Aus dem Facharchiv: Arbeitsschutz, Arbeitssicherheit, Betriebsführung
Personengefährdung durch elektrostatische Entladung - Wie gefährlich elektrostatische Entladungen für Menschen sind
Den „elektrischen Schlag“ beim Anfassen einer Türklinke oder einer Autotür hat im Alltag jeder schon einmal erlebt. Diese elektrostatischen Entladungen werden eher als lästig empfunden und weniger als bedrohlich oder gar gefährlich.
Ganz anders verhält es sich in der Arbeitswelt. Hier sind elektrostatischen Entladungen ein erhebliches Risiko. Die Auswertung der Unfallstatistik der Unfallversicherungsträger zeigt sogar, dass elektrostatische Entladungen eine relativ häufige Personengefährdung mit steigender Tendenz darstellen.
In Handwerk und Industrie stellen elektrostatische Entladungen (ESD, Electro Static Discharge) ein erhebliches Risiko für die Produktion und die dort beschäftigten Menschen dar – vor allem, wenn mit brennbaren oder explosionsfähigen Stoffen umgegangen wird. Daher werden im Explosionsschutz große Anstrengungen unternommen, um elektrostatische Aufladungen als potentielle Zündquelle in einer explosionsfähigen Atmosphäre zu vermeiden. Besteht jedoch keine Explosionsgefahr, werden sie in der Regel nicht als unmittelbare Gefährdung für den Menschen, sondern wie im Alltag viel mehr als ein harmloses Phänomen wahrgenommen. Dies führt dazu, dass elektrostatische Entladungen nur teilweise im Fokus von Gefährdungsbeurteilungen stehen. Unfälle durch elektrostatische Entladungen führen aber oft zu Krankschreibungen, Arbeitsausfällen und Verunsicherung bei den Beschäftigten.
Die Auswertung der Unfallstatistik der Unfallversicherungsträger (Bild 1) zeigt, dass elektrostatische Entladungen eine relativ häufige Personengefährdung mit steigender Tendenz darstellen. Auch wenn die Gefahren durch die elektrostatische Entladung und die maximal zulässigen Grenzwerte bekannt sind, ist die Beurteilung einer elektrostatischen Auf- bzw. Entladung am Arbeitsplatz nicht einfach zu realisieren.
Wie elektrostatische Aufladungen entstehen
Elektrostatische Aufladungen entstehen durch Reibung, Kontaktieren und Auseinanderziehen von Isolierstoffen bzw. elektrisch isolierten Stoffen. Dies ist z. B. durch Umspulen von Papier- und Kunststofffolien, aber auch durch Reibung von Gummirädern auf Isolierböden oder Umfüllen von Schüttgütern und Flüssigkeiten gegeben. Elektrostatische Aufladungen werden auch durch Versorgungs- und Prüfspannungen an elektrischen Bauelementen und Betriebsmitteln erzeugt. Typische Aufladungsobjekte sind hier Kondensatoren, elektrische Leitungen, Wicklungen in Motoren und Transformatoren. Eine mangelhafte Entladung dieser Bauteile führt oft zu elektrischen Unfällen durch Berühren.
Grenzwerte für elektrische Körperdurchströmung
Um die Ursachen der Gefährdungen zu verstehen, sollen als erster Schritt die Grenzwerte für elektrostatische Ladungen hinsichtlich der elektrischen Körperdurchströmung dargelegt werden. Tabelle 1 zeigt Grenzwerte elektrischer Größen, welche in Vorschriften und Regelwerken benannt sind.
Es wird deutlich, dass in den jeweiligen Regelwerken die Grenzwerte durchaus voneinander abweichen. Hinsichtlich der elektrischen Gefährdung kann als Grenzwert die elektrische Ladung von 50 µC und auch der Wert der elektrischen Energie von 350 mJ zugrunde gelegt werden. Als vereinfachte Betrachtung kann der restriktivere Wert im jeweiligen Anwendungsbereich herangezogen werden. Für eine genauere Betrachtungsweise empfiehlt es sich, oberhalb von 15 kV den Wert von 350 mJ und unterhalb von 15 kV den Wert von 50 µC anzuwenden. Unterhalb der Spannungswerte von DC 60 V kann die elektrische Körperdurchströmung als gering gefährdend eingestuft werden.
Methoden zur Messung der Ladungsenergie
Messung mit dem Coulombmeter
Die elektrische Ladung kann mit einem Coulombmeter gemessen werden. Der Messbereich der aktuell verfügbaren Messgeräte liegt üblicherweise im Nanocoulomb-Bereich. Diese Art von Messgeräten werden deshalb eher in speziellen Elektrolaboren zur Ermittlung von ESD-Kenngrößen eingesetzt und sind in der betrieblichen Praxis mit einem Messbereich von 50 µC und höher sehr selten verfügbar.