Konstruktion von sicheren Förderern

A‌lle neuen Fördersysteme werden unweigerlich den harten Bedingungen beim Schüttgutumschlag ausgesetzt, und damit setzt der langsame Prozess der Schädigung ein. Schließlich werden mehr Zeit und Arbeit für die Wartung benötigt, die Zeitspannen zwischen den Stillständen werden kürzer, die Ausfallzeiten länger und die Betriebskosten höher. In dieser Zeit steigt auch die Gefahr von Verletzungen oder Todesfällen, da die Arbeiter immer häufiger mit der Anlage in Kontakt kommen, um sie zu reinigen, zu warten und kurzfristige Lösungen für langfristige Probleme zu finden. Ein kompletter Austausch des Systems ist kostspielig, aber um die ständig steigenden ­Produktionsanforderungen zu erfüllen, sind Aufrüstungen und Reparaturen unvermeidlich.

Bei der Untersuchung der Sicherheit eines Systems kann die Verbesserung der Effizienz und die Verringerung des Risikos durch die Verwendung einer Hierarchie von Kontrollmethoden zur Abschwächung von Gefahren erreicht werden. Der effektivste Weg zur Risikominderung besteht darin, die Gefahr aus der Komponente oder dem System heraus zu konstruieren. Dies erfordert in der Regel zwar eine größere Anfangsinvestition, führt aber zu kostengünstigeren und dauerhafteren Ergebnissen.

Hierarchie der Kontrollmethoden

Eine Untersuchung der Unfalldatenbank der US-amerikanischen Arbeitsschutzbehörde OSHA (Occupational Safety and Health Administration) zeigt die Gefahren bei der Arbeit in der Nähe von Förderanlagen auf. [1] Studien haben ergeben, dass die meisten Unfälle in der Nähe der Stellen auftreten, an denen Reinigungs- und Wartungsarbeiten am häufigsten stattfinden: Aufwickelrolle, Umlenkrolle und Kopfrolle.

Die Gefährdungen aus dem System heraus zu konstruieren bedeutet, die Ursachen zu beseitigen, um die Sicherheit eines Fördersystems zu erhöhen. Die Methoden zum Schutz der ­Arbeiter können dabei sehr unterschiedlich sein. In vielen Fällen wird es notwendig sein, mehr als eine Kontrollmethode zu verwenden, indem nachrangige Kontrollen integriert werden, die jedoch als unterstützende Maßnahmen zu betrachten sind und nicht als Lösungen an sich.

Zur persönlichen Schutzausstattung (PSA) gehören Atemschutzmasken, Schutzbrillen, Strahlschutzschilde, Schutzhelme, Gehörschutz, Handschuhe, Gesichtsschutz und Schuhe, die eine Barriere zwischen dem Träger und der Gefahr bilden. Der entscheidende Nachteil dabei ist jedoch, dass damit die Ursache eines Problems nicht behoben wird.

Administrative Kontrollen zur Änderung an der Arbeitsweise der Mitarbeiter schaffen Richtlinien, die eine Verpflichtung zur Sicherheit ausdrücken, aber schriftliche Richtlinien können leicht abgelegt und vergessen werden. Diese Kontrollen können einen Schritt weiter gehen, indem „aktive” Verfahren zur Minimierung der Risiken eingeführt werden, wie z.B. die Planung von Schichten, die die Belastung begrenzen, oder mehr Schulungen für das Personal, etc. Auch gesetzlich vorgeschriebene Warnschilder sollten gut sichtbar angebracht werden, klar verständlich sein und gewaschen werden, wenn sie verschmutzt sind oder ersetzt werden, wenn sie verblasst sind. Aber all diese Maßnahmen beseitigen nicht die Ursachen der Gefahren. Gleiches gilt für die Installation von Systemen wie z.B. technischen Steuerungen, die eine Fernüberwachung und -steuerung von Geräten ermöglichen, oder Schutzvorrichtungen wie Tore und Inspektionstüren, die den Zugang versperren.

Durch den Einsatz von Methoden zur Gefahrenerkennung und Risikobewertung in einem frühen Stadium des ­Konstruktionsprozesses können Ingenieure das sicherste und effizienteste System für den jeweiligen Raum, das Budget und die Anwendung entwickeln. Mit der sogenannten Ersatz­methode wird etwas, das eine Gefahr erzeugt, durch ein Gerät oder eine Materialänderung ersetzt – um potentielle Gefahr zu vermeiden. Das manuelle Reinigen eines verstopften Trichters könnte z.B. durch die Installation von ferngesteuerten Luftkanonen ersetzt werden. Weitere Beispiele für „Eliminieren durch Konstruktion” sind längere, höhere und dicht verschlossene Verladerutschen, um Staub und Verschüttungen zu kontrollieren, oder Hochleistungs-Primär- und -Sekundärreiniger, um die Rückverschleppung zu minimieren.

Wirtschaftliche Analyse von Prävention
durch Konstruktion (PtD)

Prävention durch Konstruktion (PtD = Prevention through ­Design) ist der vom NIOSH (National Institute of Occupational Safety and Health) verwendete Begriff. Als eine Abteilung des U.S. Centers for Disease Control (CDC) hat die Organisa­tion die PtD-Initiative angeführt. [3] Das Institut weist in seinem Bericht darauf hin, dass Studien über Arbeitsunfälle bei 37 % der arbeitsbedingten Todesfälle „Systemdesign” implizieren.

Die Kosten sind in den meisten Fällen das Haupthemmnis für PtD, weshalb es am besten ist, sicherere Designs in der Planungs- und anfänglichen Bauphase zu implementieren, anstatt das System später nachzurüsten. Die zusätzlichen Konstruk­tionskosten für PtD betragen oft weniger als 10 % der Konstruktionskosten, haben aber einen enormen Nutzen in Form von verbesserter Sicherheit und erhöhter Produktivität.

Auch wenn diese Richtlinie von den Unternehmen in der Regel nicht explizit genannt wird, ist das Verfahren des ­Niedrig-Angebots in der Regel eine implizite Regel, die in die Unternehmenskultur eingebettet ist. Es ermutigt bei Ange­boten, einer Konstruktionsmethodik für Förderbänder zu folgen, bei der die maximale Belastung des Förderbandes und die minimale Einhaltung von Vorschriften mit den günstigsten verfügbaren Materialien, Komponenten und Herstellungsverfahren erreicht werden. Allerdings sind dabei Vorteile oft nur von kurzer Dauer, und die Kosten steigen im Laufe der Zeit, was schließlich zu Verlusten führt. Wenn hingegen auf der Grundlage der niedrigsten langfristigen Kosten (Lebenszykluskosten) eingekauft wird, bleiben die Vorteile in der Regel bestehen und die langfristigen Kosten sind niedriger und dadurch im Laufe der Zeit mit einer Nettoeinsparung verbunden. [4]

Das Fördersystem sollte nicht nur die Mindestanforderungen erfüllen, sondern so konstruiert sein, dass das Risiko sowie der Austritt und die Ansammlung von flüchtigem Material minimiert werden, und dadurch der Arbeitsplatz sicherer wird und die Anlage einfacher zu warten ist. Der Kauf auf Basis der Lebenszykluskosten und die Vorwegnahme der zukünftigen Verwendung von problemlösenden Komponenten in der Grundkonfiguration des Förderers bietet verbesserte Sicherheit und Zugänglichkeit, ohne die Anforderungen an den Stahlbau zu erhöhen oder den Gesamtpreis signifikant zu steigern. Es eröffnet auch die Möglichkeit für einfachere System-Upgrades in der Zukunft. 

Der modifizierbare Grundförderer

Mit Hilfe der Steuerungshierarchie und der Konstruktionshierarchie sind Ingenieure in der Lage, einen modifizierbaren Grundförderer zu konstruieren, der den Anforderungen der modernen Produktion und den Sicherheitsanforderungen gerecht wird. Es handelt sich um einen Standard-Schüttgutförderer, der mit wenigen Modifikationen in kritischen Bereichen so konstruiert ist, dass eine einfache Nachrüstung mit neuen Komponenten möglich ist, um den Betrieb und die Sicherheit zu verbessern und häufige Wartungsprobleme zu lösen oder zu verhindern.

Wartungsfreundliche Lösungen in der Ladezone, die die Sicher­heit erheblich verbessern und Arbeitsstunden und Ausfallzeiten reduzieren, sind z.B. einschiebbare bzw. ausschiebbare Tragrollen, Prallkästen und Stützkästen. Bei größeren Förderern helfen Wartungshilfen wie Hängebahnen oder Auslegerkräne beim Bewegen und Austauschen von Komponenten. Außerdem ist ein angemessener Zugang zu den Versorgungseinrichtungen, wie Strom und/oder Druckluft, sicherzustellen, um die Wartung und Leistung zu erleichtern. Die nächste Generation von Förderanlagen kann sogar mit einer speziell entwickelten Umlenkrolle ausgestattet sein, die mit einem unabhängigen Stromgenerator versehen ist, der die Bewegung der Förderanlage nutzt, um Strom für eine breite Palette von autonomen Geräten zu erzeugen.

Staub, verschüttetes Material und die Bandverfolgung verursachen die größten Probleme. Feldversuche haben gezeigt, dass vergrößerte Sockelleisten und konstruierte Absetzzonen die Staubabscheidung fördern und flüchtiges Material reduzieren. Gebogene Lade- und Abwurfschächte steuern den ­Ladungstransfer für eine zentrierte Platzierung und reduzierte Turbulenzen. Während die Ladung auf dem Band zentriert wird, sorgen Führungen für einen gleichmäßigen Lauf durch die Aufwicklung, um eine gleichmäßige Bandführung zu gewährleisten.

Außerdem ist jede Übergabestelle anfällig für Ablagerungen und Verstopfungen. Fließhilfsmittel wie Rüttler oder Luft­kanonen an Rutschen können die Materialbewegung aufrechterhalten, die Lebensdauer der Ausrüstung verbessern und die Sicherheitsrisiken reduzieren, die mit der manuellen Beseitigung von Verstopfungen verbunden sind.

Fazit

Die Konstruktion von sichereren Förderern ist eine langfristige Strategie. Obwohl die Konstruktion weniger als 10 % des Gesamtbudgets eines Projekts beansprucht, erweisen sich zusätzliche Vorleistungen und die Anwendung einer Lebenszykluskosten-Methode bei der Auswahl und dem Kauf von Fördererkomponenten als vorteilhaft – für eine längere Betriebslebensdauer, weniger Stillstände und geringere Betriebskosten.