Wie deutsche Chemiebetriebe ATEX-Zulassungen für Sensoren beantragen und prüfen lassen

Das Wichtigste auf einen Blick

• Die ATEX Zulassung Sensoren richtet sich nach der Betriebssicherheitsverordnung und den ATEX-Richtlinien.
• Chemiebetriebe müssen ihre explosionsgefährdeten Bereiche in Zonen einteilen und geeignete Gerätekategorien auswählen.
• Die Zulassung erfolgt durch benannte Stellen, die die Konformität mit den ATEX-Anforderungen prüfen.
• BG RCI und DGUV bieten Regeln und Informationen für den Explosionsschutz und die Sensorauswahl.
• NAMUR-Empfehlungen unterstützen bei der praktischen Umsetzung von Schutzkonzepten und der Auswahl von Sensoren.
• Wiederkehrende Prüfungen und eine lückenlose Dokumentation sind für den sicheren Betrieb unerlässlich.

Explosionsgefährdete Bereiche in Chemiebetrieben: Zonen und Grundbegriffe

In Chemiebetrieben können brennbare Gase, Dämpfe oder Stäube explosionsfähige Atmosphären bilden. Die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) verpflichtet Betreiber, diese Bereiche zu identifizieren und in Zonen einzuteilen. Man unterscheidet Gas- und Staubexplosionsgefahren, jeweils in die Zonen 0, 1, 2 für Gase und 20, 21, 22 für Stäube.

Zone 0 bedeutet, dass die gefährliche Atmosphäre ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist. Zone 1 bedeutet, dass sie gelegentlich auftritt. Zone 2 bedeutet, dass sie nur selten und kurzzeitig auftritt.

Die Einteilung erfolgt auf Basis einer Gefährdungsbeurteilung. Dabei sind Stoffeigenschaften, Mengen, Freisetzungsquellen und Lüftungsverhältnisse zu berücksichtigen. Die BetrSichV verweist auf die ATEX-Richtlinien 2014/34/EU für Geräte und 1999/92/EG für den Arbeitsschutz. In Deutschland setzt die Explosionsschutzverordnung (11. ProdSV) die Geräterichtlinie um. Betreiber müssen einen Explosionsschutzdokument erstellen, das die Zoneneinteilung und die getroffenen Maßnahmen festhält.

Für die Auswahl von Sensoren ist entscheidend, in welcher Zone sie eingesetzt werden. Sensoren in Zone 0 müssen der Gerätekategorie 1G entsprechen, in Zone 1 der Kategorie 2G, in Zone 2 der Kategorie 3G. Für Staubbereiche gelten die Kategorien 1D, 2D und 3D.

Die Kategorie gibt an, welches Schutzniveau das Gerät bietet. Ein Sensor der Kategorie 1G ist so konstruiert, dass er auch bei seltenen Fehlern keine Zündquelle darstellt.

Die rechtlichen Grundlagen für den Explosionsschutz in Chemiebetrieben finden sich im Chemikaliengesetz und den zugehörigen Verordnungen. Eine Übersicht bietet das Gesetze im Internet - Gesetze / Verordnungen - Teilliste. Chemische Arbeitsstoffe sind oft der Auslöser für explosionsfähige Atmosphären.

Das bayerische Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit (LGL) informiert über Arbeitsschutz: Chemische Arbeitsstoffe und deren Gefährdungspotenzial.

Was eine ATEX-Zulassung für Sensoren umfasst: Gerätekategorien und Kennzeichnung

Die ATEX-Zulassung für Sensoren bestätigt, dass das Gerät den Anforderungen der Richtlinie 2014/34/EU entspricht. Sie ist für alle elektrischen und nichtelektrischen Betriebsmittel erforderlich, die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden. Die Zulassung umfasst eine Baumusterprüfung durch eine benannte Stelle sowie eine Konformitätsbewertung durch den Hersteller. Das Ergebnis wird durch die CE-Kennzeichnung und die ATEX-Kennzeichnung dokumentiert.

Die ATEX-Kennzeichnung eines Sensors enthält mehrere Angaben. Dazu gehören das CE-Zeichen, das Kennzeichen der benannten Stelle, die Gerätegruppe und die Gerätekategorie. Hinzu kommen die Explosionsschutzart, die Zündschutzart und die Temperaturklasse. Ein Beispiel: II 2G Ex ia IIC T4 Gb.

Diese Kennzeichnung zeigt an, dass der Sensor für Zone 1 geeignet ist, eigensicher (ia) ist, für Gase der Gruppe IIC (z. B. Wasserstoff) geeignet ist und eine maximale Oberflächentemperatur von 135 °C (T4) aufweist.

Die Gerätekategorien sind wie folgt definiert: Kategorie 1G/1D für Zone 0/20, Kategorie 2G/2D für Zone 1/21, Kategorie 3G/3D für Zone 2/22. Sensoren der Kategorie 1 müssen zwei unabhängige Schutzmaßnahmen haben, sodass auch bei zwei Fehlern keine Zündgefahr besteht.

Kategorie 2 erfordert eine Schutzmaßnahme für den Normalbetrieb und einen Fehler. Kategorie 3 bietet Schutz im Normalbetrieb.

Für die Auswahl ist auch die Temperaturklasse wichtig. Sie gibt die maximale Oberflächentemperatur an, die der Sensor erreichen darf, ohne die umgebende Atmosphäre zu entzünden. Die Klassen reichen von T1 (450 °C) bis T6 (85 °C). Chemiebetriebe müssen die Zündtemperatur der vorhandenen Stoffe kennen und die passende Temperaturklasse wählen. Sensoren mit hoher Eigenerwärmung sind kritisch.

Die Kennzeichnung muss dauerhaft und gut lesbar am Sensor angebracht sein. Bei kleinen Sensoren kann sie in der Betriebsanleitung und auf dem Typenschild erfolgen. Der Betreiber muss sicherstellen, dass nur Geräte mit gültiger ATEX-Zulassung installiert werden. Die Dokumentation der Zulassung ist Teil der Anlagenakte.

Ablauf der Zulassung und Prüfung: Unterlagen, Konformitätsbewertung, benannte Stellen

Die Zulassung eines Sensors für den Ex-Bereich durchläuft mehrere Schritte. Hersteller müssen zunächst die technischen Unterlagen erstellen, die alle relevanten Aspekte des Explosionsschutzes abdecken. Dazu gehören Konstruktionszeichnungen, Schaltpläne, Werkstoffnachweise, thermische Berechnungen und eine Risikoanalyse. Diese Unterlagen werden bei einer benannten Stelle eingereicht.

Benannte Stellen sind Organisationen, die von der EU-Kommission für die Durchführung von Konformitätsbewertungsverfahren nach ATEX benannt wurden. In Deutschland sind dies beispielsweise die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) oder TÜV SÜD. Die benannte Stelle prüft die Unterlagen und führt gegebenenfalls Tests durch. Bei erfolgreicher Prüfung stellt sie eine EU-Baumusterprüfbescheinigung aus. Diese Bescheinigung ist die Grundlage für die Konformitätserklärung des Herstellers.

Der Hersteller stellt dann die Konformitätserklärung aus und bringt die CE- und ATEX-Kennzeichnung an. Für Geräte der Kategorie 1 und 2 ist die Einbeziehung einer benannten Stelle zwingend. Für Kategorie 3 kann der Hersteller die Konformität selbst erklären, muss aber die technischen Unterlagen für die Marktüberwachung bereithalten.

In der Praxis bedeutet dies für Chemiebetriebe, dass sie beim Kauf von Sensoren auf die gültige ATEX-Zulassung achten müssen. Die Zulassung ist an das Baumuster gebunden. Änderungen am Sensor können die Zulassung ungültig machen. Der Betreiber muss die Zulassungsdokumente prüfen und archivieren.

Die Schritte im Überblick:

1. Hersteller erstellt technische Dokumentation und Risikoanalyse.
2. Auswahl einer benannten Stelle für die Baumusterprüfung.
3. Einreichung der Unterlagen und Muster bei der benannten Stelle.
4. Prüfung und Tests durch die benannte Stelle.
5. Ausstellung der EU-Baumusterprüfbescheinigung.
6. Hersteller stellt Konformitätserklärung aus und kennzeichnet das Produkt.
7. Betreiber prüft die Zulassung und dokumentiert sie.

Rolle von BG RCI, DGUV und der bayerischen Arbeitsschutzbehörden bei der Prüfung

Die Berufsgenossenschaft Rohstoffe und chemische Industrie (BG RCI) ist ein wichtiger Akteur im Explosionsschutz. Sie bietet branchenspezifische Informationen, Schulungen und Prüfungen an. Die BG RCI erlässt Unfallverhütungsvorschriften, die für Mitgliedsbetriebe verbindlich sind.

Dazu gehört die DGUV Vorschrift 1 "Grundsätze der Prävention" sowie spezielle Regeln für den Explosionsschutz. Die BG RCI unterstützt Betriebe bei der Gefährdungsbeurteilung und der Auswahl geeigneter Sensoren.

Die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV) fasst die Vorschriften und Regeln der Berufsgenossenschaften zusammen. Eine Übersicht bietet die DGUV - Prävention - Vorschriften, Regeln und Informationen. Diese Regeln sind für die Praxis des Explosionsschutzes unerlässlich.

Ergänzend steht ein Nachschlagewerk mit DGUV - Prävention - Themen A bis Z zur Verfügung, das auch Messgeräte-Sicherheit abdeckt.

In Bayern überwachen die Arbeitsschutzbehörden die Einhaltung der Vorschriften. Das Bayerische Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit (LGL) ist für den technischen Arbeitsschutz zuständig. Es informiert über Arbeitsschutz: Technischer Arbeitsschutz und führt Betriebsbesichtigungen durch. Bei Verstößen gegen den Explosionsschutz können Bußgelder verhängt werden.

Die Zusammenarbeit zwischen Betreibern, Berufsgenossenschaften und Behörden ist wichtig, um die Sicherheit zu gewährleisten. Regelmäßige Begehungen und Prüfungen helfen, Mängel frühzeitig zu erkennen. Die BG RCI bietet auch Seminare für Sicherheitsfachkräfte an, in denen der Umgang mit Ex-Sensoren geschult wird.

NAMUR-Empfehlungen als praktischer Leitfaden für Schutzkonzepte und Sensorauswahl

Die NAMUR (Interessengemeinschaft Automatisierungstechnik der Prozessindustrie) veröffentlicht Empfehlungen, die den Stand der Technik für die Prozessautomatisierung widerspiegeln. Für den Explosionsschutz sind die NAMUR-Empfehlungen NE 14, NE 21 und NE 43 relevant. NE 14 behandelt die Auswahl und Installation von elektrischen Betriebsmitteln in explosionsgefährdeten Bereichen.

NE 21 beschreibt die Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) von Betriebsmitteln. NE 43 definiert die Signalpegel für die Fehlererkennung bei analogen Messumformern.

Diese Empfehlungen sind zwar nicht rechtsverbindlich, werden aber von vielen Betreibern und Herstellern als anerkannter Stand der Technik herangezogen. Sie helfen bei der Erstellung von Schutzkonzepten und der Auswahl geeigneter Sensoren. Beispielsweise empfiehlt NE 14, bei der Auswahl von Sensoren die Zündschutzart und die Gerätekategorie entsprechend der Zone zu wählen. Auch die Dokumentation und Kennzeichnung werden behandelt.

Für Planer sind die NAMUR-Empfehlungen eine wertvolle Orientierung. Sie ergänzen die gesetzlichen Vorgaben und bieten konkrete Hilfestellungen für die Praxis. In Chemiebetrieben werden sie oft in internen Standards übernommen. Die NAMUR arbeitet eng mit anderen Verbänden wie dem VDMA und der VDE/VDI-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) zusammen.

Ein weiterer Aspekt ist die funktionale Sicherheit. Sensoren in sicherheitsgerichteten Anwendungen müssen oft SIL-Anforderungen erfüllen. Die NAMUR-Empfehlung NE 79 gibt Hinweise zur Integration von Explosionsschutz und funktionaler Sicherheit. Betreiber sollten prüfen, ob ein Sensor sowohl ATEX- als auch SIL-zertifiziert ist.

Zündschutzarten und ihre Eignung für Druck-, Temperatur- und Füllstandssensoren

Die Zündschutzart bestimmt, wie ein Sensor den Explosionsschutz realisiert. Die wichtigsten Zündschutzarten sind:

• Eigensicherheit (Ex i): Die Energie im Stromkreis wird so begrenzt, dass weder Funken noch thermische Effekte eine Zündung auslösen können. Geeignet für alle Zonen.
• Druckfeste Kapselung (Ex d): Das Gehäuse hält eine Explosion im Inneren stand und verhindert den Austritt von Flammen. Geeignet für Zone 1 und 2.
• Erhöhte Sicherheit (Ex e): Maßnahmen verhindern das Auftreten von Funken und heißen Oberflächen. Geeignet für Zone 1 und 2.
• Vergusskapselung (Ex m): Das Gerät ist in Gießharz eingebettet. Geeignet für Zone 1 und 2.
• Überdruckkapselung (Ex p): Ein Schutzgas hält den Druck im Gehäuse aufrecht. Geeignet für Zone 1 und 2.

Für Druck-, Temperatur- und Füllstandssensoren eignen sich unterschiedliche Zündschutzarten. Drucktransmitter werden häufig in eigensicherer Ausführung (Ex ia) eingesetzt, da sie in Zone 0 verwendet werden können. Temperatursensoren wie Widerstandsthermometer oder Thermoelemente sind oft in Ex d oder Ex ia ausgeführt. Füllstandssensoren, etwa Radar oder Kapazitiv, gibt es in verschiedenen Zündschutzarten, abhängig von der Zone.

Die Auswahl hängt von den Prozessbedingungen ab. Hohe Temperaturen oder aggressive Medien erfordern spezielle Werkstoffe und Dichtungen. Bei eigensicheren Stromkreisen ist die Überprüfung der Zündschutzart der gesamten Kette erforderlich, einschließlich der Speisegeräte und Barriere. Die maximalen Werte für Spannung, Strom, Leistung und Kapazität sind in der Zulassung angegeben.

Ein Beispiel: Ein Drucktransmitter in Zone 1 mit einer brennbaren Flüssigkeit der Temperaturklasse T3 (max. 200 °C) muss mindestens der Kategorie 2G entsprechen und eine Oberflächentemperatur unter 200 °C aufweisen. Die Zündschutzart Ex ia IIC T4 wäre geeignet. Der Betreiber muss die Einhaltung der Parameter dokumentieren.

Dokumentation, wiederkehrende Prüfungen und Instandhaltung im Ex-Bereich

Die Dokumentation im Explosionsschutz umfasst den Explosionsschutzdokument, die Zulassungsbescheinigungen, die Konformitätserklärungen und die Prüfprotokolle. Der Betreiber muss alle relevanten Unterlagen für die Lebensdauer der Anlage aufbewahren. Dazu gehören auch die Betriebsanleitungen und die Nachweise über durchgeführte Prüfungen.

Wiederkehrende Prüfungen sind gesetzlich vorgeschrieben. Die Betriebssicherheitsverordnung fordert die Prüfung von Arbeitsmitteln vor der ersten Inbetriebnahme und nach Änderungen. Für explosionsgeschützte Betriebsmittel sind regelmäßige Prüfungen erforderlich, deren Intervalle sich nach Gefährdungsbeurteilung richten. Üblich sind jährliche Sichtprüfungen und detaillierte Prüfungen alle drei Jahre. Die Prüfungen müssen von befähigten Personen durchgeführt werden.

Checkliste für die Prüfung von Ex-Sensoren:

• ATEX-Kennzeichnung vorhanden und lesbar?
• Zulassungsbescheinigung gültig und passend zum Gerät?
• Einbau und Installation gemäß Betriebsanleitung?
• Anschlussleitungen und Kabelverschraubungen intakt?
• Oberflächentemperatur im zulässigen Bereich?
• Dichtungen und Gehäuse ohne Beschädigung?
• Erdung und Potenzialausgleich vorhanden?
• Prüfprotokoll erstellt und archiviert?

Die Instandhaltung umfasst auch die Reparatur von Ex-Geräten. Reparaturen dürfen nur von qualifiziertem Personal oder durch den Hersteller durchgeführt werden. Nach einer Reparatur ist eine erneute Prüfung erforderlich. Der Betreiber muss sicherstellen, dass die Zündschutzart erhalten bleibt. Bei eigensicheren Stromkreisen sind die Parameter nach der Reparatur zu überprüfen.

Beispiel: Sensorprüfung in einem Chemiebetrieb an Rhein und Ruhr

Ein Chemiebetrieb in Nordrhein-Westfalen, nahe dem Rhein, produziert Lösungsmittel. In der Anlage gibt es einen Bereich der Zone 1, in dem ein Füllstandssensor eingesetzt wird. Der Sensor ist als Radar-Füllstandsmessgerät mit eigensicherer Ausführung (Ex ia IIC T4) ausgeführt. Die Zulassung wurde von einer benannten Stelle in Deutschland erteilt. Der Betreiber hat die Zulassungsbescheinigung und die Konformitätserklärung in der Anlagenakte.

Bei einer wiederkehrenden Prüfung stellt der Sicherheitsingenieur fest, dass die Kennzeichnung des Sensors teilweise unleserlich geworden ist. Er ordnet an, den Sensor auszutauschen. Der neue Sensor hat dieselbe Zündschutzart und wird vor der Inbetriebnahme geprüft.

Die Prüfung umfasst die Sichtkontrolle, die Überprüfung der elektrischen Parameter und die Dokumentation. Der Betreiber informiert die BG RCI über den Austausch und aktualisiert den Explosionsschutzdokument.

Ein weiterer Aspekt ist die Schulung des Personals. Die Mitarbeiter werden regelmäßig in Explosionsschutz geschult. Die BG RCI bietet entsprechende Seminare an. Der Betrieb nutzt auch die NAMUR-Empfehlungen, um die Auswahl und Installation von Sensoren zu optimieren. So wird sichergestellt, dass die Anlage den Anforderungen der Betriebssicherheitsverordnung entspricht.

In einem anderen Fall, in einem Betrieb in Bayern, wurde ein Temperatursensor in Zone 2 eingesetzt. Die Zulassung war nach Kategorie 3G erteilt. Bei einer Überprüfung durch das LGL wurde festgestellt, dass die Temperaturklasse nicht korrekt dokumentiert war. Der Betreiber musste die Dokumentation nachbessern und eine erneute Prüfung durchführen lassen. Dies zeigt, wie wichtig die sorgfältige Dokumentation ist.

Häufige Fragen

Welche Zündschutzart ist für Sensoren in Zone 0 geeignet?

Für Zone 0 sind nur Geräte der Kategorie 1G zugelassen. Geeignet sind eigensichere Sensoren (Ex ia) oder solche mit besonderer Zulassung. Andere Zündschutzarten sind in Zone 0 nicht erlaubt.

Muss jeder Sensor eine ATEX-Zulassung haben?

Ja, alle elektrischen Betriebsmittel in explosionsgefährdeten Bereichen benötigen eine ATEX-Zulassung. Auch einfache Sensoren ohne eigene Zündquelle müssen die Anforderungen erfüllen, wenn sie in Ex-Bereichen eingesetzt werden.

Wer darf wiederkehrende Prüfungen im Ex-Bereich durchführen?

Prüfungen dürfen nur von befähigten Personen durchgeführt werden. Diese müssen über Kenntnisse im Explosionsschutz verfügen, beispielsweise durch eine Ausbildung zur Elektrofachkraft für festgelegte Tätigkeiten oder vergleichbare Qualifikationen.

Was kostet eine ATEX-Zulassung für einen Sensor?

Die Kosten hängen von der Komplexität des Geräts und der benannten Stelle ab. Sie können zwischen einigen Tausend und mehreren Zehntausend Euro liegen. Hinzu kommen laufende Kosten für Überwachung und Zertifikatsverlängerung.

Gelten NAMUR-Empfehlungen verbindlich?

Nein, NAMUR-Empfehlungen sind nicht rechtsverbindlich. Sie gelten jedoch als anerkannter Stand der Technik und werden oft von Betreibern und Herstellern freiwillig angewendet. Bei Schadensfällen können sie zur Beurteilung herangezogen werden.