Druckluftqualität Testgerät ermöglicht genaue Druckluft-Analysen im Betriebsalltag

Die Druckluft-Qualität spielt in vielen Unternehmen nicht nur eine entscheidende Rolle für den störungsfreien Betrieb empfindlicher Verbraucher. Sie ist oft auch von großer Wichtigkeit für die Qualität eines Produktes. Eine neue Testmethode ermöglicht es den Unternehmen, die Druckluft-Qualität durch ein handliches Gerät zuverlässig selbst zu messen oder durch einen Dienstleister messen zu lassen.

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Von besonderer Wichtigkeit ist die Qualität der Druckluft unter anderem für Unternehmen in der chemischen, pharmazeutischen oder der medizintechnischen Industrie, für Hersteller von elektronischen Produkten und in allen Reinraum-Bereichen. In diesen Sektionen genügt es oft nicht, dass die Druckluft ölfrei und trocken ist. Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd sind ebenfalls in vielen Einsatzfällen sehr unerwünschte Bestandteile.

Aber nicht nur das: Sobald Deutschland die bereits überfällige Umsetzung der EU-Verordnung EN 12021 über die Atemluft-Qualität am Arbeitsplatz realisiert hat, werden die Unternehmen vom Gesetzgeber gezwungen sein, die vorgegebenen Qualitätsgrenzwerte kontinuierlich präzise zu kontrollieren oder kontrollieren zu lassen.

Bisher galt bei der Druckluft-Qualität überwiegend der Grundsatz „hoffen statt messen“. Man vertraute als Betreiber einer Druckluft-Station auf die ordnungsgemäße Funktion aller Aufbereitungskomponenten des Systems. Das galt auch dann, wenn die Druckluft mit ölgeschmierten Kolbenkompressoren oder mit öleingespritzten Schraubenkompressoren erzeugt und anschließend ölfrei aufbereitet werden musste.

Ob die geforderten und von den Lieferanten der Aufbereitungskomponenten auch zugesicherten Qualitätswerte der Druckluft tatsächlich erreicht wurden, war überwiegend nicht nachprüfbar. Man musste einfach glauben, dass man mit den realisierten Maßnahmen der Druckluft-Aufbereitung auf der „sicheren Seite“ lag. Einen Beweis gab es nicht.

Schleichende Verschlechterung der Druckluft-Qualität für zu Problemen

Die Praxis hat aber immer wieder gezeigt, dass eine schleichende und deshalb unbemerkte Verschlechterung der ursprünglich vielleicht sogar korrekten Qualitätswerte zu gravierenden Problemen in der Produktion und bei den hergestellten Produkten führen kann. Aufschluss über die aktuelle Qualität der Druckluft gab in der Vergangenheit nur die teuere, umständliche und zeitraubende Entnahme einer Probe und deren Untersuchung durch ein zertifiziertes Fachlabor.

Eine Möglichkeit, die Unsicherheit zu beenden, ist der Einsatz des Safe-Air-Testers F 3000 der englischen Firma Factair (Bild 1). Das Gerät bietet eine leicht handhabbare Möglichkeit, den Wassergehalt, Ölgehalt, Gehalt an Kohlenmonoxyd (CO) und den Gehalt an Kohlendioxyd (CO2) in der Druckluft kostengünstig selbst kontinuierlich und präzise zu testen oder durch einen Dienstleister preiswert testen zu lassen.

Sinnvoll ist die Druckluft-Kontrolle an drei Stellen

Empfehlenswert ist die Qualitätskontrolle der Druckluft an drei Stellen im Netz: unmittelbar nach Abschluss der Aufbereitungsaktivitäten, in der Mitte des Netzes und am Netzende.

Nach der Analyse kennt der Anwender die aktuelle Qualitätssituation der Druckluft, die entweder den Vorgaben entspricht oder eine fundierte Basis für gezielte Verbesserungsmaßnahmen bietet. Außerdem können die Unternehmen bei Bedarf gegenüber ihren Abnehmern auf Wunsch sofort den Nachweis der aktuellen Druckluft-Qualität erbringen. Es kann sogar die Situation eintreten, dass die ermittelten Messergebnisse den Nachweis liefern, dass zusätzliche Aufbereitungsmaßnahmen nicht erforderlich sind, weil die Druckluft-Qualität bereits den Anforderungen entspricht oder diese sogar übertrifft.

Diese detaillierte Beweismöglichkeit kann es dem Anwender dann sogar erlauben, das Geld für zusätzliche Aufbereitungsmaßnahmen und den dafür erforderlichen zusätzlichen Betriebs- und Wartungsaufwand einzusparen. Überdimensionierte Aufbereitungskonzepte sind vor diesem Hintergrund nicht notwendig.

Druckluft beeinflusst Qualität der Atemluft

Ein verantwortungsbewusstes Unternehmen bemüht sich nicht nur um eine optimale Qualität der Druckluft für eine zuverlässige Produktion und einwandfreie Produkte, es sorgt auch für menschengerechte Arbeitsbedingungen für die im Unternehmen tätigen Mitarbeiter. Ganz vorne auf der Prioritätenliste steht dabei eine hochwertige Atemluft, deren Qualität in erheblichem Maße durch Druckluft beeinflusst werden kann, die zum Beispiel aus Produktionseinrichtungen wie Fertigungsstraßen, Verpackungs- und Handlingsystemen oder Druckluftwerkzeugen unmittelbar an den Arbeitsplätzen ausströmt. In 1 m3 unkomprimierter Umgebungsluft können sich zahlreiche Bestandteile befinden:

• bis zu 180 Mio. Schmutzpartikel zwischen 0,01 und 100 µm,
• 5 bis 40 g/m3 Wasser in Form von Luftfeuchtigkeit,
• 0,01 bis 0,03 mg/m3 Öl in Form von Mineralölaerosolen und unverbrannten Kohlenwasserstoffen sowie
• Spuren von Schwermetallen wie Blei, Cadmium, Quecksilber und Eisen.

Wenn diese bereits verschmutzte Luft von einem Kompressor angesaugt und zum Beispiel auf 10 bar Überdruck (11 bar absolut) verdichtet wird, erhöht sich die Konzentration auf das Elffache, so dass sich dann in 1 m3 Druckluft bis zu 2 Mrd. Schmutzpartikel befinden können. Dabei gelangen zusätzlich Schmieröl und Abriebteilchen aus dem Kompressor in die Druckluft – für den Arbeitgeber ein Alarmsignal und ein zwingender Grund für eine entsprechende Aufbereitung dieser Druckluft.

Durch Verdichtung der Druckluft steigt die Schadstoffkonzentration

In Deutschland wird die Qualität von Atemluft durch DIN EN 12021 (früher DIN 3188) standardisiert. Danach dürfen die in der Druckluft enthaltenen Fremdstoffe folgende Grenzwerte nicht überschreiten:

• Öl: 0,5 mg/m3,
• Kohlendioxid: 500 ml/m3,
• Kohlenmonoxid: 5 ml/m3,
• Wasserdampf: 50 mg/m3 (40 bis 200 bar); 35 mg/m3 (> 200 bar),
• Sauerstoff: 21 Vol.-% (± 1 Vol.-%).

Besonders gefährlich sind die vom Menschen eingeatmeten Aerosole. Sie scheiden sich zwar zu etwa 90% im Atemtrakt ab. Teilchen mit einem Durchmesser < 10 µm und ganz besonders Teilchen mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 1 µm können jedoch bis in die Lunge vordringen. Sie sind in jedem Fall gesundheitsschädlich. Die Auswirkungen inhalierter Teilchen auf den Menschen reichen von Vergiftungen bis zu allergischen Reaktionen. Die gesundheitlichen Schäden durch Aerosole in der Druckluft (Atemluft) sind vergleichbar mit dem Passivrauchen.

Qualitätsprüfung der Druckluft schützt vor Gesundheitsschäden

Der Betreiber einer Druckluft-Station, der die Qualität prüft, liegt schon heute auf der sicheren Seite. Denn spätestens nach der überfälligen Umsetzung entsprechender EU-Richtlinien durch die deutsche Bundesregierung müssen die Betreiber von Druckluft-Stationen die EU-Vorgaben einhalten. Wer nach diesen Vorgaben handelt, schützt seine Mitarbeiter vor gesundheitlichen Schäden.

Der 320 mm × 105 mm × 255 mm große und 5,5 kg schwere Safe-Air-Tester F 3000 wird über einen Verbindungsschlauch mit entsprechenden Kupplungen an eine Zapfstelle im Druckluftnetz angeschlossen. Das Gerät ist zur Prüfung von Niederdrucksystemen ausgelegt, kann mit einer Hochdruckregler-Baugruppe aber auch zum Prüfen von Hochdruckflaschen eingesetzt werden. Nach der Einstellung eines konstanten Volumenstroms als Voraussetzung für fehlerfreie Messergebnisse ermittelt das Messgerät die Ergebnisse ohne äußere Beeinflussbarkeit automatisch und zeitgesteuert. Demgegenüber führen andere, zum Beispiel handgehaltene und mit einer Stoppuhr arbeitende Systeme zu deutlich weniger exakten Ergebnissen, weil unpräzise Zeitfaktoren die Werte entscheidend beeinflussen können.

Drucklufttests werden über menügesteuertes Display schnell durchgeführt

Über ein menügesteuertes Display können die Luftqualitätstests schnell und präzise durchgeführt werden. Ein eingebauter elektronischer Sensor mit Digitalanzeige misst den Sauerstoffgehalt. Das Gerät verfügt ferner über eine Testeinrichtung sowohl für mineralisches als auch für künstliches Öl. Das Messgerät arbeitet über ein Netzteil mit 220-V-Anschluss und kann auch netzunabhängig mit Standard-Batterien betrieben werden.

Die Qualitätsparameter der Druckluft gemäß DIN EN 12021/1999 werden während des automatisch gesteuerten Tests durch die Verwendung von speziellen Detektorröhrchen (auch Aerotest-Röhrchen oder Dräger-Röhrchen genannt, vergleichbar dem Alkoholtest bei einer Polizeikontrolle) erfasst. Diese gläsernen, beidseitig verschlossenen Detektorröhrchen sind mit unterschiedlichen Reagenzmitteln gefüllt (Bild 2).

Nachdem beide Enden des Glasröhrchens mit einem Röhrchenspitzenschneider gekappt wurden, wird das Detektorröhrchen in den vordefinierten Anschluss des Gerätes gesteckt. Nach dem Start des Programms ermittelt die Anlage in automatischen Schritten in den nacheinander eingesetzten und jeweils kurz vorher aufgebrochenen Detektorröhrchen den Taupunkt, den Ölgehalt und die Anteile von Kohlenmonoxyd (CO) und Kohlendioxyd (CO2). Der Safe-Air-Tester berücksichtigt dabei präzise die für die einzelnen Messungen erforderlichen unterschiedlichen Reaktionszeiten und gibt nach Ablauf der zugehörigen Durchströmungszeit ein Signal und einen Display-Hinweis „jetzt ablesen“. Während des Prüfvorganges verfärbt sich ein Teil des im Röhrchen befindlichen Reagenzes, wodurch der jeweilige Bestandteil in der Druckluft ausgewiesen wird. Dieser Teil wird auf einer Skala auf dem Röhrchen abgelesen. Nach etwa 18 Minuten sind alle vier Messungen erfolgreich abgeschlossen.

Automatischer Ablauf macht die Druckluft-Messungen vergleichbar

Durch die automatisierte Ermittlung können die Werte jederzeit – zum Beispiel in festen Zeiträumen alle drei, sechs oder zwölf Monate – wiederholt werden. Weil alle Messungen nach einem identischen Prozess ablaufen, sind alle Ergebnisse direkt vergleichbar. Unterschiedliche Additive beeinflussen die Messergebnisse in den Detektorröhrchen in geringem Maße.

Dies kann unter Zuhilfenahme einer Liste mit den gebräuchlichsten Ölsorten der weltweit führenden Kompressoren-Hersteller korrigiert werden. Für die Ermittlung der Luftqualitäten bietet Kruckenberg Drucklufttechnik verschiedene Möglichkeiten. Entweder können die Betreiber von Druckluft-Stationen den Safe-Air-Tester zu einem niedrigen vierstelligen Euro-Betrag erwerben und die Werte durch eigenes Personal ermitteln lassen. Eine andere Möglichkeit ist die Einschaltung von spezialisierten Ingenieurbüros und Fachhändlern, die als Dienstleister die Werte ermitteln.

Peter Kruckenberg ist Geschäftsführer der Kruckenberg Drucklufttechnik GmbH in 23556 Lübeck. Norbert Barlmeyer ist Fachjournalist für die Drucklufttechnik in 33611 Bielefeld.

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