Damit die Funkquelle nicht zündelt

Vom schnelleren drahtlosen Datenaustausch profitieren auch die Betreiber chemischer Anlagen. Um jedoch in gas- oder staubförmiger und somit explosionsgefährlicher Umgebung ein Wireless-System oder eine Funktechnik einsetzen zu können, braucht es einer im Sinne des Explosionsschutzes sicheren Technologie. Da diese zugleich bescheinigbar sein muss, stellt sich die Frage, ob es möglich ist, die beiden Bereiche Wireless-Systeme/Funktechniken und Explosionsschutz hinsichtlich ihrer notwendigen Zulassung zu kombinieren.

Grundsätzlich gilt: Kommunikation über Funk in explosionsgefährdeten Bereichen durchzuführen und dort auch die zurzeit viel diskutierten RFID-Techniken einzusetzen, ist möglich. Zu beachten sind dabei die nun internationalen anerkannten explosionstechnischen Grenzwerte, wobei gegebenenfalls die anzuwendenden Fehlerfallbetrachtungen zu berücksichtigen sind. Zurzeit sind die Grenzwerte in der IEC 60079–0 enthalten. Die dort aufgeführten Werte können sich jedoch noch verändern.

Alle Prüfstellen sollten sich bald an diesen Grenzwerten orientieren. Die Explosionsschutz-Zertifizierungsstelle der Dekra EXAM GmbH in Bochum hat dies seit April 2006 umgesetzt. Damit bekommen die Hersteller von explosionsgeschützten Betriebsmitteln mit Senderbestandteilen, etwa Bluetooth, ein Gerät zertifiziert, das aus diesem technischen Aspekt längerfristig auf dem Markt Bestand haben wird.

Sobald sich Teile einer Wireless-Einrichtung innerhalb des Bereiches einer explosionsfähigen Atmosphäre (so genannter Zonenbereich) befinden (IEC 60079–0) oder Teile dieser Einrichtung, etwa Antenne oder Antennenstrahlrichtung, in diesen Bereich einwirken, müssen diese sicherheitstechnisch betrachtet und zugelassen sein.

Es erscheint bei den meisten Funkmodulen sinnvoll, die DC-Versorgungsleistung so zu begrenzen, dass die Forderungen des Explosionsschutzes hinsichtlich Erwärmung und Grenzwertbetrachtung eingehalten werden. Mit einzubeziehen ist auch der Antennengewinn.

Die aktuelle deutsche Frequenznutzung setzt den Rahmen für die hier betrachteten Wireless-/Funktechniken. Dabei handelt sich um relativ niedrige Sendeleistungen, in der Regel zwischen 10 und 250 mW, bei einzelnen Anwendungen wie RFID auch bis 1 W. Aber auch spezielle Funktechniken mit bis zu 2W/4W, beispielsweise Tetra- oder Tetrapol-Funkdienste, werden genutzt.

Damit die beiden Bereiche Wireless/Funk und Explosionsschutz kombiniert werden können, bedarf es einer Zulassung. Bei explosionsfähiger Atmosphäre wird nach Zonen oder Kategorien unterschieden (siehe Kasten nächste Seite).

Das Beispiel eines Tetra-Handsprechfunkgerätes soll verdeutlichen, wie die Zulassung einer Funkeinrichtung geschrieben wird: Da es in einem chemischen Betrieb zum Zuge kommen soll, wird der Einsatzbereich als Kategorie 2G eingestuft und es erfolgt eine genauere Anforderung durch den späteren möglichen Benutzer auf Ex ib IIC T4 bei einem Umgebungstemperaturbereich von -20 °C bis +60 °C. Der Einsatz des Funksystems in diesem Bereich erfordert zudem eine Baumusterprüfbescheinigung, die auch die speziellen Anforderungen des Einsatzortes berücksichtigt. Eine mögliche Klassifizierung hieße: 2G Ex ib IIC T4.

Diese Baumusterprüfbescheinigung kann als Typzulassung durch eine benannte Stelle der Atex-Richtlinie erstellt werden, nachdem die technischen Randbedingungen des Funkgerätes geprüft wurden. Gleichzeitig braucht der europäische Hersteller oder Inverkehrbringer des Tetra-Funkgerätes ein sogenanntes Atex-Audit. In diesem wird die Eignung der Prozesse für die Fertigung oder für das Inverkehrbringen des Geräts überprüft und in Form eines Audit-Berichts dokumentiert. Nach erfolgreichem Audit kann der Hersteller das Gerät mit einem CE-Zeichen versehen. Bei der Dekra EXAM GmbH wäre es die Kennnummer 0158. Erst mit dieser Kennzeichnung des Funkgerätes, ergänzt um einige notwendige Kennzeichnungen hinsichtlich der Bauartanforderungen, kann das Funkgerät dann in dem vom Betreiber gewünschten Bereich eingesetzt werden.

Dieses Verfahren ist auch beim nachträglichen Einbau einer Wireless-Technik in ein bereits zugelassenes Gerät zu beachten.

Neben diesem europäischen Weg findet auch das internationale Bescheinigungssystem IECEx Beachtung. Dieses arbeitet zwar mit den neuen Begriffen EPLs, setzt aber auch damit die schon hier beschriebene Struktur aus der Atex-Richtlinie um.

Dipl.-Ing. Rudolf Hauke, Dekra EXAM GmbH, Bochum

Zulassung je nach Zone nötig

Eine explosionsfähige Atmosphäre besteht aus einem explosionsfähigen Gemisch von Gasen, Dämpfen, Nebeln oder Stäuben mit Luft einschließlich üblicher Beimengungen unter atmosphärischen Bedingungen. Erfolgt eine Zündung, so pflanzt sich eine Reaktion selbstständig fort. Als atmosphärische Bedingungen gelten hier Drücke von 0,8 bar bis 1,1 bar und Gemischtemperaturen von -20 °C bis +60 °C. Dies ist besonders bei der Anwendung der Grenzwerte wichtig, denn oberhalb von +60 °C gibt es zurzeit keine bestimmten Grenzwerte.

Gezündet werden kann diese explosionsfähige Atmosphäre etwa durch

Um die Zündung einer explosionsfähigen Atmosphäre zu verhindern, werden – je nach Gefährlichkeit der explosionsfähigen Atmosphäre – angepasste Maßnahmen gefordert.