Die OSHA weist Wartungspersonal an, gefährliche Energie zu sperren, zu kennzeichnen und zu kontrollieren. Manche wissen nicht, wie das geht, denn jede Maschine ist anders. Getty Images
Für Anwender industrieller Anlagen ist Lockout/Tagout (LOTO) nichts Neues. Solange der Strom nicht abgeschaltet ist, wagt niemand routinemäßige Wartungsarbeiten oder Reparaturversuche an Maschinen oder Anlagen durchzuführen. Dies ist eine Forderung des gesunden Menschenverstands und der Arbeitsschutzbehörde (OSHA).
Vor Wartungs- oder Reparaturarbeiten lässt sich die Maschine einfach von der Stromquelle trennen – in der Regel durch Ausschalten des Leistungsschalters – und die Tür des Leistungsschalterfelds verriegeln. Auch das Anbringen eines Namensschilds für Wartungstechniker ist problemlos möglich.
Wenn die Stromversorgung nicht gesperrt werden kann, kann nur das Etikett verwendet werden. In beiden Fällen, ob mit oder ohne Sperre, 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, alle gefährliche Energie zu verbrauchen oder freizusetzen – um es mit den Worten der OSHA auszudrücken: gefährliche Energie zu kontrollieren.
Eine gewöhnliche Säge birgt zwei vorübergehende Gefahren. Nach dem Ausschalten läuft das Sägeblatt noch einige Sekunden weiter und stoppt erst, wenn die im Motor gespeicherte Energie erschöpft ist. Das Sägeblatt bleibt noch einige Minuten heiß, bis die Hitze entwichen ist.
So wie Sägen mechanische und thermische Energie speichern, kann auch die Arbeit laufender Industriemaschinen (elektrische, hydraulische und pneumatische) Energie normalerweise für lange Zeit speichern. Je nach Abdichtungsfähigkeit des hydraulischen oder pneumatischen Systems oder der Kapazität des Schaltkreises kann Energie für erstaunlich lange Zeit gespeichert werden.
Verschiedene Industriemaschinen benötigen viel Energie. Der typische Stahl AISI 1010 hält Biegekräften von bis zu 45.000 PSI stand, sodass Maschinen wie Abkantpressen, Stanzen, Lochstanzen und Rohrbieger Kräfte im Tonnenbereich übertragen müssen. Wird der Kreislauf des Hydraulikpumpensystems geschlossen und getrennt, kann der hydraulische Teil des Systems möglicherweise noch 45.000 PSI liefern. Bei Maschinen, die Formen oder Klingen verwenden, reicht dies aus, um Gliedmaßen zu quetschen oder abzutrennen.
Ein geschlossener Hubsteiger mit in der Luft schwebender Schaufel ist genauso gefährlich wie ein offener. Öffnet man das falsche Ventil, übernimmt die Schwerkraft. Ebenso kann das pneumatische System beim Abschalten viel Energie speichern. Ein mittelgroßer Rohrbieger kann bis zu 150 Ampere Strom aufnehmen. Schon bei 0,040 Ampere kann das Herz stehen bleiben.
Die sichere Freisetzung oder Entladung von Energie ist ein wichtiger Schritt nach dem Abschalten der Stromversorgung und des LOTO. Die sichere Freisetzung oder Entladung gefährlicher Energie erfordert ein Verständnis der Systemprinzipien und der Details der zu wartenden oder zu reparierenden Maschine.
Es gibt zwei Arten von Hydrauliksystemen: offene und geschlossene Kreisläufe. In der Industrie sind Zahnrad-, Flügelzellen- und Kolbenpumpen üblich. Der Zylinder des laufenden Werkzeugs kann einfach- oder doppeltwirkend sein. Hydrauliksysteme können mit drei Ventiltypen ausgestattet sein: Richtungs-, Durchfluss- und Druckregelung. Jeder dieser Typen ist in mehreren Ausführungen erhältlich. Es gibt viele Aspekte zu beachten. Daher ist es notwendig, jeden Komponententyp genau zu verstehen, um energiebezogene Risiken auszuschließen.
Jay Robinson, Eigentümer und Präsident von RbSA Industrial, erklärte: „Der Hydraulikantrieb kann über ein Vollabsperrventil angetrieben werden.“ „Das Magnetventil öffnet das Ventil. Bei laufendem System fließt die Hydraulikflüssigkeit mit hohem Druck zum Gerät und mit niedrigem Druck zum Tank“, erklärte er. „Erzeugt das System 2.000 PSI und wird der Strom abgeschaltet, geht das Magnetventil in die Mittelstellung und blockiert alle Anschlüsse. Das Öl kann nicht fließen und die Maschine stoppt. Das System kann jedoch auf beiden Seiten des Ventils bis zu 1.000 PSI erreichen.“
In einigen Fällen sind Techniker, die routinemäßige Wartungs- oder Reparaturarbeiten durchführen, einer direkten Gefahr ausgesetzt.
„Manche Unternehmen haben sehr gängige schriftliche Verfahrensanweisungen“, sagte Robinson. „Viele davon besagen, dass der Techniker die Stromversorgung trennen, verriegeln, markieren und dann die START-Taste drücken soll, um die Maschine zu starten.“ In diesem Zustand kann die Maschine möglicherweise nichts tun – weder das Laden des Werkstücks, noch das Biegen, Schneiden, Formen, Entladen des Werkstücks oder sonstiges –, weil sie dazu nicht in der Lage ist. Das Hydraulikventil wird von einem Magnetventil angetrieben, das Strom benötigt. Durch Drücken der START-Taste oder durch Aktivieren eines beliebigen Aspekts des Hydrauliksystems über das Bedienfeld wird das stromlose Magnetventil nicht aktiviert.
Zweitens: Wenn der Techniker erkennt, dass er das Ventil manuell betätigen muss, um den Hydraulikdruck abzulassen, kann er den Druck auf einer Seite des Systems ablassen und denken, er habe die gesamte Energie freigesetzt. Tatsächlich können andere Teile des Systems noch Drücken von bis zu 1.000 PSI standhalten. Tritt dieser Druck auf der Werkzeugseite des Systems auf, sind die Techniker überrascht, wenn sie weiterhin Wartungsarbeiten durchführen und sich sogar verletzen.
Hydrauliköl lässt sich nicht allzu stark komprimieren – nur etwa 0,5 % pro 1.000 PSI – aber in diesem Fall spielt das keine Rolle.
„Wenn der Techniker Energie auf der Aktuatorseite freigibt, kann das System das Werkzeug über den gesamten Hub bewegen“, sagte Robinson. „Je nach System kann der Hub 1/16 Zoll oder 16 Fuß betragen.“
„Das Hydrauliksystem ist ein Kraftmultiplikator, sodass ein System mit 1.000 PSI schwerere Lasten, beispielsweise 3.000 Pfund, heben kann“, sagte Robinson. In diesem Fall besteht die Gefahr nicht in einem versehentlichen Anlaufen. Das Risiko besteht darin, den Druck abzulassen und die Last versehentlich abzusenken. Es mag selbstverständlich erscheinen, eine Möglichkeit zu finden, die Last zu reduzieren, bevor man sich um das System kümmert, doch die OSHA-Sterbefallstatistiken zeigen, dass der gesunde Menschenverstand in solchen Situationen nicht immer siegt. Im OSHA-Vorfall 142877.015: „Ein Mitarbeiter ersetzt … den undichten Hydraulikschlauch am Lenkgetriebe, trennt die Hydraulikleitung und lässt den Druck ab. Der Ausleger stürzte schnell ab und traf den Mitarbeiter, wobei Kopf, Rumpf und Arme zerquetscht wurden. Der Mitarbeiter wurde getötet.“
Neben Öltanks, Pumpen, Ventilen und Antrieben verfügen manche Hydraulikwerkzeuge auch über einen Druckspeicher. Wie der Name schon sagt, speichert er Hydrauliköl. Seine Aufgabe ist es, den Druck bzw. das Volumen des Systems anzupassen.
„Der Druckspeicher besteht aus zwei Hauptkomponenten: dem Airbag im Tank“, erklärte Robinson. „Der Airbag ist mit Stickstoff gefüllt. Im Normalbetrieb fließt Hydrauliköl in den Tank ein und aus, je nachdem, wie der Systemdruck steigt oder fällt.“ Ob Flüssigkeit in den Tank ein- oder austritt oder ob sie übertragen wird, hängt vom Druckunterschied zwischen System und Airbag ab.
„Es gibt zwei Typen: Stoßspeicher und Volumenspeicher“, erklärt Jack Weeks, Gründer von Fluid Power Learning. „Der Stoßspeicher absorbiert Druckspitzen, während der Volumenspeicher verhindert, dass der Systemdruck abfällt, wenn der plötzliche Bedarf die Pumpenkapazität übersteigt.“
Um an einem solchen System verletzungsfrei arbeiten zu können, muss der Wartungstechniker wissen, dass das System über einen Druckspeicher verfügt und wie dieser Druck abgelassen wird.
Bei Stoßdämpfern müssen Wartungstechniker besonders vorsichtig sein. Da der Luftfederbalg mit einem höheren Druck als dem Systemdruck aufgeblasen wird, kann ein Ventilausfall zu einem Druckanstieg im System führen. Außerdem sind Stoßdämpfer in der Regel nicht mit einem Ablassventil ausgestattet.
„Es gibt keine gute Lösung für dieses Problem, da 99 % der Systeme keine Möglichkeit bieten, Ventilverstopfungen zu überprüfen“, sagte Weeks. Proaktive Wartungsprogramme können jedoch vorbeugende Maßnahmen bieten. „Man kann ein Nachrüstventil installieren, um Flüssigkeit überall dort abzulassen, wo Druck entstehen kann“, sagte er.
Ein Servicetechniker, der einen niedrigen Druck im Akkumulator der Airbags feststellt, möchte möglicherweise Luft nachfüllen, dies ist jedoch verboten. Das Problem ist, dass diese Airbags mit amerikanischen Ventilen ausgestattet sind, die auch in Autoreifen verwendet werden.
„Der Akkumulator hat normalerweise einen Aufkleber, der vor dem Nachfüllen von Luft warnt, aber nach mehreren Betriebsjahren ist dieser Aufkleber normalerweise schon lange verschwunden“, sagte Wicks.
Ein weiteres Problem sei der Einsatz von Senkbremsventilen, so Weeks. Bei den meisten Ventilen erhöht eine Drehung im Uhrzeigersinn den Druck; bei Ausgleichsventilen ist es umgekehrt.
Schließlich ist bei mobilen Geräten besondere Vorsicht geboten. Aufgrund von Platzmangel und Hindernissen müssen Designer bei der Anordnung des Systems und der Platzierung der Komponenten kreativ sein. Einige Komponenten sind möglicherweise nicht sichtbar und unzugänglich, was die routinemäßige Wartung und Reparatur schwieriger macht als bei fest installierten Geräten.
Pneumatische Systeme bergen fast alle potenziellen Gefahren hydraulischer Systeme. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass ein Hydrauliksystem undicht werden kann und einen Flüssigkeitsstrahl mit einem so hohen Druck pro Quadratzoll erzeugt, dass er Kleidung und Haut durchdringt. Im industriellen Umfeld umfasst „Kleidung“ auch die Sohlen von Arbeitsstiefeln. Verletzungen durch eindringendes Hydrauliköl erfordern ärztliche Versorgung und in der Regel einen Krankenhausaufenthalt.
Pneumatische Systeme bergen zudem Gefahren. Viele Menschen denken: „Na ja, es ist ja nur Luft“ und gehen leichtsinnig damit um.
„Man hört die Pumpen des pneumatischen Systems laufen, aber man bedenkt nicht die Energie, die die Pumpe in das System einspeist“, sagte Weeks. „Jede Energie muss irgendwo hinfließen, und ein Fluidtechniksystem ist ein Kraftmultiplikator. Bei 50 PSI kann ein Zylinder mit einer Oberfläche von 10 Quadratzoll genug Kraft erzeugen, um eine Last von 500 Pfund zu bewegen.“ Wie wir alle wissen, verwenden Arbeiter dieses System, um Schmutz von der Kleidung zu entfernen.
„In vielen Unternehmen ist das ein Grund zur sofortigen Kündigung“, sagte Weeks. Er fügte hinzu, dass der aus dem pneumatischen System ausgestoßene Luftstrahl Haut und anderes Gewebe bis auf die Knochen ablösen könne.
„Wenn es ein Leck im pneumatischen System gibt, sei es an der Verbindung oder durch ein kleines Loch im Schlauch, bemerkt es normalerweise niemand“, sagte er. „Die Maschine ist sehr laut, die Arbeiter tragen Gehörschutz, und niemand hört das Leck.“ Schon das bloße Anfassen des Schlauchs ist riskant. Unabhängig davon, ob das System läuft oder nicht, sind Lederhandschuhe für den Umgang mit pneumatischen Schläuchen erforderlich.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass Luft sehr komprimierbar ist. Wenn Sie das Ventil eines aktiven Systems öffnen, kann das geschlossene pneumatische System genügend Energie speichern, um über einen langen Zeitraum zu laufen und das Werkzeug wiederholt zu starten.
Obwohl elektrischer Strom – die Bewegung von Elektronen in einem Leiter – eine andere Welt als die Physik zu sein scheint, ist dies nicht der Fall. Newtons erstes Bewegungsgesetz gilt: „Ein ruhender Gegenstand bleibt ruhend, und ein bewegter Gegenstand bewegt sich mit gleicher Geschwindigkeit und in gleicher Richtung, sofern er nicht einer ungleichgewichteten Kraft ausgesetzt ist.“
Zum ersten Punkt: Jeder Stromkreis, egal wie einfach, leistet dem Stromfluss Widerstand. Widerstand behindert den Stromfluss. Wenn der Stromkreis geschlossen (statisch) ist, hält der Widerstand den Stromkreis in einem statischen Zustand. Beim Einschalten des Stromkreises fließt der Strom nicht sofort; es dauert mindestens eine kurze Zeit, bis die Spannung den Widerstand überwindet und der Strom fließt.
Aus demselben Grund verfügt jeder Stromkreis über eine bestimmte Kapazitätsmessung, ähnlich dem Impuls eines bewegten Objekts. Das Schließen des Schalters stoppt den Strom nicht sofort; der Strom fließt zumindest kurzzeitig weiter.
Einige Schaltkreise nutzen Kondensatoren zur Stromspeicherung; diese Funktion ähnelt der eines Hydraulikspeichers. Je nach Nennwert des Kondensators kann dieser elektrische Energie über einen langen Zeitraum speichern – gefährliche elektrische Energie. Bei Schaltkreisen in Industriemaschinen ist eine Entladezeit von 20 Minuten möglich, manche benötigen sogar mehr Zeit.
Für den Rohrbieger schätzt Robinson, dass eine Dauer von 15 Minuten ausreichen könnte, damit die im System gespeicherte Energie abgebaut wird. Führen Sie anschließend eine einfache Überprüfung mit einem Voltmeter durch.
„Der Anschluss eines Voltmeters hat zwei Vorteile“, sagte Robinson. „Erstens zeigt es dem Techniker an, ob das System noch Strom hat. Zweitens erzeugt es einen Entladepfad. Strom fließt von einem Teil des Stromkreises durch das Messgerät zum anderen und verbraucht so die darin gespeicherte Energie.“
Im besten Fall sind die Techniker umfassend geschult, erfahren und haben Zugriff auf alle Dokumente der Maschine. Sie verfügen über ein Schloss, ein Etikett und ein umfassendes Verständnis der anstehenden Aufgabe. Idealerweise arbeiten sie mit Sicherheitsbeobachtern zusammen, um Gefahren zu erkennen und bei Problemen medizinische Hilfe zu leisten.
Im schlimmsten Fall mangelt es den Technikern an Ausbildung und Erfahrung, sie arbeiten in einem externen Wartungsunternehmen und sind daher mit bestimmten Geräten nicht vertraut, schließen das Büro an Wochenenden oder in Nachtschichten ab und die Gerätehandbücher sind nicht mehr zugänglich. Dies ist eine perfekte Sturmsituation, und jedes Unternehmen mit Industrieanlagen sollte alles tun, um dies zu verhindern.
Unternehmen, die Sicherheitsausrüstung entwickeln, produzieren und verkaufen, verfügen in der Regel über umfassende branchenspezifische Sicherheitskenntnisse. Daher können Sicherheitsprüfungen bei Ausrüstungslieferanten dazu beitragen, den Arbeitsplatz bei routinemäßigen Wartungsaufgaben und Reparaturen sicherer zu machen.
Eric Lundin kam im Jahr 2000 als Mitherausgeber zur Redaktion des Tube & Pipe Journal. Zu seinen Hauptaufgaben gehören die Redaktion technischer Artikel zur Rohrproduktion und -herstellung sowie das Verfassen von Fallstudien und Unternehmensprofilen. 2007 wurde er zum Redakteur befördert.
Bevor er zu dem Magazin kam, diente er fünf Jahre lang (1985–1990) in 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.
Das Tube & Pipe Journal war im Jahr 1990 die erste Zeitschrift, die sich speziell der Metallrohrindustrie widmete. Noch heute ist es die einzige Publikation in Nordamerika, die sich ausschließlich dieser Branche widmet, und hat sich zur zuverlässigsten Informationsquelle für Rohrprofis entwickelt.
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Veröffentlichungszeit: 30. August 2021