Hochschule Mittweida

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University of Applied Sciences

Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

Arbeitswissenschaft

Prof. Dr. H. Lindner171

7. Arbeitssicherheit




Arbeitswissenschaft


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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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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Prof. Dr. H. Lindner176a

-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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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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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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Prof. Dr. H. Lindner185c




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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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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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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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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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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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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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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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§ 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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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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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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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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= 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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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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• 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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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)




Arbeitswissenschaft


SicherheitsabständeSicherheitsabstände DIN 31991 Teil1

Verhindern Erreichen der Gefahrenzone




Arbeitswissenschaft


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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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

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