Sichere Erdung von Tankwagen

Erdungstestgerät EKX-4 zur Erdung von Tankwagen

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Bei der Beladung von Tankwagen besteht aufgrund der hohen Füllgeschwindigkeiten jederzeit die latente Gefahr der elektrostatischen Aufladung des Materials, der Förderleitungen oder auch des Tankwagens selbst. Deshalb sollte mit einer sicheren Erdung des Tankwagens einer zündfähigen Funkenentladung in explosionsgefährdeten Atmosphären vorgebeugt werden.

Dieser Artikel erklärt Ihnen, was Sie bei der Erdung des LKW bedenken sollten, welche Normen und Vorgaben in Deutschland zu beachten sind und wie die Best-Practice aussieht.

Was führt zu elektrostatischer Aufladung bei der Beladung von Tankwagen?

Während der Befüll- und Entleerprozesse des LKW kommt es häufig zu einer elektrostatischen Kontaktaufladung. Aufgrund der hohen Fördergeschwindigkeiten des flüssigen oder festen Materials ergeben sich sehr kurze Kontaktzeiten mit den umgebenden Rohrleitungen und Behältern. Hierbei findet ein Elektronenaustausch zwischen diesen Komponenten statt.

Aufgrund der hohen Fördergeschwindigkeit haben die Elektronen jedoch keine Zeit, wieder zu Ihrem Ausgangspunkt zurück zu gelangen. Nach und nach steigert sich die Anzahl der Elektronen auf dem Material mit höherer Elektronenbindungskraft, während die Anzahl auf dem anderen Material sinkt. Hierdurch ergeben sich unterschiedliche, elektrische Potenziale – es findet eine elektrostatische Aufladung statt.

Ist die elektrostatische Potenzialdifferenz zu groß, kann sich die angesammelte elektrische Energie in Sekundenbruchteilen in einem hochenergetischen Funken entladen. Die im Funken freiwerdende Energie ist oftmals ausreichend, explosionsgefährdete Atmosphären zu entzünden und dadurch zu schwerwiegenden Schäden an der Anlage und der Umgebung zu führen.

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Wie hilft die Erdung des Tankwagens, diese Gefahr zu bekämpfen?

Elektrische Energie kann sich immer dann ansammeln, wenn die Aufladerate die Ableitfähigkeit des Materials überschreitet. Das bedeutet konkret:

Ist leitfähiges Material vom Erdpotenzial isoliert und kommt es dort zu Kontaktaufladung, baut sich unweigerlich eine gefährliche elektrostatische Potenzialdifferenz auf, da die Energie nicht in ausreichender Geschwindigkeit und Menge abgeführt werden kann. Beispiele für potenziell gefährdete Bereiche sind die Kupplungen von Füllschläuchen, Rohrleitungen der Anlage oder auch der Behälter des LKW.

An dieser Stelle wird die Bedeutung der Erdung von LKW offensichtlich. Sind alle leitfähigen Bereiche mit einer guten Erdungsverbindung ausgestattet, ist die Geschwindigkeit der Ableitung höher als die der Aufladung. Dadurch kann sich die Energie nicht ansammeln – eine gefährliche Potenzialdifferenz und mögliche Funkenbildung wird somit effektiv vermieden.

Welche Vorgaben muss die Erdungsverbindung des LKW erfüllen?

All diese Variablen hinsichtlich deren Gefahrenpotenzial zu untersuchen ist sehr zeit- und kostenaufwändig. Glücklicherweise erleichtern Normen und Richtlinien den Betreibern von Tankwagenabfüllungen, die richtigen Maßnahmen für sichere Prozesse zu treffen. Sie beschreiben Arbeitsabläufe, geben Hinweise auf Best-Practice-Maßnahmen und schreiben die maximalen Ableitwiderstände vor. Zu beachten sind in hierbei insbesondere:

IEC 60079-32-1 (2013)

Explosionsgefährdete Atmosphäre – Leitfaden

TRGS 727 (2016)

Vermeidung von Zündgefahr infolge elektrostatischer Aufladungen

Sie empfehlen, vor jeder Tätigkeit wie beispielsweise dem Öffnen der Deckel oder dem Anschließen von Rohren und Schläuchen, eine sichere Erdungsverbindung herzustellen.

Grundsätzlich kann die elektrostatische Erdung unüberwacht ausgeführt werden, beispielsweise durch ein einfaches Erdungskabel mit Zange. Allerdings weisen die Normen explizit auf eine automatische Überwachungseinrichtung für die Erdverbindung hin, um den bestmöglichen Schutz für die Mitarbeiter und die Anlage zu gewährleisten.

Zudem wird ein maximaler Ableitwiderstand zum Erdpotenzial von 1 MOhm (10^6 Ohm) festgelegt. Dieser Widerstand zwischen LKW und dem Erdungspunkt muss zu jedem Zeitpunkt des Prozesses eingehalten bzw. unterschritten werden, um potenziell gefährliche Aufladungen zu verhindern.

Was sieht die Best-Practice für die Erdung von Tankwagen aus?

Welche Art der Erdung alle Anforderungen erfüllt und damit als Best-Practice angesehen wird, ist abhängig von der Art des Tankwagens. Hierbei sind folgende Typen zu unterscheiden:

  1. Bottom-Loading-Tankwagen

    Bei dieser modernen Bauart erfolgt die Befüllung über Schlauch-Kupplungen im unteren, seitlichen Bereich des LKW. Die Flüssigkeiten werden mit hoher Geschwindigkeit, typischerweise mit ca. 2500L/min, in die Tankkammern gefüllt.

    Um eine Überfüllung zu verhindern und gleichzeitig die Erdung sicherzustellen sollte ein Kombigerät, wie beispielsweise das TIMM EUS-2, verwendet werden. Diese Überfüllsicherungen werden über genormte Stecker an den Tankwagen angeschlossen um die Erdung zu überwachen und gleichzeitig die Füllstandssensoren der Kammern auszulesen.

    Diese Geräte werden in die Anlagensteuerung eingebunden und können so im Gefahrenfall den Arbeitsprozess stoppen, um eine Bersten der Tankkammern und elektrostatische Aufladung zu verhindern.

  2. Top-Loading-LKW

    Erfolgt die Befüllung des Tankwagens durch Deckel auf der Oberseite des Tanks, kommt eine Erdungsüberwachung ohne zusätzliche Überfüllsicherung zum Einsatz. Allerdings gilt auch hier, dass eine Verriegelungsfunktion bei unzureichender Erdungsverbindung notwendig ist, um die Best-Practice-Anforderungen zu erfüllen.

    Bei einer einfachen Erdungsverbindung mittels Kabel und Zange besteht jederzeit das Risiko, dass es zu einem unbemerkten Kabelbruch oder anderweitiger Beeinträchtigung der Ableitfähigkeit gekommen sein kann. Diese latente Gefahr wird hierdurch effektiv ausgeschlossen.

    Zusätzlich zur automatischen Abschaltung verfügen Best-Practice-Erdungsgeräte, wie das Erdungstestgerät EKX-4, über eine Objekterkennung, die Manipulationen des Gerätes oder des Erdungskreises ausschließen. Diese Geräte messen die elektrischen Eigenschaften des angeschlossenen Objektes und überprüfen, ob die Werte plausibel für einen LKW sind.

    Hierdurch ist es für den Anwender nicht möglich, die Zange verbotenerweise an einem leitfähigen Punkt der Anlage anzuschließen, um das System zu überbrücken oder auf Dauerfreigabe zu stellen. Eine Befüllfreigabe wird nur erteilt, wenn der Tankwagen ordnungsgemäß geerdet ist.

Sie sind sich unsicher, ob in Ihrem Anwendungsfall eine elektrostatische Erdung notwendig ist? Oder Sie wollen Genaueres über die Best-Practice erfahren? Sprechen Sie gerne unser Expertenteam an. Wir freuen uns darauf, Ihnen weiterzuhelfen.