Die OSHA weist das Wartungspersonal an, gefährliche Energie zu sperren, zu kennzeichnen und zu kontrollieren. Manche Menschen wissen nicht, wie man diesen Schritt macht, jede Maschine ist anders. Getty Images
Für Menschen, die Industrieanlagen jeglicher Art nutzen, ist Lockout/Tagout (LOTO) nichts Neues. Solange die Stromversorgung nicht unterbrochen ist, wagt niemand, routinemäßige Wartungsarbeiten durchzuführen oder zu versuchen, die Maschine oder Anlage zu reparieren. Dies ist lediglich eine Anforderung des gesunden Menschenverstandes und der Occupational Safety and Health Administration (OSHA).
Vor der Durchführung von Wartungsarbeiten oder Reparaturen ist es einfach, die Maschine von der Stromquelle zu trennen – normalerweise durch Ausschalten des Leistungsschalters – und die Tür des Leistungsschalterfelds zu verriegeln. Auch das Anbringen eines Etiketts, das Wartungstechniker namentlich identifiziert, ist eine einfache Sache.
Wenn die Stromversorgung nicht gesperrt werden kann, kann nur das Etikett verwendet werden. In beiden Fällen, ob mit oder ohne Schloss, zeigt das Etikett an, dass eine Wartung durchgeführt wird und das Gerät nicht mit Strom versorgt wird.
Dies ist jedoch nicht das Ende der Lotterie. Das übergeordnete Ziel besteht nicht einfach darin, die Stromquelle zu trennen. Das Ziel besteht darin, die gesamte gefährliche Energie zu verbrauchen oder freizusetzen – um es mit den Worten der OSHA zu sagen: die Kontrolle gefährlicher Energie.
Eine gewöhnliche Säge veranschaulicht zwei vorübergehende Gefahren. Nach dem Ausschalten der Säge läuft das Sägeblatt noch einige Sekunden weiter und stoppt erst, wenn der im Motor gespeicherte Schwung erschöpft ist. Die Klinge bleibt einige Minuten lang heiß, bis die Hitze nachlässt.
So wie Sägen mechanische und thermische Energie speichern, kann die Arbeit laufender Industriemaschinen (elektrisch, hydraulisch und pneumatisch) normalerweise Energie über einen langen Zeitraum speichern. Abhängig von der Dichtigkeit des hydraulischen oder pneumatischen Systems oder der Kapazität des Stromkreises kann Energie erstaunlich lange gespeichert werden.
Verschiedene Industriemaschinen müssen viel Energie verbrauchen. Der typische Stahl AISI 1010 kann Biegekräften von bis zu 45.000 PSI standhalten, daher müssen Maschinen wie Abkantpressen, Locher, Locher und Rohrbieger Kräfte in Tonneneinheiten übertragen. Wenn der Kreislauf, der das hydraulische Pumpensystem antreibt, geschlossen und getrennt ist, kann der hydraulische Teil des Systems möglicherweise immer noch 45.000 PSI liefern. Bei Maschinen, die Formen oder Klingen verwenden, reicht dies aus, um Gliedmaßen zu quetschen oder abzutrennen.
Ein geschlossener Kübelwagen mit einem Eimer in der Luft ist genauso gefährlich wie ein offener Kübelwagen. Öffnen Sie das falsche Ventil und die Schwerkraft übernimmt die Kontrolle. Ebenso kann das pneumatische System im ausgeschalteten Zustand viel Energie speichern. Ein mittelgroßer Rohrbieger kann bis zu 150 Ampere Strom aufnehmen. Bereits bei 0,040 Ampere kann das Herz aufhören zu schlagen.
Das sichere Freisetzen oder Entziehen von Energie ist ein wichtiger Schritt nach dem Ausschalten von Strom und LOTO. Die sichere Freisetzung oder der Verbrauch gefährlicher Energie erfordert ein Verständnis der Systemprinzipien und der Details der Maschine, die gewartet oder repariert werden muss.
Es gibt zwei Arten von Hydrauliksystemen: offene und geschlossene Systeme. In einer industriellen Umgebung sind Zahnrad-, Flügelrad- und Kolbenpumpen gängige Typen. Der Zylinder des Laufwerkzeugs kann einfachwirkend oder doppeltwirkend sein. Hydrauliksysteme können über einen von drei Ventiltypen verfügen: Richtungssteuerung, Durchflusssteuerung und Drucksteuerung. Jeder dieser Typen verfügt über mehrere Typen. Es gibt viele Dinge zu beachten, daher ist es notwendig, jeden Komponententyp gründlich zu verstehen, um energiebedingte Risiken auszuschließen.
Jay Robinson, Eigentümer und Präsident von RbSA Industrial, sagte: „Der hydraulische Aktuator kann von einem Absperrventil mit vollem Durchgang angetrieben werden.“ „Das Magnetventil öffnet das Ventil. Wenn das System läuft, fließt die Hydraulikflüssigkeit mit hohem Druck zum Gerät und mit niedrigem Druck zum Tank“, sagte er. . „Wenn das System 2.000 PSI erzeugt und der Strom abgeschaltet wird, geht der Magnet in die Mittelposition und blockiert alle Anschlüsse. Das Öl kann nicht fließen und die Maschine stoppt, aber das System kann auf jeder Seite des Ventils einen Druck von bis zu 1.000 PSI haben.“
In einigen Fällen sind Techniker, die versuchen, routinemäßige Wartungs- oder Reparaturarbeiten durchzuführen, direkt gefährdet.
„Einige Unternehmen haben sehr einheitliche schriftliche Verfahren“, sagte Robinson. „Viele von ihnen sagten, dass der Techniker die Stromversorgung trennen, verriegeln, markieren und dann die START-Taste drücken sollte, um die Maschine zu starten.“ In diesem Zustand darf die Maschine nichts tun – das Werkstück nicht laden, biegen, schneiden, umformen, das Werkstück nicht entladen oder irgendetwas anderes –, weil sie es nicht kann. Das Hydraulikventil wird von einem Magnetventil angetrieben, das Strom benötigt. Durch Drücken der START-Taste oder Verwendung des Bedienfelds zum Aktivieren eines Aspekts des Hydrauliksystems wird das stromlose Magnetventil nicht aktiviert.
Zweitens: Wenn der Techniker versteht, dass er das Ventil manuell betätigen muss, um den Hydraulikdruck abzulassen, kann er den Druck auf einer Seite des Systems ablassen und denken, dass er die gesamte Energie freigesetzt hat. Tatsächlich können andere Teile des Systems noch Drücken von bis zu 1.000 PSI standhalten. Wenn dieser Druck auf der Werkzeugseite des Systems auftritt, werden die Techniker überrascht sein, wenn sie weiterhin Wartungsarbeiten durchführen, und es kann sogar zu Verletzungen kommen.
Hydrauliköl wird nicht zu stark komprimiert – nur etwa 0,5 % pro 1.000 PSI – aber in diesem Fall spielt das keine Rolle.
„Wenn der Techniker Energie auf der Aktuatorseite freisetzt, kann das System das Werkzeug während des gesamten Hubs bewegen“, sagte Robinson. „Je nach System kann der Hub 1/16 Zoll oder 16 Fuß betragen.“
„Das Hydrauliksystem ist ein Kraftvervielfacher, sodass ein System, das 1.000 PSI erzeugt, schwerere Lasten heben kann, beispielsweise 3.000 Pfund“, sagte Robinson. In diesem Fall besteht die Gefahr nicht in einem versehentlichen Start. Es besteht die Gefahr, dass der Druck abgebaut wird und die Last versehentlich abgesenkt wird. Einen Weg zu finden, die Belastung zu reduzieren, bevor man sich mit dem System befasst, klingt vielleicht nach gesundem Menschenverstand, aber die Sterbeurkunden der OSHA zeigen, dass der gesunde Menschenverstand in solchen Situationen nicht immer vorherrscht. Im OSHA-Vorfall 142877.015 heißt es: „Ein Mitarbeiter ersetzt … den undichten Hydraulikschlauch am Lenkgetriebe, trennt die Hydraulikleitung und lässt den Druck ab.“ Der Ausleger fiel schnell herab und traf den Mitarbeiter, wobei ihm Kopf, Oberkörper und Arme zerschmettert wurden. Der Mitarbeiter wurde getötet.“
Einige hydraulische Werkzeuge verfügen neben Öltanks, Pumpen, Ventilen und Aktuatoren auch über einen Akkumulator. Wie der Name schon sagt, sammelt es Hydrauliköl. Seine Aufgabe besteht darin, den Druck oder das Volumen des Systems anzupassen.
„Der Akkumulator besteht aus zwei Hauptkomponenten: dem Airbag im Tank“, sagte Robinson. „Der Airbag ist mit Stickstoff gefüllt. Während des normalen Betriebs tritt Hydrauliköl in den Tank ein und aus, wenn der Systemdruck steigt und sinkt.“ Ob Flüssigkeit in den Tank eindringt, ihn verlässt oder ob sie übertragen wird, hängt von der Druckdifferenz zwischen dem System und dem Airbag ab.
„Die beiden Typen sind Stoßspeicher und Volumenspeicher“, sagte Jack Weeks, Gründer von Fluid Power Learning. „Der Stoßspeicher fängt Druckspitzen ab, während der Volumenspeicher verhindert, dass der Systemdruck absinkt, wenn der plötzliche Bedarf die Pumpenleistung übersteigt.“
Um verletzungsfrei an einem solchen System arbeiten zu können, muss der Wartungstechniker wissen, dass das System über einen Druckspeicher verfügt und wie er dessen Druck ablassen kann.
Bei Stoßdämpfern müssen Wartungstechniker besonders vorsichtig sein. Da der Airbag mit einem Druck aufgeblasen wird, der über dem Systemdruck liegt, kann ein Ventilausfall dazu führen, dass das System unter Druck gesetzt wird. Zudem sind sie meist nicht mit einem Ablassventil ausgestattet.
„Für dieses Problem gibt es keine gute Lösung, da 99 % der Systeme keine Möglichkeit bieten, die Ventilverstopfung zu überprüfen“, sagte Weeks. Allerdings können proaktive Wartungsprogramme vorbeugende Maßnahmen bieten. „Sie können ein Nachverkaufsventil anbringen, um etwas Flüssigkeit überall dort abzulassen, wo Druck erzeugt werden kann“, sagte er.
Ein Servicetechniker, der feststellt, dass die Airbags fast leer sind, möchte möglicherweise Luft nachfüllen, dies ist jedoch verboten. Das Problem besteht darin, dass diese Airbags mit amerikanischen Ventilen ausgestattet sind, die mit denen von Autoreifen identisch sind.
„Auf dem Akkumulator befindet sich normalerweise ein Aufkleber, der vor dem Nachfüllen von Luft warnt, aber nach mehreren Betriebsjahren verschwindet der Aufkleber normalerweise schon vor langer Zeit“, sagte Wicks.
Ein weiteres Problem sei die Verwendung von Ausgleichsventilen, sagte Weeks. Bei den meisten Ventilen erhöht die Drehung im Uhrzeigersinn den Druck; Bei Ausgleichsventilen ist die Situation umgekehrt.
Schließlich müssen mobile Geräte besonders wachsam sein. Aufgrund von Platzbeschränkungen und Hindernissen müssen Designer bei der Anordnung des Systems und der Platzierung der Komponenten kreativ sein. Einige Komponenten sind möglicherweise außer Sichtweite und unzugänglich, was routinemäßige Wartungs- und Reparaturarbeiten schwieriger macht als bei fest installierten Geräten.
Pneumatiksysteme weisen fast alle potenziellen Gefahren hydraulischer Systeme auf. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass ein Hydrauliksystem ein Leck erzeugen kann, das einen Flüssigkeitsstrahl mit genügend Druck pro Quadratzoll erzeugt, um Kleidung und Haut zu durchdringen. Im industriellen Umfeld umfasst „Bekleidung“ auch die Sohlen von Arbeitsstiefeln. Durch Hydrauliköl eindringende Verletzungen erfordern medizinische Versorgung und erfordern in der Regel einen Krankenhausaufenthalt.
Auch pneumatische Systeme sind grundsätzlich gefährlich. Viele Menschen denken: „Das ist doch nur Luft“ und gehen leichtsinnig damit um.
„Die Leute hören, wie die Pumpen des pneumatischen Systems laufen, berücksichtigen aber nicht die gesamte Energie, die die Pumpe in das System einspeist“, sagte Weeks. „Alle Energie muss irgendwohin fließen, und ein Fluidkraftsystem ist ein Kraftmultiplikator. Bei 50 PSI kann ein Zylinder mit einer Oberfläche von 10 Quadratzoll genug Kraft erzeugen, um 500 Pfund zu bewegen. Laden." Wie wir alle wissen, verwenden Arbeiter dieses System, um Schmutz von der Kleidung abzublasen.
„In vielen Unternehmen ist dies ein Grund für eine sofortige Kündigung“, sagte Weeks. Er sagte, dass der aus dem pneumatischen System ausgestoßene Luftstrahl Haut und anderes Gewebe bis auf die Knochen ablösen kann.
„Wenn es ein Leck im Pneumatiksystem gibt, sei es an der Verbindung oder durch ein kleines Loch im Schlauch, wird es normalerweise niemandem auffallen“, sagte er. „Die Maschine ist sehr laut, die Arbeiter haben Gehörschutz und niemand hört das Leck.“ Den Schlauch einfach aufzuheben ist riskant. Unabhängig davon, ob die Anlage läuft oder nicht, sind für den Umgang mit Pneumatikschläuchen Lederhandschuhe erforderlich.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass Luft stark komprimierbar ist und das geschlossene pneumatische System beim Öffnen des Ventils an einem unter Spannung stehenden System genügend Energie speichern kann, um über einen langen Zeitraum zu laufen und das Werkzeug wiederholt zu starten.
Obwohl elektrischer Strom – die Bewegung von Elektronen, wenn sie sich in einem Leiter bewegen – eine andere Welt als die Physik zu sein scheint, ist sie es nicht. Es gilt Newtons erstes Bewegungsgesetz: „Ein stationäres Objekt bleibt stationär, und ein sich bewegendes Objekt bewegt sich weiterhin mit derselben Geschwindigkeit und in derselben Richtung, es sei denn, es wird einer unausgeglichenen Kraft ausgesetzt.“
Zum ersten Punkt: Jeder Stromkreis, egal wie einfach er ist, widersteht dem Stromfluss. Der Widerstand behindert den Stromfluss. Wenn der Stromkreis also geschlossen (statisch) ist, hält der Widerstand den Stromkreis in einem statischen Zustand. Wenn der Stromkreis eingeschaltet ist, fließt nicht sofort Strom durch den Stromkreis; Es dauert mindestens eine kurze Zeit, bis die Spannung den Widerstand überwindet und der Strom fließt.
Aus dem gleichen Grund verfügt jeder Stromkreis über eine bestimmte Kapazitätsmessung, ähnlich dem Impuls eines sich bewegenden Objekts. Durch das Schließen des Schalters wird der Strom nicht sofort gestoppt; der Strom bleibt bestehen, zumindest kurzzeitig.
Einige Schaltkreise verwenden Kondensatoren zur Speicherung von Elektrizität; Diese Funktion ähnelt der eines Hydrospeichers. Je nach Nennwert des Kondensators kann dieser gefährliche elektrische Energie über einen langen Zeitraum speichern. Für Schaltkreise, die in Industriemaschinen verwendet werden, ist eine Entladezeit von 20 Minuten nicht unmöglich, einige erfordern möglicherweise mehr Zeit.
Für den Rohrbieger schätzt Robinson, dass eine Dauer von 15 Minuten ausreichen könnte, um die im System gespeicherte Energie abzubauen. Führen Sie dann eine einfache Prüfung mit einem Voltmeter durch.
„Beim Anschluss eines Voltmeters gibt es zwei Dinge“, sagte Robinson. „Zunächst wird dem Techniker mitgeteilt, ob das System noch über Strom verfügt. Zweitens entsteht ein Entladungspfad. Strom fließt von einem Teil des Stromkreises durch das Messgerät zum anderen und verbraucht dabei jegliche noch darin gespeicherte Energie.“
Im besten Fall sind die Techniker umfassend geschult, erfahren und haben Zugriff auf alle Unterlagen der Maschine. Er verfügt über ein Schloss, ein Etikett und ein umfassendes Verständnis der anstehenden Aufgabe. Idealerweise arbeitet er mit Sicherheitsbeobachtern zusammen, um zusätzliche Augen zur Gefahrenbeobachtung und zur medizinischen Hilfeleistung zu schaffen, wenn weiterhin Probleme auftreten.
Im schlimmsten Fall mangelt es den Technikern an Ausbildung und Erfahrung, sie arbeiten in einem externen Wartungsunternehmen, sind daher mit bestimmten Geräten nicht vertraut, schließen das Büro an Wochenenden oder Nachtschichten ab und die Gerätehandbücher sind nicht mehr zugänglich. Dies ist eine perfekte Sturmsituation, und jedes Unternehmen mit Industrieausrüstung sollte alles tun, um dies zu verhindern.
Unternehmen, die Sicherheitsausrüstung entwickeln, produzieren und verkaufen, verfügen in der Regel über umfassende branchenspezifische Sicherheitskenntnisse, sodass Sicherheitsaudits von Ausrüstungslieferanten dazu beitragen können, den Arbeitsplatz für routinemäßige Wartungsaufgaben und Reparaturen sicherer zu machen.
Eric Lundin trat im Jahr 2000 als Mitherausgeber in die Redaktion des Tube & Pipe Journal ein. Zu seinen Hauptaufgaben gehört die Redaktion von Fachartikeln zur Rohrproduktion und -herstellung sowie das Verfassen von Fallstudien und Firmenprofilen. 2007 zum Herausgeber befördert.
Bevor er der Zeitschrift beitrat, diente er fünf Jahre lang (1985–1990) bei der US Air Force und arbeitete sechs Jahre lang für einen Hersteller von Rohren, Leitungen und Kanalbögen, zunächst als Kundendienstmitarbeiter und später als technischer Redakteur ( 1994-2000).
Er studierte an der Northern Illinois University in DeKalb, Illinois, und erhielt 1994 einen Bachelor-Abschluss in Wirtschaftswissenschaften.
Tube & Pipe Journal war 1990 das erste Magazin, das sich der Metallrohrindustrie widmete. Heute ist es immer noch die einzige dieser Branche gewidmete Publikation in Nordamerika und hat sich zur vertrauenswürdigsten Informationsquelle für Rohrfachleute entwickelt.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 30. August 2021