungsbereich des elektrischen Stromes >
Entspannungs- Füllphase)
300 ms (Diastolenbereich =
Gefahr der Initialisierung von Extrasysteolen = Kammerflimmern
Max. 3 Minuten ohne irreversible Schäden
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Störung EKG infolge Einwirkung
des elektrischen Stromes
Kammerflimmern kann
bis 24 h nach Stromeinwirkung auftreten !!!!!!
EKG-Aufnahme (Notfall)
Defibrillator
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7.5.3 Theorie der elektrischen Durchströmung des Körpers
UB Berührungsspannung (max. Unetz )
U
B
I 
B R R
M Ü
Berührungsstrom
RM komplexer Körperwiderstand
RÜ Übergangswiderstand an Berührungsflächen
Komplexer Körperwiderstand
R R R R
M
H1 K
H2
RH! Hautwiderstand Eintrittsstelle
RK Körperinnenwiderstand
RH2 Hautwiderstand Austrittsstelle
Körper = elektrobiologischer Leiter verschiedener Elektrolyte mit unterschiedlichen 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. Stromstärke
2. Stromweg
3. Einwirkungsdauer
4. Frequenz
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Zu Stromstärke
Wirkungsbereiche von Wechselstrom 220 V, 50/60 Hz ( IEC-Report 479)
Physiologische Reaktionen
Bereich 1
0 - 0,5 mA
Bereich 2
Bereich 3
0,6 - 25 mA
26 - 80 mA
- keine Reaktion - bis 10 mA keine
- Empfundungs- physiol.Reaktion
schwelle >0,5mA - Loslaßgrenze
10 - 15 mA
(max.30 mA)
Bereich 4
> 80 mA
C1 : 10% Flimmern
C2 : 20%
C3 : 50%
Ab 30 ms akute
Oberhalb 15 mA Flimmergefahr
Flimmergrenze
(Vorhöfe)
Tödlicher Bereich
Muskelkontraktion Atemstillstand
Beklemmungsgef. Strommarken
Atembeschwerden Herzstillstand
Bewußtlosigkeit
Ab 2A: Gewebeverkochung,Nierenversagen,Platzen
Blutkörperchen
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Arbeitswissenschaft
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Wirkungsbereiche für Gleichstrom nach IEC-Report 479
Kapazitiver Widerstand
Xc 
1
C
Kapazitiver Widerstand sinkt mit
wachsender Frequenz
Elektrophysiologische Reizwirkungen bei Gleichstrom geringer
Stromstärkebereiche verschieben sich nach oben bei analogen
physiologischen Reaktionen auf den Menschen
Bereich 1
Bereich 2
0 - 2 mA
2 - 80 mA
Bereich 3
81 mA - 3 A
Bereich 4
>4A
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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
+
Gestaltung des Arbeitssystems
500
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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
Phobie,Schreck,Reiz
Verstärkte Schweißbildung
9
Flüssigkeit füllt Poren aus
RH in kOhm
Elektrodenfläche vergößtert
Stromdichte erhöht sich
1
100
JOULSCHés Gesetz
700
UB in V
Q  0,24 I 2  R  t
•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 V
Wechselstrom: 25 V
DIN VDE 0413 Teil 1
Isolation
• Isolationswiderstände
Schutz- und Funktionskleinspannungen : 0,25 MOhm
TN,TT,IT-Netze < 500 V
: 0,5 MOhm
>500 V
: 1,0 MOhm
•Prüfung von Isolierstoffen (Frequenz,Zeit,Spannung)
Umhüllung/Kapselung
DIN 4050, VDE 710
Berührungs-,Fremdkörper-,Wasserschutz
= IP-Schutzgrade
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DIN VDE 0470, DIN VDE 0106, VDE 0100 T.410
Abdeckung
Fingersicher,Handsicher (IP2X IP3X)
Abdeckung Niederspannungsverteilung
Tücher und Kappen zum Abdecken von Leitungen und Isolatoren
Sonderkennzeichen für isolierende
Schutzvorrichtungen
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Sicherheitsabstände
DIN 31991 Teil1
Verhindern Erreichen der Gefahrenzone
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2. Schutz gegen indirektes Berühren
Wechselspannung: 50 V
Gleichspannung: 120 V
Standortisolierung
DIN VDE 100,Teil 410, DIN VDE 0413, DIN 43780
DIN 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
r
- Abstände zu i n Erde stehenden Bauelementen
h= 2,5m , r = 1,25 m (Ergonomie)
h
Schutzisolierung
• 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
Schutzkleinspannung
Medizingeräteverordnung, DIN VDE 100,Teil 410
Wechselspannung < 50 V
Gleichspannung < 120 V
• Erzeugung Sicherheitstransformator (Trennung Netz-Verbraucher)
• Leistungsaufnahme setzt Grenzen
• Medizintechnik
Laser,Reizstrom, Hochfrequenz-Chirurgie,
• Servicegeräte
Lötkolben, Meßgeräte
Bsp. Kombination Schutzisolierung-Kleinspannung
Schutztrennung
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
Schutzerdung
• alle nicht zum Betriebsstromkreis gehörenden leitfähigen Teile der Betriebsmittel werden über Schutzleiter gegen Erde betrieben
• Fehlerfall: Fehlerstrom erzeugt Spannungsabfall am Erder; ab 65 V Berührungsspannung spricht Stromsicherung an
Nullung
Fehlerstrom über Neutralleiter (PEN-Leiter: Nullleiter+ Erdleiter) ;
• Fehlerfall: bei Körperschluß fließt Strom vom Außenleiter über den Körper
des Gerätes zum Neutralleiter (PEN)= Kurzschluß Nulleiter-Hauptleiter
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 und
abfließenden 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 mA
Abschaltzeit : 0,04s; maximal 0, 2 s
FI-Schalter müssen auch wirksam werden, wenn Nulleiter bzw.
mehrere Außenleiter ausgefallen sind
Ausführungsvarianten von FI-Schaltern
FI-Schalter bis 250 A
Test-Taste
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
u.a.
• 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
Form der Revisionen
Aktenkundiger Nachweis
Revisoren
Elektrofachkraft : •Fachliche Qualifikation für Errichten,Ändern und Instantsetzen
elektrotechnischer Anlagen
• Nachweis der Fachverantwortung (Pflichtübertragung)
Achtung : elektrotechnisch unterwiesenes Personal keine
Elektrofachkraft !!
Autorisierte Prüfanstalten
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Fachbereich Wirtschaftswissenschaften
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Arbeitswissenschaft
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Fachbereich Wirtschaftswissenschaften
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Prof. Dr. H. Lindner
Elektrische Anlagen und Betriebsmittel sind prinzipiell bei
Errichtung, Änderung, Instandhaltung
einer Revision zu unterziehen
Arbeitswissenschaft
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Fachbereich Wirtschaftswissenschaften
233
Prof. Dr. H. Lindner
Schutzklasse I
(mit Schutzleiter)
• Anschlußleitung
• Betriebsmittel
Schutzklasse II
(Ohne Schutzleiter)
Prüfverfahren
• Anschlußleitung
• Betriebsmittel
Prüfumfang
Sichtprüfung
• erkennbare
Schäden
• Leitung,Steckverbindung
• Gehäuse
• Zugentlastung
• Biege-Knickschutz
Schutzleiterprüfung
• Durchgang Anschluß-Verbindung
IsolationsWiderstandPrüfung
< 1 Ohm
-
• Widerstandsmessung
mit Leiterbewegung
• DINVDE 0105/Teil1
07.83
• Isolationsmessung
> 1000 Ohm/V
> 2 MOhm
• DIN VDE 0105/Teil1
07.83
• Betriebsstromkreis
gegen berührbare
Metallteile
Funktionsprüfung
Arbeitswissenschaft
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Fachbereich Wirtschaftswissenschaften
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Prof. Dr. H. Lindner
Prüffristen
Arbeitswissenschaft
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Fachbereich Wirtschaftswissenschaften
234
Prof. Dr. H. Lindner
Arbeitswissenschaft
Hochschule Mittweida
University of Applied Sciences
Fachbereich Wirtschaftswissenschaften
235
Prof. Dr. H. Lindner
Arbeitswissenschaft
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Fachbereich Wirtschaftswissenschaften
236
Prof. Dr. H. Lindner
Betriebsmittel
Prüffrist
Elektrohandwerkszeug
6 Monate
Fertigungseinrichtungen
2 Jahre
Ortsfeste Betriebsmittel
4 Jahre
FI- Schutzschalter
6 Monate
PC + Peripherie
2 Jahre
Arbeitswissenschaft
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