DGUV Information 209-052 - Elektrostatisches Beschichten (DGUV Information 209-0...

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Anhang 4, Berechnung der Konzentration brennbarer Beschichtu...
Anhang 4
Elektrostatisches Beschichten (DGUV Information 209-052)

Anhangteil

Titel: Elektrostatisches Beschichten (DGUV Information 209-052)
Normgeber: Bund
Amtliche Abkürzung: DGUV Information 209-052
Gliederungs-Nr.: [keine Angabe]
Normtyp: Satzung

Anhang 4 – Berechnung der Konzentration brennbarer Beschichtungsstoffe

A4.1
Berechnung der Konzentration brennbarer Lösemitteldämpfe (nach DIN EN 12215)

A4.1.1
Berechnungsgrundlage

Um den Vergleich mit der unteren Explosionsgrenze (UEG) zu vereinfachen, wird die Konzentration als CUEG (in % der UEG) ausgedrückt.

CCC_1704_170501_44.jpg(1)
Die mittlere Konzentration (Masse) im Inneren der Spritzkabine hängt ab von der Menge der eingebrachten Lösemittel und dem Luftstrom: 
CCC_1704_170501_45.jpg(2)
mit:  
CUEG berechneter Wert der höchstzulässigen Konzentration brennbarer Lösemittel als Funktion von UEGin %
CCC_1704_170501_46.jpgdurchschnittliche Konzentration brennbarer Lösemittel (in Luft) in der Spritzkabinein g/m3
UEGuntere Explosionsgrenze der Lösemittel oder Lösemittelgemische bei 293 Kin g/m3
 Wenn die Bestandteile der Lösemittelgemische bekannt sind, die UEG des Gemisches jedoch unbekannt ist, ist die UEG des Lösemittelbestandteils mit dem geringsten Wert einzusetzen. Sind keine Angaben vorhanden, ist ein Wert von 40 g/m3 einzusetzen.in g/m3
maxpro Stunde verspritzte Höchstmenge flüssiger organischer Beschichtungsstoffein g/h
k1Massenanteil der in den flüssigen organischen Beschichtungsstoffen enthaltenen brennbaren Lösemittel während des Spritzverfahrensin %
k2Geschätzte Menge brennbarer Lösemittel, die in der Spritzkabine durch Verdunstung freigesetzt werdenin %
k3Sicherheitsfaktor, der die Heterogenität der Lösemittelkonzentration und insbesondere die hohen Konzentrationen zwischen der Spritzpistole, dem Werkstück und dessen Umgebung berücksichtigt 
Qmin Mindest-Frischluftstrom innerhalb der Spritzkabine, der die freigesetzten brennbaren Lösemittel auf die zulässige Konzentration herabsetztin m3/h

ANMERKUNG 1

Bei einer Mehrzonenkabine muss jede Sektion separat berechnet werden.

ANMERKUNG 2

Bei Kabinen, die mit einem Umluftsystem ausgerüstet sind, darf bei der Berechnung ausschließlich der Zuluftanteil als Qmin berücksichtigt werden.

A4.1.2
Berechnungsbeispiele

A4.1.2.1
Berechnung der Konzentration brennbarer Lösemitteldämpfe auf der Grundlage einer festgelegten mittleren Luftgeschwindigkeit

Annahmen:

Strömungsparameter einer vertikal belüfteten Spritzkabine (oder Sektion, in der lackiert wird):

BreiteB= 4 m
LängeL= 8 m
mittlere durch Gestaltung und Konstruktion festgelegte Luftgeschwindigkeitv= 0,35 m/s
Menge der zugeführten Beschichtungsstoffemax= 20 000 g/h
untere ExplosionsgrenzeUEG= 40 g/m3
Gehalt an brennbaren Lösemittelnk1 = 85 % (0,85)
Verdunstungsanteilk2 = 80 % (0,80)
Sicherheitsfaktork3 = 3

Der Mindestluftstrom Qmin kann aus der Luftgeschwindigkeit v sowie der Breite B und Länge L des Luftstromquerschnitts berechnet werden:

CCC_1704_170501_48.jpg(3)

Ergebnis: Eine Nennkonzentration von CUEG= 2,53 % wird erreicht, wenn die technische Lüftung der Spritzkabine für eine mittlere Luftgeschwindigkeit von v = 0,35 m/s ausgelegt ist (und weitere oben beschriebenen Annahmen gelten). Der in der Berechnung verwendete Sicherheitsfaktor kann zu einer tatsächlichen mittleren Konzentration von 1/3 dieses Nennwerts führen.

Nach dem Vergleich des Nennwerts mit den Konzentrationsschwellenwerten von 25% oder 50 % der UEG sind weitere Maßnahmen auszuwählen.

A4.1.2.2
Berechnung des Frischluftstroms auf der Grundlage eines festgelegten Konzentrationswerts

Gleichungen (1) und (2) können auch zur Berechnung des Frischluftstroms verwendet werden: Wenn:

CUEG,maxmaximale Konzentration (Sollwert) als UEG
Qneu,minin die Spritzkabine angesaugter Mindest-Frischluftstrom, um CCC_1704_170501_46.jpgmax im Inneren zu erhalten, dann ist
nach (1)
CCC_1704_170501_49.jpg(4)
nach (2) 
CCC_1704_170501_50.jpg(5)

Annahmen:

Strömungsparameter einer (vertikal belüfteten) Spritzkabine (oder Sektion, in der lackiert wird):

BreiteB= 4 m
LängeL= 8 m
Sollwert der KonzentrationCUEG,max= 25 %
Menge der zugeführten Beschichtungsstoffemax= 25 000 g/h
untere ExplosionsgrenzeUEG= 40 g/m3
Gehalt an brennbaren Lösemittelnk1= 85 % (0,85)
Verdunstungsanteilk2= 80 % (0,80)
Sicherheitsfaktork3= 3
CCC_1704_170501_51.jpg

Ergebnis: Um eine maximale Nennkonzentration (Sollwert) des Lösemittels von CUEG,max = 25 % (unter den oben beschriebenen Annahmen einschließlich eines Sicherheitsfaktors) zu erreichen, muss ein Mindest-Frischluftstrom Qneu,min = 5 100 m3/h in die Spritzkabine geleitet werden

A4.2
Berechnung der Konzentration von entzündbaren Pulverlack hinsichtlich der UEG (nach DIN EN 12981)

A4.2.1
Berechnungsgrundlage

Um den Vergleich mit der unteren Explosionsgrenze (UEG) zu vereinfachen, wird die Konzentration als CUEG (in Prozent der UEG) ausgedrückt.

CCC_1704_170501_52.jpg(6)
Die mittlere Konzentration (Masse) im Inneren der Pulverbeschichtungskabine hängt ab von der Menge der eingebrachten Pulverlacke und dem Luftstrom:
CCC_1704_170501_53.jpg(7)
Der Mindest-Luftvolumenstrom Qmin errechnet sich aus der Luftgeschwindigkeit v und dem Gesamtquerschnitt der Öffnungen:
Qmin= v x A x 3 600(8)
mit: 
CCC_1704_170501_46.jpgmittlere Konzentration an entzündbaren Pulverlacken in Luft innerhalb der Pulverbeschichtungskabineg/m3
UEGuntere Explosionsgrenze eines Pulverlack-Luft-Gemisches. Wenn keine Angaben vorhanden sind, ist ein Wert von 20g/m3 einzusetzen.g/m3
CUEGKonzentration entzündbarer Pulverlacke im Verhältnis zur UEGin % der UEG
maxpro Stunde versprühte höchste Pulverlackmengeg/h
QminMindest-Luftvolumenstrom der in die Pulverbeschichtungskabine angesaugt wird und durch den die entzündbaren Pulverlacke auf den erforderlichen Konzentrationswert verdünnt werdenm3/h
vmittlere Luftgeschwindigkeitm/s
AGesamtquerschnitt der Öffnungen
(Der Gesamtquerschnitt umfasst alle ständigen Öffnungen - z. B. Ein- und Auslassöffnungen für Werkstücke, Öffnungen für Bedienungspersonen und Sprühsysteme/Handsprüheinrichtungen)
m2

ANMERKUNG

Bei einer Mehrzonen-Pulverbeschichtungskabine muss jede Sektion separat berechnet werden.

A4.2.2
Berechnungsbeispiel - Bestimmung der Konzentration von entzündbaren Pulverlacken bei bekannter mittlerer Luftgeschwindigkeit

Annahmen:

Parameter für den Luftstrom der Pulverbeschichtungskabine (oder der Sektionen):

  • Gesamtquerschnitt der Öffnungen

A= 6 m2
  • mittlere durch Gestaltung und Konstruktion festgelegte Luftgeschwindigkeit

v= 0,4 m/s
 max= 90 000 g/h
 UEG= 20 g/m3
CCC_1704_170501_54.jpg

Ergebnis: Eine Nennkonzentration von CUEG = 52,1 % wird erreicht, wenn die technische Lüftung der Pulverbeschichtungskabine für eine mittlere Luftgeschwindigkeit von v = 0,4 m/s ausgelegt ist (und weitere oben beschriebenen Annahmen gelten). Der Grenzwert für die Konzentration liegt bei 50 % der UEG. In dem oben aufgeführten Beispiel müsste entweder die Zufuhr an Pulverlacken max oder der Mindest-Luftvolumenstrom Qmin erhöht werden.

Ausgehend von einer höchstzulässigen Konzentration von 50 % der UEG ist nach (6)
CCC_1704_170501_55.jpg
Nach (7) ist zu berechnen:
entweder die Höchstmenge der versprühten Pulverlacke und der Mindest-Luftvolumenstrom Qmin und die mittlere Luftgeschwindigkeit v:
CCC_1704_170501_56.jpg
oder der Mindest-Luftvolumenstrom und die Höchstmenge der versprühten Pulverlacke max
CCC_1704_170501_57.jpg

ANMERKUNG

Unabhängig von der oben aufgeführten Berechnung ist bei Gestaltung und Konstruktion innerhalb der Pulverbeschichtungskabine zu berücksichtigen, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Luft so ausgewählt wird, dass ein effektiver elektrostatischer Beschichtungsprozess möglich ist.

A4.3
Berechnung der Konzentration von entzündbarem Flock (nach DIN EN 50223)

A4.3.1
Berechnungsgrundlage

Um den Vergleich mit der unteren Explosionsgrenze (UEG) zu vereinfachen, wird die Konzentration als CUEG (in Prozent der UEG) ausgedrückt.

CCC_1704_170501_58.jpg(9)
Die mittlere Konzentration (Masse) im Inneren der Flockkabine hängt ab von der Menge der eingebrachten Flock und dem Luftstrom: 
CCC_1704_170501_59.jpg(10)
Der Mindest-Luftvolumenstrom Qmin errechnet sich aus der Luftgeschwindigkeit v und dem Gesamtquerschnitt der Öffnungen: 
Qmin = v x A x 3 600(11)
Dabei ist:
CCC_1704_170501_46.jpgmittlere Konzentration an entzündbaren Flock in Luft innerhalb der Flockkabineg/m3
UEGuntere Explosionsgrenze eines entzündbaren Flock-Luft-Gemisches. Wenn keine Angaben vorhanden sind, ist ein Wert von 100 g/m3 einzusetzen.g/m3
CUEGKonzentration an entzündbaren Flock im Verhältnis zur UEGin % der UEG
maxpro Stunde versprühte höchste Flockmengeg/h
QminMindest-Luftvolumenstrom, der in die Flockkabine angesaugt wird und durch den der entzündbare Flock auf den erforderlichen Konzentrationswert verdünnt wirdm3/h
vMittlere Luftgeschwindigkeitm/s
AGesamtquerschnitt der Öffnungen
(Der Gesamtquerschnitt umfasst alle ständigen Öffnungen - z. B. Ein- und Auslassöffnungen für Werkstücke einschließlich der Fördereinrichtungen, Öffnungen für Bedienungspersonen und Sprühsysteme/Handsprüheinrichtungen.)
m2

ANMERKUNG

Bei einer Mehrzonen-Flockkabine muss jede Sektion separat berechnet werden.

A4.3.2
Berechnungsbeispiel - Bestimmung der Konzentration an entzündbarem Flock bei bekannter mittlerer Luftgeschwindigkeit

Parameter für den Luftstrom der Flockkabine (oder der Sektionen):

Gesamtquerschnitt der ÖffnungenA= 0,5 m2
mittlere durch Gestaltung und Konstruktion festgelegte Luftgeschwindigkeitv= 0,3 m/s
 max= 30 000 g/h
 UEG= 100 g/m3
CCC_1704_170501_60.jpg
CCC_1704_170501_61.jpg
Ergebnis: Eine Nennkonzentration von CUEG = 55,6 % wird erreicht, wenn die technische Lüftung der Flockkabine für eine mittlere Luftgeschwindigkeit von v = 0,3 m/s ausgelegt ist (und weitere oben beschriebene Annahmen gelten). Der Grenzwert für die Konzentration liegt bei 50 % der UEG. In dem oben aufgeführten Beispiel müsste entweder die Zufuhr an Flock max reduziert oder der Mindest-Luftvolumenstrom Qmin erhöht werden.
Ausgehend von einer höchstzulässigen Konzentration von 50 % der UEG ist nach Gleichung (9)
CCC_1704_170501_62.jpg
Nach Gleichung (10) ist zu berechnen:
entweder die Höchstmenge der versprühtem Flock und der Mindest-Luftvolumenstrom Qmin und die mittlere Luftgeschwindigkeit v:
CCC_1704_170501_63.jpg
oder der Mindest-Luftvolumenstrom und die Höchstmenge der versprühtem Flock max
CCC_1704_170501_64.jpg
Unabhängig von der oben aufgeführten Berechnung muss bei Gestaltung und Konstruktion innerhalb der Flockkabine die Strömungsgeschwindigkeit der Luft so ausgewählt werden, dass ein effektiver elektrostatischer Beschichtungsprozess möglich ist.