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Auslegung von optischen und akustischen Signalgeräten

Auslegung von optischen und akustischen Signalgeräten. Was können Sie erwarten ? Pfannenberg Normen zur Alarmierung Optische + Akustische Alarmierung Grundlagen zur Wahrnehmung Auslegung der Geräte Diskussion. Wer ist Pfannenberg? Mittelständisches Unternehmen aus Hamburg

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Auslegung von optischen und akustischen Signalgeräten

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Presentation Transcript

  1. Auslegung von optischen und akustischen Signalgeräten

  2. Was können Sie erwarten ? • Pfannenberg • Normen zur Alarmierung • Optische + Akustische Alarmierung • Grundlagen zur Wahrnehmung • Auslegung der Geräte • Diskussion

  3. Wer ist Pfannenberg? • Mittelständisches Unternehmen aus Hamburg • 1954 gegründet • 260 Mitarbeiter • Gesellschaften in UK, USA, Singapur, F und I • eigene Entwicklung, Fertigung und Vertrieb

  4. Was macht Pfannenberg? • Elektrotechnik für die Industrie • -Blitzleuchten, Schallgeber, Mehrfachleuchten • (Ex und nicht EX) • -Filterlüfter, Klimageräte • Heizungen, Thermostate • Rückkühlanlagen

  5. Optische und akustische Warngeräte in der Industrie werden intensiv in 2 Gebieten von Alarmsystemen verwendet: • Feueralarmierung und Räumungssignal • Maschinensicherheit

  6. Grundlagen zur Maschinensicherheit In Übereinstimmung mit der europäischen Richtlinie 98/37/EC ( Maschinenrichtlinie) müssen passende optische und akustische Alarmierungsgeräte an den Maschinen installiert sein, um Menschen bei Gefahr zu alarmieren. Die folgenden Normen sind die wichtigsten Dokumente zu diesem Thema : • EN 457: Sicherheit von Maschinen – Akustische Gefahrensignale Allgemeine Anforderungen, Gestaltung und Prüfung • EN 842: Sicherheit von Maschinen – Optische Gefahrensignale Allgemeine Anforderungen, Gestaltung und Prüfung • EN 981: Sicherheit von Maschinen – System akustischer und optischer Gefahrensignale und Informationssignale

  7. Grundlagen zur Maschinensicherheit • EN 60073: Grund- und Sicherheitsregeln für die Mensch-Maschine- Schnittstelle, Kennzeichnung • EN 61310-1: Sicherheit von Maschinen – Anzeigen, Kennzeichnen und Bedienen Teil 1: Anforderungen an sichtbare, hörbare und tastbare Signale • EN 60204-1: Sicherheit von Maschinen – Elektrische Ausrüstung von Maschinen; Teil 1: Allgemeine Anforderungen

  8. Grundlagen Notfallsysteme • DIN 33404-3: Gefahrensignale für Arbeitsstätten – Akustische Gefahrensignale Einheitliche Notsignale Sicherheitstechnische Anforderungen, Prüfungen • EN 54-3: Feuermelder und Feueralarmierungssysteme 3: Feueralarmierungsgeräte: Schallgeber • prEN 54-23: Feuermelder und Feueralarmierungssysteme 23: Feueralarmierungsgeräte: Optischer Alarm

  9. Grundlagen Notfallsysteme • UL 1638: optische Signalgeräte – Private-Mode Emergency and General Utility Signaling • ANSI/NFPA 72: National Fire alarm Code Betriebsmittelvorschriften Unfall-Verhütungs-Vorschrift (UVV) Arbeitsschutzrichtlinien

  10. Grundlagen Notfallsysteme • UVV – See §143 • Anwendung des IMO codes für Alarmeinrichtungen • rechtsverbindliche Schiffsausrüstung

  11. Akustische Alarmierung, Grundlagen Üblicherweise wird die Lautstärke eines Schallgebers in dB(A) ausgedrückt, gemessen wird in 1m Abstand (USA 10 feed!) Der Wirkungsbereich eines Schallgebers läßt sich dagegen nicht ohne weiteres bestimmen, da diese Angabe von verschiedenen unbekannten Faktoren abhängt, wie z.B.: • Art des Tones • Windgeschwindigkeit und -richtung • Nebel, Regen usw. • Störschallpegel ,- Reflektionen,- Hörvermögen

  12. Akustische Alarmierung, Grundlagen Die subjektive oder wahrgenommene Lautstärke ist abhängig von verschiedenen komplexen Faktoren: • menschliches Ohr: die höchste Empfindlichkeit gegenüber Geräuschen besteht zwischen 2kHz und 5kHz. Der Hörbereich erstreckt sich von 20Hz bis 20kHz. • niedrigere Frequenzen (bei gleichem Schallpegel) werden als leiser wahrgenommen. Dies ist bei kleineren Schallpegeln um so ausgeprägter.

  13. Akustische Alarmierung, Grundlagen Um die gleiche Lautstärke, die ich bei 1kHz und 70 dB empfinde, zu spüren, muss ich bei einer Frequenz von 50Hz mit 85 dB arbeiten. Da ist der Effekt des sogenannten (A) Filters. Schallgeber, die durch- dringend laute Töne abstrahlen, haben daher eine höhere Strom- Aufnahme. Das ist ein Leistungsmerkmal.

  14. Akustische Alarmierung, Grundlagen Der Druckpegel wird für folgenden Bereich angegeben: 10 dB untere Hörgrenze und 130 dB obere Schmerzgrenze. Ein Anstieg von 6 dB bedeutet eine Verdoppelung des Schalldruckes. Ein Anstieg um 10 dB erscheint doppelt so laut. Als kleinster Anstieg kann eine Schallpegeldifferenz von 3 dB als Unterschied wahrgenommen werden.

  15. Akustische Alarmierung, Grundlagen Schmerzgrenze >130 dB Flugzeug, Feuerwerkkracher 120 dB Presslufthammer 110 dB LKW 100 dB Auto 90 dB Telefon, lauter Arbeitsplatz 80 dB Büro 60 - 70 dB Vogel (Natur), Unterhaltung 40 – 50 dB Uhr, Wohnzimmer 30 dB Wald, Schlafzimmer 20 dB untere Hörgrenze <10 dB

  16. Akustische Alarmierung, Grundlagen • Details der DIN 33404 Teil 3 • - akustische Gefahrensignale für Arbeitsstätten • Notsignal bei Gefahr von Brand, Gas, Explosion, Strahlung,... • mindestens 75 dB(A) im Signalempfangsbereich • mindestens 10 dB(A) über Störschallpegel • bei Störschallpegeln über 110 dB(A) zusätzl. optische Alarmierung • 500 – 1200 Hz abfallender Sägezahn • mindestens 1min

  17. Akustische Alarmierung, Grundlagen • Details der DIN EN 457 (33404-T3 und ISO7731) • - akustische Gefahrensignale; Allg. Anforderungen; • Gestaltung und Prüfung • mindestens 65 dB(A) im Signalempfangsbereich • mindestens 10/15 dB(A) über Störschallpegel • bei Störschallpegeln über 110 dB(A) zusätzl. optische Alarmierung • 300 – 3000 Hz; bevorzugt <1500Hz bei Hörschutzträgern • Hörprobe! Oder Messung

  18. Akustische Alarmierung, Grundlagen Details der DIN EN 457: Glühofen, Walzstraße, Abblasen von Zunder mit Druckluft

  19. Akustische Alarmierung, Grundlagen Details der DIN EN 457 Mittlere Schalldämmungswerte eines Gehörschutzes nach DIN 4869-1 Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 dB 21 27 26 28 29 30 43 33

  20. Akustische Alarmierung, Grundlagen Details der DIN EN 457: Gleisschotter-Reinigungs- Maschine in einer Industrieanlage ohne/mit Hörschutz

  21. Akustische Alarmierung, Grundlagen Andere Länder andere Sitten: ISO 8021 Notsignal für Räumung; NFS32-001 Feueralarm Frankreich; SS 031711 Notsignal Schweden

  22. Akustische Alarmierung, Berechnung Für die Berechnung der akustischen Alarmierung ist es erforderlich den “Zielwert” zu kennen:

  23. Akustische Alarmierung, Berechnung • die genannten Formeln gelten im “freien Feld”, da dort keine Reflektionen auftreten. In geschlossenen Räumen können Reflektionen den Schallpegel um bis zu 3 dB verändern. • Alarmsignale sind um so besser zu hören, je größer die Differenz der Frequenzen von Störschallpegel und Schallgeber ist. Ex-ATEX BExS DS 10 Schallgeber

  24. Akustische Alarmierung, Berechnung Wie berechnet man den “Arbeits”-Bereich eines Schallgebers? Daumenregel: • jeweils bei Verdoppelung der Distanz müssen 6 dB(A) abgezogen werden. (Freier Raum ohne Hindernisse) • Formel: R = 10 ((Lo-L)/20) oder Lo=L+20xlg(R/Ro) Ro = 1m, R = Radius Lo = Lautstärke bei Ro

  25. Akustische Alarmierung, Berechnung Beispiel 1: Abstand der Montagepunkte 40m; Mindestschallpegel 95dB(A) Welcher Schallgeber wird benötigt? R= 20m und L=95dB(A) Lo=95+20lg(20/1)  121 dB(A) Schallgeber: PA 120

  26. Akustische Alarmierung, Berechnung Beispiel 2: Der Schallgeber hat 110 dB(A); Störschallpegel ist 75 dB(A) Alarmierung gemäß EN 457; In welchem Abstand müssen die Schallgeber montiert werden? Lo=110 dB(A); L=75+15= 90dB(A) R= 10((110-90)/20) = 10m  maximaler Abstand 20m

  27. Akustische Alarmierung

  28. Akustische Alarmierung, Berechnung Um 82 dB(A) auf einer Fläche 50 m x 30 m zu erreichen: PA100 PA120 Es werden 1x 120 dB(A) oder 10x 100 dB(A) Schallgeber benötigt. Fläche: 100 dB(A) Schallgeber @82dB(A) = 200 m2 120 dB(A) Schallgeber @82dB(A) = 20000 m2

  29. Akustische Alarmierung, Berechnung Wenn dagegen nur 70 dB(A) auf der gleichen Fläche von 50 m x 30 m erreicht werden sollen, geht es sehr viel einfacher: PA100 2 Schallgeber mit je 100 dB(A) genügen

  30. Optische Alarmierung, Grundlagen Optische Alarmierungsgeräte werden in vielen verschiedenen Applikationen angewendet: • Anzeige einer gegebenen Gefahr • ein vordefinierter Zustand ist eingetreten • Verstärkung eines akustischen Signales, bei lautem Störschallpegel oder z.B. Lebensgefahr

  31. Optische Alarmierung, Grundlagen Details der DIN EN 842: Signal  Warnsignal  Notsignal (Alarm) (blau)  gelb-orange  rot <<5 J  5J  10J Rot über gelb über grün (Fehlsichtigkeit) Subjektive Sichtprüfung

  32. Optische Alarmierung, Grundlagen Die Farben der optischen Signalisierung sind gemäß IEC 73 wie folgt definiert (Maschinen Richtlinie): Rot - Gefahr, Handeln Sie jetzt!Lebensgefahr durch z.B. ungeschützte bewegende Maschine Gelb - Warnung, mit Vorsicht arbeitenTemperatur, Druck usw. Sind nicht im normalen Bereich Grün - Sicherheit: Weitermachen!alles OK, Maschine kann starten Blau - anlagenspezifisch eine bestimmte Aktion ist erforderlich Klar - keine bestimmte Bedeutung

  33. Optische Alarmierung, Grundlagen Die Farbe der Kalotte hat Einfluss auf die emittierte Helligkeit: In Anlehnung zum Entfernungsgesetz ist die Leuchtkraft um 75% reduziert bei verdoppelter Entfernung

  34. Optische Alarmierung, Wahrnehmbarkeit Optimale optische Alarmierung erfolgt mit direkter (unverbautem) Sichtlinie zwischen Leuchte und Menschem; Reflektiertes Licht kann nur unzureichend wahrgenommen werden. Helligkeit von Warn- und Alarmsignalen: • die Leuchtstärke von Warngeräten muss 5 mal heller sein, als das umgebende Licht • die Leuchtstärke von Alarmgeräten muss 10 mal heller sein, als das umgebende Licht • wenn das optische Signal zur Alarmierung dient, muss es durch ein akustische Signal unterstützt werden (EN 842)

  35. Optische Alarmierung, Wahrnehmbarkeit Faustregel zur groben Applikationsabschätzung (Blitzleuchten): Im Entfernungsbereich des inneren Kreises werden die Menschen auch dann von der Leuchte “angesprochen”, wenn sie nicht direkt zur Leuchte schauen; der äußere Kreis beschreibt den Entfernungsbereich, in dem der Betrachter nur direkt alarmiert wird.

  36. Optische Alarmierung, Wahrnehmbarkeit NFPA 72 gibt als einzige Norm “greifbare” Zahlen zur Auslegung der optischen Alarmierung:

  37. Optische Alarmierung, Wahrnehmbarkeit • aufgrund der Komplexität der Betrachtung der optischen Signalisierung ist eine Überprüfung der Wirksamkeit der Alarmierung vor Ort mit repräsentativen Menschen empfehlenswert • dabei muss immmer eine worst-case Betrachtung vorgenommen werden • einfach irgendeine Leuchte an irgendeine Stelle ist in jedem Fall nicht ausreichend

  38. Auslegung von optischen und akustischen Signalgeräten ???

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