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Der stark ladungserzeugende Prozess des Versprühens von Wasser ist, wenn er in explosionsgefährdeten Bereichen erfolgt, sicherheitstechnisch zu bewerten. Zur Prävention elektrostatischer Zündgefahren sind die Grenzwerte der Flüssigkeitsstrahler und Behälterabmessungen, die in der nationalen technischen Regel für Gefahrstoffe 727 und in der internationalen technischen Spezifikation IEC TS 60079 32 1 angegeben sind, einzuhalten. Die Grenzwerte resultieren aus den Leistungsgrenzen der Flüssigkeitsstrahler und den Behältern der damaligen Untersuchungen. Ob eine Überschreitung der Grenzwerte eine elektrostatische Zündgefahr darstellt, ist ungeklärt. Der technische Fortschritt verlangt nach einer Klärung dieser Wissenslücke. In dieser Arbeit werden die bisherigen Messwerte, Erkenntnisse und Grenzwerte aus einschlägiger Literatur zusammengefasst und ein neuer Ansatz der sicherheitstechnischen Bewertung beschrieben. Um an Messwerte an Wasserstrahlen und sprühnebeln aus der Literatur anzuschließen, erfolgten Messungen der elektrischen Feldstärke. Zur Verifizierung dieser Messtechnik diente die Messung des Raumpotentials. Der gegenseitige Vergleich zeigt die Eignung und Einsatzbeschränkungen der Messtechniken. Beim Versprühen von Wasser treten geladene Tropfen entgegengesetzter Polarität auf. Es wurde bestätigt, dass bei Messungen der elektrischen Feldstärke durch das Messprinzip des Feldstärkenmessgerätes eine Mittelung der geladenen Tropfen stattfindet. Dadurch können unwissentlich die maximalen Werte der Aufladung der Tropfen unerkannt bleiben. In Zusammenarbeit mit einem nationalen Interessentenkreis wurden Messungen bei grenzwertüberschreitenden Parametern in leitfähigen geerdeten Behältern bis 44 m³ und ohne räumliche Begrenzung durchgeführt. Basierend auf der Auswertung der Messungen wurden die Parameter identifiziert, die den Prozess der Ladungstrennung maximieren. Ferner kann, in Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit des Wassers, den auftretenden Prozessen der Ladungstrennung eine Polarität und Höhe der Aufladung der Tropfen zugeordnet werden. Daraus lässt sich der dominierende Prozess der Ladungstrennung ableiten. Aus Berichten der Industrie ist bekannt, dass beim Aufprall von Wasser ein blaues Leuchten auftreten kann. Die dafür notwendigen Parameter wurden identifiziert und die elektrostatischen Zündgefahren untersucht. Das Ergebnis der sicherheitstechnischen Bewertung dieser Arbeit erlaubt, unter Beachtung der beschriebenen Parameter der Messungen, eine Überschreitung der aktuell geltenden Grenzwerte, ohne dass eine elektrostatische Zündgefahr zu erwarten ist., PTB-Bericht Diss-1

PTB-Bericht MA-100, Der Prozess des Versprühens der hoch leitfähigen Flüssigkeit Wasser gilt als stark ladungserzeugend. In explosionsgefährdeten Bereichen ist die von Wasserstrahlen und -sprühnebeln ausgehende elektrostatische Zündgefahr sicherheitstechnisch zu bewerten. Grenzwerte der Flüssigkeitsstrahler und Behältermaße sind in der TRGS 727 und der IEC TS 60079-32-1 angegeben und dienen der Prävention elektrostatischer Zündgefahren. Die Grenzwerte stammen primär aus den im Jahre 1983 von L. Post et al. angestellten Messungen und entsprechen den damaligen Leistungsgrenzen der Flüssigkeitsstrahler und den verwendeten Behältern. Es ist ungeklärt, ob die Überschreitung der Grenzwerte eine elektrostatische Zündgefahr darstellt. Um dem technischen Fortschritt zu genügen, ist eine Klärung der Wissenslücke notwendig. Ziel des Projektes ist es, die Parameter zu identifizieren, die den Prozess der Ladungstrennung maximieren und zu ermitteln, welchen Einfluss die räumliche Begrenzung des Behälters aufweist. Dafür potenziell geeignete Messtechniken sind auf ihre Eignung in Wassersprühnebeln hin zu prüfen und deren Einsatzbeschränkungen zu bestimmen. Anhand der Messungen elektrostatischer Größen ist die folgende Fragestellung zu beantworten: Ergeben sich elektrostatische Zündgefahren beim Versprühen von Wasser in explosionsgefährdeten Bereichen, wenn die dafür aktuell geltenden Grenzwerte der Flüssigkeitsstrahler und Behältermaße überschritten werden? Zunächst erfolgten Messungen in einem 1 m³ Behälter, der als Modellanordnung diente. In Absprache mit den Kooperationspartnern konnten die Messungen auf mittelgroße Behälter mit einem Volumen von bis zu 44 m³ ausgeweitet werden. Auf Grundlage der durchgeführten Messungen wurde die sicherheitstechnische Bewertung durchgeführt. Aus dieser sicherheitstechnischen Bewertung resultiert, dass der aktuell geltende Grenzwert des Pumpendrucks der Flüssigkeitsstrahlerüberschritten werden darf, ohne das direkt eine elektrostatische Zündgefahr besteht.

PTB-Mitteilungen. Band 126 (2016), Heft 1. ISSN 0030-834X