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Fragen und Antworten 7. Welche Gaskonzentration soll erkannt werden? Überwacht werden sollen verschiedene Gase unter verschiedenen Bedingungen und für verschiedene Anwendungen, entweder zur Einhaltung der Grenzwerte am Arbeitsplatz oder zur Erkennung von austretendem Gas entsprechend den internationalen Normen. BASISKONZEPTE Die Konzentration kann auf unterschiedliche Art und Weise angegeben werden. Am häufigsten werden folgende Verfahren verwendet: 1­ % Volumenzusammensetzung: Das Volumenverhältnis einer Verbindung im Verhältnis zur Summe der Volumen aller Verbindungen einer Mischung vor dem Mischen. Umrechnung: 1 vol%= 10.000 ppm 2. Massenkonzentration (mg/m+ 3 ): Dies ist das Verhältnis der Masse eines Elements zum Volumen der Mischung. Umrechnung bei 20 °C und 1 at: mg/m³ = (ppm) (Molekulargewicht der Zusammensetzung in Gramm)/24,04 3. ppm (Teile pro Million): Dies ist die Anzahl der Verbindungen auf 1 Million Teile der Gasmischung. 4. UEG: Dies gilt nur für niedrige Konzentrationen von brennbaren Gasen und steht für untere Zündgrenze. Dies ist die Volumenzusammensetzung eines brennbaren Gases in der Luft. Unterhalb dieses Grenzwerts wird keine explosive Atmosphäre gebildet. Konzentrationen für die Gaserkennung werden in % UEG ausgedrückt. Mit anderen Worten, es ist das Volumenverhältnis des Gases zum UEG. Details zu Gaseigenschaften mit UEG­Werten finden Sie unter: http://www.cdc.gov/niosh/npg/pdfs/2005­149.pdf Brennbare Gase können sehr verschiedene UEG­Werte haben und verschiedene Institutionen haben verschiedene Werte festgelegt. Typische Werte sind: GAS UEG GAS UEG Ammoniak 15 % Kohlenmonoxid 12,5 % Butan 1,9 % Isobutan 1,8 % Flüssiggas 1,9 % Wasserstoff 4 % Methan 5,0 % >Benzin 1,4 % Toluen 1,1 % Propan 2,1 % 5­ TWA: Erlaubte Grenzwerte (PELs), empfohlene Grenzwerte (RELs) und maximale Arbeitsplatzkonzentrationen (TLVs) sind Grenzwerte, die für die meisten Menschen, die einem chemischen Stoff 8 Stunden /Tag und 40 Stunden /Woche sowie 50 Wochen /Jahr ausgesetzt sind,
Murco Limited 114a Georges St Lower Dun Laoghaire, Co. Dublin. Ireland Tel: +353 1 284 6388 Fax: +353 1 284 6389 Email: [email protected] www.murco.ie während der Lebensarbeitszeit ungefährlich sind. Diese Grenzwerte werden oft als gewichtete Langzeitexpositionen (TWA) bezeichnet. 6­ STEL: Der kurzfristige Expositionsgrenzwert schwankt in den verschiedenen Ländern je nach Stoff und gilt für 10 – 15 Minuten Exposition. ERKENNUNGSKONZENTRATIONEN Welche Konzentrationen erkannt werden sollen, hängt von dem beabsichtigten Zweck ab: Gewährleistung der Arbeitssicherheit oder Erkennung eines Gasaustritts a­ Arbeitssicherheit: Im Allgemeinen legen Vorschriften und Normen zum Arbeitsschutz fest, dass Gase mit den als zeitgewichteter Durchschnitt ausgedrückten Konzentrationen überwacht werden. Dabei wird zwischen Langzeitexposition (TWA) über 8 Stunden und Kurzzeitexposition (10 Minuten) unterschieden. Jedes Land legt eigene Grenzen fest, in der Regel mit Bezug auf offizielle Werte anderer Länder. In Europa versucht die EG, einen Normensatz von Bezugswerte zu erstellen, und die Richtlinie 2000/39/EG der Kommission enthält eine erste Liste der Arbeitsplatz­Grenzwerte. Die Richtlinie schreibt vor, dass die Mitgliedsstaaten nationale Arbeitsplatz­Grenzwerte festlegen, wobei die Werte der Europäischen Gemeinschaft berücksichtigt werden. Die Europäische Kommission für Normung (CEN) arbeitet zurzeit an einer Norm zur Bewertung der Expositionen am Arbeitsplatz. Viele Länder der Welt beziehen sich beim Festlegen der Werte auf die Grenzwerte der britischen Gesundheits­ und Arbeitsschutzbehörde (Workplace Exposure Limit WELs der UK Health and Safety Executive Occupational Exposure Limits) oder auf die MAK­Werte der Deutschen Forschungsgemeinschaft. In den USA werden die Werte von der OSHA (Occupational Safety and Health Administration, US Department of Labour), dem NIOSH (National Institute for Occupational Safety, Health­ US Dept of Health and Human Services) und ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists) festgelegt. Tabelle 1. Liste der Expositionskonzentrationen ACGIH – OSHA­ NIOSH­ DFG­ Gas in ppm UK­WEL TLV PEL REL MAK 8 Stunden 8 Stunden 10 Stunden 8 Stunden 8 Stunden Ammoniak 25 50 25 25 20 Kohlendioxid 5.000 5.000 5.000 5.000 5.000 Kohlenmonoxid 25 50 35 30 30 Wasserstoff Erstickend Schwefelwasserstoff 10 ­ ­ 5 10 Halogenierte Kohlenwasserstoffe z. 1.000 B. R­22 ­ 1.000 ­ 500 Kohlenwasserstoffe z. B. Methan, Propan, Butan ­ ­ 600 (Butan) ­
1.000 Murco Limited 114a Georges St Lower Dun Laoghaire, Co. Dublin. Ireland Tel: +353 1 284 6388 Fax: +353 1 284 6389 Email: [email protected] www.murco.ie (Anleitung zu Expositionsgrenzwerten an Arbeitsplätzen – zusammengestellt von ACGIH www.acgih.org und EH40­Health & Safety Executive UK) (weitere Informationen siehe International Programme of Chemical Safety: und Abschnitt 6.3 mit Ammoniak­Expositionsgrenzwerten weltweit http://www.inchem.org/documents/hsg/hsg/hsg037.htm#SectionNumber:6,1) b. Gaserkennung: Eine typische Branche, in der die Gaskonzentrationen erfasst werden, ist der Bereich Klima­ und Kühlanlagen. In diesem Fall ist die Position eindeutiger. Beispielsweise legt ASHRAE in den USA die Langzeitgrenzwerte (TLVs) als geeigneten maximalen Alarmgrenzwert für Gasdetektoren fest. Die meisten Normen sind jedoch von der ISO 5149 abgeleitet und deshalb ähnlich. In Europa legt die EN 378/2000 “Praxisgrenzen” für den maximalen Alarmgrenzwert fest. Diese “Praxisgrenzen” basieren auf verschiedenen Kriterien. Bei halogenierten Kohlenwasserstoffen wird die Hälfte der Konzentration, die zur Erstickung aufgrund der Sauerstoffverdrängung führen kann, als Grundlage genommen, oder die Konzentration, die narkotische oder herzsensibilisierende Wirkungen aufweist. In der Regel sind dies Konzentrationen von 7 bis 8 % (70­80.000 ppm); das heißt: R­407C 8 %, R­404A 11 %. Für brennbare Gase werden 20 % der unteren Zündgrenze angesetzt. Bei toxischen/brennbaren Gasen (z. B. Ammoniak) bezieht sich die Praxisgrenze auf die toxikologischen und Entflammbarkeitseigenschaften. Bei Ammoniak liegt der untere Alarmgrenzwert bei maximal 500 ppm und der obere Grenzwert bei maximal 30.000 ppm. WELCHE GASKONZENTRATION KANN ERKANNT WERDEN? Wir möchten Leckagen möglichst zeitig erkennen und gleichzeitig die Gesetze und Richtlinien einhalten. Die normalen Verfahren in der Industrie führten zu typischen Erkennungsbereichen für verschiedene Zwecke. Im Folgenden fassen wir diese mit einer geeigneten Sensorart und den typischen Sollwerten für das Alarmrelais zusammen. Die Anforderungen sind von Land zu Land unterschiedlich. Die Überwachungseinrichtung kann den Alarm für jeden beliebigen Wert innerhalb des Bereiches einstellen. b Bereich in ppm Zweck Sensorart Sollwerte (ppm) Niedrig Hoch Ammoniak 0­100 Exposition am Arbeitsplatz Elektrochemischer Sensor 25 35 0­1.000 Gaserkennung Elektrochemischer Sensor 500 900 0­10.000 Gaserkennung – Hochalarm Halbleitersensoren 5.000 9.000 0­30.000 Gaserkennung – Hochalarm Katalytischer Sensor 3.000 28.000
Murco Limited 114a Georges St Lower Dun Laoghaire, Co. Dublin. Ireland Tel: +353 1 284 6388 Fax: +353 1 284 6389 Email: [email protected] www.murco.ie Kohlendioxid Exposition am Arbeitsplatz – Infrarotsensor Gaserkennung 5.000 9.000 Exposition am Arbeitsplatz – Halbleitersensoren Gaserkennung 500 900 0­50 % UEG Gaserkennung 20 % UEG 40 % UEG 0­5.000 ppm Exposition am Arbeitsplatz – Gaserkennung Halbleitersensoren Kältetechnische Anwendungen 1.000 2.000
0­10.000 Halogenierte Kohlenwasserstoffe 0­1.000 Kohlenwasserstoffe Katalytischer Sensor Murco Limited 114a Georges St Lower Dun Laoghaire, Co. Dublin. Ireland Tel: +353 1 284 6388 Fax: +353 1 284 6389 Email: [email protected] www.murco.ie