Druckprüfungen an Druckbehältern, Rohrleitungen und druckhaltenden Ausrüstungen sind gesetzlich gefordert, erzeugen aber selbst ein erhebliches Gefährdungspotenzial. Weder BetrSichV, TRBS 1201 noch BG‑Merkblatt T 039 geben feste Sicherheitsabstände für anwesende Personen vor.
Dieser Beitrag zeigt, wie Fachkräfte für Arbeitssicherheit anhand der gespeicherten Energie des Systems und international etablierten Verfahren (HSE, ASME PCC‑2, NASA, IME) nachvollziehbare Sicherheitsabstände festlegen können – getrennt für Wasser‑ und Gasdruckprüfungen. BGRCI T 039 und TRBS 2141 liefern dabei den normativen Rahmen; die Berechnung ermöglicht eine technisch und rechtlich belastbare Gefährdungsbeurteilung.
1 Rechtlicher Rahmen und Rolle der Fachkraft für Arbeitssicherheit
1.1 Produktrecht (Hersteller)
Für das Inverkehrbringen von Druckgeräten gilt die Druckgeräterichtlinie 2014/68/EU (PED). Sie fordert u. a. eine Gefahrenanalyse, legt Kategorien nach Druck, Volumen und Medium fest und verpflichtet den Hersteller zu einer Druckfestigkeitsprüfung, meist als hydrostatische Prüfung.
Die Richtlinie macht aber keine Angaben zu Sicherheitsabständen während der Prüfung.
1.2 Betreiberrecht (Betrieb und Prüfungen)
Für Betreiber sind insbesondere maßgeblich:
- Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV)
- TRBS 1201 „Prüfungen und Kontrollen von Arbeitsmitteln und überwachungsbedürftigen Anlagen“
- TRBS 1201 Teil 2 „Prüfungen und Kontrollen bei Gefährdungen durch Dampf und Druck“
- TRBS 2141 „Gefährdungen durch Dampf und Druck“
- BG RCI Merkblatt T 039 „Druckprüfungen von Druckbehältern und Rohrleitungen – Flüssigkeitsdruckprüfungen, Gasdruckprüfungen“
TRBS 2141 konkretisiert die BetrSichV: Sie verlangt, dass Gefährdungen durch Dampf und Druck anhand einer Gefährdungsbeurteilung bewertet und geeignete Schutzmaßnahmen abgeleitet werden. Dabei sollen Methoden verwendet werden, die Eintrittswahrscheinlichkeit und Schadensausmaß berücksichtigen.
Damit ist der Weg im Grunde vorgegeben: Wer das Schadensausmaß bewertet, landet zwangsläufig bei der gespeicherten Energie.
2 Gefährdungen bei Druckprüfungen
TRBS 2141 nennt als typische Gefährdungen bei druckbeaufschlagten Systemen u. a.
- unzulässigen Druckanstieg / Überdruck,
- Versagen der drucktragenden Wandung (Bersten, Rissbildung),
- Freisetzung von Fluiden mit Strahl- und Druckwellenwirkung,
- Gefährdungen durch austretende Medien (Ersticken, Vergiften, Verätzen, Verbrennen, Erfrieren).
T 039 beschreibt für Druckprüfungen u. a.:T039_Gesamtdokument
- Bersten von Behältern oder Rohrleitungen,
- Wegschleudern von Bauteilen (Verschraubungen, Flanschen, Stopfen),
- Strahlwirkungen von Wasser oder Gas.
Für die Festlegung von Sicherheitsabständen ist vor allem relevant:
- Fragmentwirkung (Geschosswirkung von Bauteilen / Behälterteilen)
- Druck- bzw. Stoßwelle bei plötzlicher Freisetzung der gespeicherten Energie
- Gefährliche Freistrahlen und Gaswolken
Die physikalische Größe, die all diese Effekte beschreibt, ist die mechanische Energie, die im System gespeichert ist.
3 Physikalische Grundlagen – warum Gas so gefährlich ist
3.1 Gas vs. Wasser
T 039 stellt für gleiche Druck‑ und Volumenwerte ein drastisches Verhältnis fest: Die Spannungsenergie einer Gasdruckprüfung ist gegenüber einer Flüssigkeitsdruckprüfung mit Wasser um Größenordnungen höher; bereits geringe Gasanteile im Prüfwasser vervielfachen die gespeicherte Energie.T039_Gesamtdokument
Das ist plausibel: Gase sind stark kompressibel, Flüssigkeiten nahezu inkompressibel. Bei gleichem Druck und Volumen kann ein Gas daher hundert- bis tausendfach mehr Energie speichern als Wasser. Internationale Untersuchungen (u. a. HSE, PNNL, NIST) nutzen deshalb fast durchgängig die Energie als Maßzahl zur Bewertung von Druckrisiken.
3.2 Energieanteile bei einem Versagen
Untersuchungen zu Druckprüfunfällen zeigen: Wird das Druckgerät plötzlich zerstört, verteilt sich die gespeicherte Energie grob auf zwei Hauptanteile:
- etwa 30–40 % in Fragmentenergie (Wurf von Bauteilen),
- etwa 60–70 % in die Druck- bzw. Schockwelle.
Für die Festlegung von Sicherheitsabständen ist insbesondere die Druckwelle maßgeblich – denn sie wirkt auch dann noch auf Personen, wenn keine direkten Treffer durch Bruchstücke mehr zu erwarten sind.
4 Berechnungsansatz nach Stand der Technik
Der im Folgenden dargestellte Ansatz basiert im Kern auf der Methodik von HSE, ASME PCC‑2, NASA und IME (American Table of Distances) und wurde u. a. von Wernicke in Form praxisgerechter Diagramme für Wasser‑ und Gasdruckprüfungen aufgearbeitet.
4.1 Schritt 1: Systemdaten erfassen
- Prüfdruck Pg (Überdruck in bar)
- Absoluter Prüfdruck Pt=Pg+Pa (mit Pa≈1 bar)
- Gesamtvolumen unter Prüfdruck V [m³]
- Prüfmedium: Wasser (weitgehend entlüftet) oder Gas (Luft / N₂)
- Randbedingungen: Innenraum / Freiluft, Abschirmungen, Personenbereiche
4.2 Schritt 2: Gespeicherte Energie
4.2.1 Gasdruckprüfung (pneumatisch)
ASME PCC‑2 gibt für Luft bzw. Stickstoff eine vereinfachte Formel für die isentropische Expansionsenergie an:
mit
- E gespeicherte Energie [J],
- C≈2,5 (für Luft/N₂, k = 1,4),
- Pt, Pa … absoluter Prüf‑ bzw. Atmosphärendruck [Pa],
- V … Volumen [m³].
Diese Formel liefert für typische Prüfdrücke (10–100 bar) praxisnahe Ergebnisse und ist direkt excel‑tauglich.
4.2.2 Wasserdruckprüfung (hydrostatisch)
Für Flüssigkeiten unterhalb ihres Siedepunktes kann die gespeicherte Energie über die Kompressibilität beschrieben werden. PNNL und NIST verwenden dafür:
mit
- β … Kompressibilität der Flüssigkeit [1/Pa],
- Pt … absoluter Prüfdruck [Pa],
- V … Volumen [m³].
Für Wasser bei Raumtemperatur kann konservativ β≈4,5⋅10^−10 Pa^−1 verwendet werden.
4.3 Schritt 3: Umrechnung in TNT‑Äquivalent
Um auf vorhandene Explosionsschutz‑Daten zurückgreifen zu können, wird die Energie in ein TNT‑Äquivalent umgerechnet. Viele Veröffentlichungen verwenden:
Daraus folgt:
4.4 Schritt 4: Skalierter Sicherheitsabstand
ASME PCC‑2 und IME nutzen für Explosionsbetrachtungen einen skalierten Abstand:
mit
- R … Sicherheitsabstand [m],
- Rscaled … skaliertes Maß für das Sicherheitsniveau [m/kg^(1/3)].
Vergleiche von NASA‑, HSE‑ und IME‑Daten sowie die Auswertung von Wernicke zeigen, dass ein Wert von
ein konservatives, aber praxisgerechtes Schutzniveau für Personenschutz liefert.
ASME PCC‑2 fordert zusätzlich Mindestabstände von 30 m bzw. 60 m in bestimmten Energiebereichen (bis 135,5 MJ bzw. bis 271 MJ).
5 Rechenbeispiele für die Praxis
Die folgenden Rechenbeispiele sind so gewählt, dass sie typischen Situationen in Betrieben entsprechen und sich leicht in einer Excel‑Vorlage nachbilden lassen.
5.1 Beispiel 1: Druckluftbehälter, 1 m³, 20 bar(g)
Daten
- Volumen: V=1,0 m^3
- Prüfdruck: Pg=20bar
- Absoluter Druck: Pt≈21 bar=2,1⋅10^6 Pa
- Atmosphärendruck: Pa=1,0⋅10^5 Pa
- Medium: Luft (Gasdruckprüfung)
Gespeicherte Energie (Gas)
- Quotient Pa/Pt≈0,0476.
- Potenz (Pa/Pt)^0,286≈0,42.
- Klammer: 1−0,42=0,581.
- E≈2,5⋅2,1⋅10^6⋅1,0⋅0,58≈3,0⋅10^6 J=3,0 MJ.
TNT‑Äquivalent
Sicherheitsabstand
- Kubikwurzel: sqrt[3]{0,67}≈0,88.
- R≈30⋅0,88≈26 m
Interpretation
Ein 1 m³‑Druckluftbehälter bei 20 bar(g) erfordert einen freizuhaltenden Personenschutzbereich von etwa 25–30 m um den Prüfling (ohne Abschirmung). In Innenräumen ist das praktisch nicht realisierbar – hier wären zusätzliche Schutzwände oder eine Verlagerung der Gasdruckprüfung ins Freie erforderlich.
5.2 Beispiel 2: Gleicher Behälter, Wasserdruckprüfung bei 20 bar(g)
Daten
Wie Beispiel 1, aber Medium Wasser, gut entlüftet.
Gespeicherte Energie (Wasser)
- Pt=2,1⋅106 PaP_t = 2{,}1 \cdot 10^{6} \,\text{Pa}Pt=2,1⋅106Pa,
- Pt2≈4,41⋅1012P_t^2 \approx 4{,}41 \cdot 10^{12}Pt2≈4,41⋅1012,
- β=4,5⋅10−10 Pa−1\beta = 4{,}5 \cdot 10^{-10} \,\text{Pa}^{-1}β=4,5⋅10−10Pa−1.
Rechnung:
- β⋅Pt2≈4,5⋅10−10⋅4,41⋅1012≈1,98⋅103\beta \cdot P_t^2 \approx 4{,}5 \cdot 10^{-10} \cdot 4{,}41 \cdot 10^{12} \approx 1{,}98 \cdot 10^{3}β⋅Pt2≈4,5⋅10−10⋅4,41⋅1012≈1,98⋅103.
- Multiplikation mit V=1V = 1V=1: unverändert.
- Hälfte: E≈9,9⋅102 J=1,0 kJE \approx 9{,}9 \cdot 10^{2} \text{ J} = 1{,}0 \text{ kJ}E≈9,9⋅102 J=1,0 kJ.
TNT‑Äquivalent
Sicherheitsabstand
- Kubikwurzel: 2,2⋅10−43≈0,06\sqrt[3]{2{,}2 \cdot 10^{-4}} \approx 0{,}0632,2⋅10−4≈0,06.
- R≈30⋅0,06≈1,8 mR \approx 30 \cdot 0{,}06 \approx 1{,}8 \,\text{m}R≈30⋅0,06≈1,8m.
Interpretation
Für die Wasserdruckprüfung des gleichen Behälters genügt ein rechnerischer Abstand von rund 2 m. In der Praxis ist wegen Fragmentgefahr ein etwas größerer „Nahbereich“ (z. B. 3–5 m) ohne Personen sinnvoll; darüber hinaus reichen organisatorische Maßnahmen (Absperrband, Zutrittskontrolle).
Dieses Beispiel macht anschaulich, was T 039 und internationale Leitfäden fordern: Hydrostatik vor Pneumatik – wo immer möglich.
5.3 Beispiel 3: Rohrleitungsnetz, 5 m³, 50 bar(g)
Typischer Fall in der Praxis: längere Rohrleitung mit größerem Volumen, Prüfung mit Luft bzw. Wasser.
Daten
- V=5 m^3
- Pg=50 bar ⇒ Pt≈51 bar=5,1⋅10^6 Pa
- Pa=1,0⋅10^5 Pa
5.3.1 Gasdruckprüfung
- Pa/Pt≈0,0196
- (Pa/Pt)^0,286≈0,33
- Klammer: 1−0,33=0,671
- E≈2,5⋅5,1⋅10^6⋅5⋅0,67≈4,3⋅10^7 J=43 MJ.
TNT‑Äquivalent:
Sicherheitsabstand:
- sqrt[3]{9,6} ≈2,1.
- R≈30⋅2,1≈64 m.
Damit liegt die Gasdruckprüfung eines 5 m³‑Systems bei 50 bar(g) schon im Bereich eines Sicherheitsradius von deutlich über 60 m. Innenräume scheiden damit praktisch aus; es braucht Freiluftaufstellung und ggf. zusätzliche Schutzwände.
5.3.2 Wasserdruckprüfung
Mit gleicher Formel wie in Beispiel 2:
- Pt^2≈2,60⋅10^13.
- β⋅Pt^2≈4,5⋅10^−10⋅2,60⋅10^13≈1,17⋅10^4
- Multiplikation mit V=5: ≈ 5,85⋅10^4.
- Hälfte: E≈2,9⋅10^4 J=29 kJ
TNT‑Äquivalent:
Sicherheitsabstand:
- sqrt[3]{6,5 *10^-3} ≈0,19.
- R≈30⋅0,19≈5,7 m
Damit reicht für eine Wasserdruckprüfung dieses Systems ein Sicherheitsbereich von etwa 6–10 m (je nach Fragmentgefahr und Abschirmung) vollkommen aus – in guter Übereinstimmung mit den von Wernicke abgeleiteten Diagrammen für Wasserdruckprüfungen.
6 Einbindung von T 039 und TRBS 2141 in die Gefährdungsbeurteilung
6.1 Was T 039 konkret fordert
Aus T 039 ergeben sich für die Praxis einige klare Leitplanken:
- Flüssigkeitsdruckprüfungen sind der Normalfall;
- Gasdruckprüfungen sind nur zulässig, wenn eine Flüssigkeitsprüfung technisch nicht möglich oder unvertretbar ist – und nur nach vorangegangenen zerstörungsfreien Prüfungen ohne Beanstandungen;
- bei Gasdruckprüfungen sind besondere Personenschutzmaßnahmen erforderlich (abgesperrter Bereich, Zutrittsregelung, fernbediente Druckerhöhung, Evakuierung nicht notwendiger Personen, ggf. Feuerwehrbereitschaft);
- die Festlegung der Grenzen des abgesperrten Bereichs erfolgt durch fachkundige Personen (z. B. Prüfstelle in Abstimmung mit SiFa und Betreiber).
Konkrete Meterangaben enthält T 039 bewusst nicht – damit ist Platz für die hier dargestellte energetische Berechnung.
6.2 Anforderungen aus TRBS 2141
TRBS 2141 verlangt explizit, dass Gefährdungen durch Dampf und Druck anhand einer Gefährdungsbeurteilung bewertet und „notwendige und geeignete Schutzmaßnahmen“ abgeleitet werden. Dabei können Methoden genutzt werden, die Häufigkeit und Schadensausmaß bewerten.
Die Regel nennt u. a. folgende Gefährdungen, die bei Druckprüfungen besonders relevant sind:
- Druckstoß / physikalische Explosion,
- Freistrahlimpuls (Gasstrahl, Wasserstrahl),
- Freisetzung gefährlicher Fluide mit gesundheitlichen Wirkungen.
Der in diesem Artikel dargestellte Ansatz erfüllt genau diese Forderung:
- Die gespeicherte Energie ist das Maß für das Schadensausmaß,
- zusätzliche organisatorische Maßnahmen (Absperren, Fernbedienung, Schutzwände) adressieren die Eintrittswahrscheinlichkeit schwerer Personenschäden.
7 Umsetzung in der betrieblichen Praxis
7.1 Empfohlene Vorgehensweise für SiFa / ISiFa
- Bestandsaufnahme
- Welche Druckanlagen werden geprüft? Medium, Volumen, Prüfdruck, Aufstellungsort.
- Methodenfestlegung
- Wo ist eine Wasserdruckprüfung möglich?
- Wo ist eine Gasdruckprüfung wirklich erforderlich? (Begründung dokumentieren, T 039 beachten.)
- Energieberechnung
- Gas: ASME‑Formel
- Wasser: Kompressibilitätsformel
- Ableitung des Sicherheitsabstands
- TNT‑Äquivalent, skalierter Abstand Rscaled=30 m/kg^1/3, ASME‑Mindestabstände.
- Festlegung von Zonen und Maßnahmen
- Sperrzone (Innerhalb R) → Zutritt nur für unbedingt benötigtes Personal, möglichst gar niemand.
- Warnzone (außerhalb R, aber in Sichtweite) → Aufenthaltsbeschränkung, persönliche Schutzausrüstung falls nötig.
- Physische Schutzmaßnahmen (Prallschutzwände, Nutzung vorhandener Gebäudestrukturen, Fernbedienung der Prüfpumpe).
- Dokumentation
- Alle Eingangsdaten, Berechnungsschritte und Quellen (T 039, TRBS 2141, ASME, HSE, NASA etc.) in der Gefährdungsbeurteilung festhalten.
- Abweichungen begründen (z. B. kleinerer Abstand aufgrund massiver Betonwand und Abwesenheit Dritter).
7.2 Typische „No‑Go“-Konstellationen
- Gasdruckprüfung hoher Energie (> 100 kJ) in engen Innenräumen ohne massive Schutzwände.
- Gasdruckprüfung, obwohl eine Wasserdruckprüfung technisch möglich wäre.
- Unzureichend entlüftete Wasserdruckprüfung – Luftpolster heben die gespeicherte Energie massiv an.
8 Fazit
- Rechtliche Situation: Weder BetrSichV noch TRBS oder T 039 machen konkrete Meterangaben für Sicherheitsabstände bei Druckprüfungen. Sie verlangen aber eine Gefährdungsbeurteilung, die das Schadensausmaß bewertet – und damit faktisch die Betrachtung der gespeicherten Energie.
- Physikalischer Kern: Gasdruckprüfungen speichern um Größenordnungen mehr Energie als Wasserdruckprüfungen. Schon kleine Luftbläschen im Prüfmedium können die Energie massiv erhöhen.
- Methodik: Mit den international etablierten Formeln (ASME PCC‑2 für Gase, Kompressibilitätsansatz für Wasser, TNT‑Äquivalent und skalierte Abstände) steht ein einfach anwendbares, excel‑fähiges Verfahren zur Verfügung, das mit T 039 und TRBS 2141 voll kompatibel ist.
- Praxisnutzen: Die gezeigten Beispiele liefern Größenordnungen, an denen sich SiFa, Prüfer und Betreiber orientieren können. Sie helfen, Prüfkonzepte zu planen, Sperrbereiche zu begründen und gegenüber ZÜS, BG und Behörden argumentationssicher aufzutreten.
Wer diese Methodik in einer einfachen Excel‑Vorlage abbildet und in die Gefährdungsbeurteilung integriert, hat aus einem eher abstrakten Regelwerk eine konkrete, täglich nutzbare Arbeitsanleitung für sichere Druckprüfungen gemacht – und genau darum geht es.
Glossar
AD 2000‑Merkblätter
Deutsche technische Regelwerke zur Auslegung und Prüfung von Druckbehältern. HP 30 behandelt die Durchführung von Druckprüfungen.
ASME PCC‑2
US‑amerikanischer Code „Repair of Pressure Equipment and Piping“. Enthält im Anhang Verfahren zur Berechnung gespeicherter Energie und zur Festlegung von Schutzabständen für pneumatische Prüfungen.
Atmosphärendruck PaP_aPa
Umgebungsdruck; in Berechnungen typischerweise mit 1,0 bar bzw. 101 325 Pa angesetzt.
Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV)
Zentrale Verordnung zum Schutz von Beschäftigten beim Verwenden von Arbeitsmitteln und Betrieb überwachungsbedürftiger Anlagen (z. B. Druckanlagen).
Druckanlage / Druckgerät
Behälter, Rohrleitungen und druckhaltende Ausrüstungsteile, in denen der maximal zulässige Druck PS > 0,5 bar über dem Umgebungsdruck liegt.
Druckgeräterichtlinie (PED 2014/68/EU)
EU‑Richtlinie für das Inverkehrbringen von Druckgeräten. Regelt Herstellerpflichten und Konformitätsbewertung.
Druckprüfung – hydrostatisch
Prüfung mit Flüssigkeit (meist Wasser). Vorteil: sehr geringe gespeicherte Energie, daher deutlich geringere Sicherheitsabstände.
Druckprüfung – pneumatisch
Prüfung mit Gas (Luft, Stickstoff …). Sehr hohes Gefährdungspotenzial durch gespeicherte Energie, große Sicherheitsabstände erforderlich.
Expansionsenergie
Mechanische Arbeit, die ein Gas oder eine Flüssigkeit beim Entspannen von hohem auf niedrigen Druck verrichten kann. Grundlage der Energieberechnung.
Gefährdungsbeurteilung
Systematische Ermittlung und Bewertung von Gefährdungen, Festlegung von Schutzmaßnahmen. Für Druckanlagen durch TRBS 2141 konkretisiert.
HSE
Health and Safety Executive (UK). Hat umfangreiche Untersuchungen und Leitfäden zum Thema „Pressure Test Safety“ veröffentlicht.
IME / American Table of Distances
Institute of Makers of Explosives. Stellt Tabellen zur Verfügung, in denen Sicherheitsabstände in Abhängigkeit von Explosivstoffmassen angegeben sind. Dient als Basis für skalierte TNT‑Abstände.
Kompressibilität β
Maß für die Volumenänderung einer Flüssigkeit bei Druckänderung. Für Wasser etwa 4,5⋅10^−10 Pa^−14. ^ bedeutet “hochgestellt”.
Prüfdruck Pg
Der bei der Druckprüfung angelegte Überdruck bezogen auf den Umgebungsdruck (z. B. 20 bar(g)).
Absoluter Druck Pt
Summe aus Prüfüberdruck und Atmosphärendruck: Pt=Pg+Pa.
R_scaled
Skalierungsfaktor für die Berechnung von Sicherheitsabständen aus TNT‑Äquivalenten (Einheit m/kg^(1/3)). In der Vorlage konservativ mit 30 m/kg^(1/3) angesetzt.
Sicherheitsabstand R
Der Abstand, ab dem Personen nicht mehr von der Druck-/Schockwelle einer angenommenen Explosion verletzt werden sollen. Berechnet aus:
Spannungsenergie
Energie, die in einem elastisch verformten Körper oder in einem komprimierten Fluid gespeichert ist – hier: Druckenergie des Prüfsystems.
T 039 (BG RCI)
Merkblatt „Druckprüfungen von Druckbehältern und Rohrleitungen – Flüssigkeitsdruckprüfungen, Gasdruckprüfungen“. Konkrete Anforderungen an die Durchführung und Personenschutzmaßnahmen, aber ohne feste Meterangaben.
TRBS 1201 / TRBS 1201‑2
Technische Regeln für Betriebssicherheit. Regeln Prüfungen von Arbeitsmitteln, einschließlich Druckanlagen, und konkretisieren Prüfarten und Prüffristen.
TRBS 2141
„Gefährdungen durch Dampf und Druck“ – zentrale TRBS zur Gefährdungsbeurteilung von Druckanlagen. Verlangt u. a. Berücksichtigung von Schadensausmaß und Eintrittswahrscheinlichkeit.
TNT‑Äquivalent mTNTm_\text{TNT}mTNT
Fiktive Masse an TNT, die dieselbe Explosionsenergie wie das Prüfsystem freisetzen würde. Berechnung: mTNT=E/4,5⋅10^6.
FAQ zu Sicherheitsabständen bei Druckprüfungen
1.1 Warum brauche ich überhaupt einen berechneten Sicherheitsabstand?
Weil bei einer Druckprüfung in sehr kurzer Zeit viel Energie freiwerden kann.
Wenn ein Behälter oder eine Rohrleitung versagt, entstehen:
- Geschosswirkung (wegfliegende Teile),
- eine Druck-/Schockwelle,
- ggf. gefährliche Medienwolken.
Der Sicherheitsabstand begrenzt den Bereich, in dem Personen durch die Druckwelle verletzt werden können. Fragmentgefahr im Nahbereich kommt oben drauf.
1.2 Gibt es gesetzliche Mindestabstände?
Nein.
Weder BetrSichV noch TRBS 1201/2141 noch T 039 nennen konkrete Meterangaben. Sie verlangen eine Gefährdungsbeurteilung, die u. a. das Schadensausmaß bewerten muss.
Genau da setzt dein energetischer Ansatz an.
1.3 Warum sind Gasdruckprüfungen so viel gefährlicher als Wasserdruckprüfungen?
Weil Gas kompressibel ist und Wasser fast nicht.
- Bei gleichem Druck und Volumen kann Gas um Größenordnungen mehr Energie speichern.
- Schon kleine Luftblasen im Wasser erhöhen die Energie deutlich.
Darum explodiert ein „Luftballon“ eher wie ein Knallkörper, während ein „Wasserballon“ eher „nur“ platzt.
1.4 Wann ist eine Gasdruckprüfung überhaupt zulässig?
Gasdruckprüfungen sind nach T 039 und guter Praxis Ausnahmefälle:
- nur, wenn eine Wasserdruckprüfung technisch nicht möglich oder unvertretbar ist (z. B. wegen Medienverträglichkeit, Gewicht, Korrosionsgefahr),
- und in der Regel erst nach erfolgreicher zerstörungsfreier Prüfung (z. B. RT, UT) ohne Hinweise auf Fehler.
Immer mit deutlich größeren Sicherheitsabständen und zusätzlichen Maßnahmen (Absperrungen, Fernbedienung, ggf. Feuerwehrbereitschaft).
1.5 Welche Rolle hat die Fachkraft für Arbeitssicherheit dabei?
Die SiFa:
- wirkt an der Gefährdungsbeurteilung mit,
- bringt die Anforderungen aus BetrSichV, TRBS, T 039 ein,
- hilft, Sicherheitsabstände, Sperrbereiche und organisatorische Maßnahmen festzulegen,
- prüft, ob Prüfkonzept und tatsächliche Durchführung zusammenpassen.
Du bist also nicht „nettes Beiwerk“, sondern Mit‑Architekt*in des Schutzkonzepts.
1.6 Woher kommt der Skalierungsfaktor Rscaled=30 m/kg^1/3?
Der Faktor stammt aus dem Vergleich verschiedener internationaler Ansätze:
- ASME PCC‑2,
- NASA‑Daten,
- IME „American Table of Distances“
- HSE‑Untersuchungen.
Mit Rscaled im Bereich 25–30 m/kg^(1/3) liegen die so berechneten Abstände in etwa dort, wo auch diese Regelwerke Schutzbereiche ansetzen.
30 m/kg^(1/3) ist bewusst konservativ, also auf der sicheren Seite.
1.7 Was ist, wenn massive Wände oder Erdwälle vorhanden sind?
Die Excel‑Berechnung liefert zunächst einen radialsymmetrischen Abstand – also so, als ob der Prüfling frei im Raum stünde.
In der Praxis kannst du:
- in Abschirmrichtungen (Betonwände, Erddeckung) den Abstand mindern,
- in offenen Richtungen den vollen Abstand (oder mehr) ansetzen.
Wichtig: Diese Reduktion ist eine ingenieurmäßige Entscheidung und sollte kurz in der Gefährdungsbeurteilung begründet werden (z. B. „5 m Stahlbetonwand, keine Öffnungen → Richtung X als abgeschirmt bewertet“).
1.8 Wie gehe ich mit Wasserprüfungen um, in denen Luftblasen sind?
Ganz klar: Luft raus, so gut es geht.
- Jede Luftblase vergrößert die gespeicherte Energie.
- Bei großen Leitungsnetzen: vor dem Druckaufbau mehrfach spülen/entlüften, höchste Punkte entlüften, Entlüftungsprozedur dokumentieren.
Im Zweifel Behandlung wie „etwas sicherer“ (z. B. auf nächsthöhere Volumen-/Druckstufe runden).
1.9 Wie genau sind die Berechnungen?
Es sind technisch sinnvolle Abschätzungen, keine exakten Explosionsexperimente:
- Gasverhalten: idealisiert (isentrop), reale Gase können etwas abweichen.
- TNT‑Umrechnung: grobe Äquivalenz, aber in der Praxis weltweit üblich.
- Fragmentflug: wird nicht explizit gerechnet, sondern über einen generellen Sicherheitszuschlag (Nahbereich meiden) abgefangen.
Darum: Ergebnisse immer aufrunden und lieber etwas großzügig sein.
1.10 Wie dokumentiere ich das in der Gefährdungsbeurteilung?
Typischer Aufbau:
- Beschreibung der Anlage / Prüflings
- Prüfart (hydrostatisch / pneumatisch, Medium, Druck, Volumen)
- Berechnung der gespeicherten Energie (Excel‑Ausdruck oder Screenshot)
- TNT‑Äquivalent und berechneter Abstand
- Festgelegte Sperr- und Warnzonen (Skizze)
- Organisatorische Maßnahmen (Zutrittsregelung, Fernbedienung, Feuerwehr etc.)
- Verweise auf TRBS 2141, T 039, ASME/HSE als „Stand der Technik“.
1.11 Darf ich die Excel‑Tabelle verändern?
Ja, aber mit Hirn:
- Eingabebereich (Tab „Inputs“) ist dafür vorgesehen.
- Konstanten wie β\betaβ, CCC, TNT‑Energie, RscaledR_\text{scaled}Rscaled nur ändern, wenn du weißt, was du tust – und dann dokumentieren.
- Formeln in „Calculations“ und „Results“ besser nicht überschreiben. Wenn du Änderungen brauchst, mach dir eine Kopie der Datei und experimentiére dort.
1.12 Was mache ich bei sehr kleinen Energiemengen (z. B. kleine Hydraulikprüfungen)?
Wenn die Excel am Ende z. B. 1–2 m als Sicherheitsabstand ausgibt, ist der physikalische Abstand zwar korrekt, aber in der Praxis:
- mindestens 2–3 m als Sperrbereich,
- keine Personen direkt vor Sichtöffnungen,
- bekannte Gefahren (Schlauchplatzer, Strahlwirkung) zusätzlich berücksichtigen.
Kurzanleitung zur Excel‑Vorlage
Die Arbeitsmappe hat folgende Registerblätter:
- „Anleitung“ – Textliche Erklärung
- „Inputs“ – Eingabewerte
- „Calculations“ – Rechenweg (Formeln)
- „Results“ – Zusammenfassung der Ergebnisse
- „Example“ – Beispielrechnung zum Lernen
Schritt 1: Anwendungsfall klären
Bevor du Excel aufmachst:
- Welches System wird geprüft? (Behälter / Rohrleitung / Anlagenteil)
- Welches Medium bei der Prüfung? (Wasser oder Gas)
- Welcher Prüfdruck (in bar Überdruck)?
- Welches Volumen steht unter diesem Prüfdruck? (in m³; ggf. Rohrlängen x Querschnitt abschätzen und aufsummieren)
Schritt 2: Eingaben im Blatt „Inputs“
Öffne die Datei und gehe auf das Blatt „Inputs“. Dort siehst du eine Tabelle:
- B2 – Volumen [m³]
- Hier das Gesamtvolumen unter Prüfdruck eintragen (z. B. 1 oder 5).
- B3 – Überdruck (Prüfdruck) [bar(g)]
- Prüfdruck als Überdruck eintragen (z. B. 20 oder 50).
- B4 – Medium
- Dropdown öffnen und „Gas“ oder „Water“ auswählen.
- „Gas“ für Luft/N₂‑Prüfung, „Water“ für Wasserdruckprüfung.
Die Zellen B5–B9 enthalten Konstanten:
- β\betaβ (Kompressibilität Wasser)
- C (Faktor für Gasenergie)
- atmosphärischer Druck
- TNT‑Energie pro kg
- RscaledR_\text{scaled}Rscaled
Diese Werte sind bereits sinnvoll vorbelegt. Nur ändern, wenn du einen speziellen Grund hast – und dann dokumentieren.
Schritt 3: Ergebnisse ansehen
Wechsle ins Blatt „Results“. Dort werden die wichtigsten Daten automatisch angezeigt:
- Gesamte Energie [MJ]
- Mechanische Energie der Prüfung (Gas oder Wasser), zur Einordnung der Gefährlichkeit.
- TNT‑Äquivalent [kg]
- Fiktive TNT‑Masse, mit der weitergerechnet wird.
- Skalierter Sicherheitsabstand [m]
- Abstand aus der m_TNT‑Berechnung mit Rscaled=30 m/kg1/3R_\text{scaled} = 30\ \mathrm{m/kg^{1/3}}Rscaled=30 m/kg1/3.
- ASME Mindestabstand [m]
- 30 m bzw. 60 m (oder der skalierte Abstand, falls größer), abhängig von der Energie.
- Empfohlener Sicherheitsabstand [m]
- Der Wert, den du für deine Gefährdungsbeurteilung verwenden solltest.
- Immer aufrunden (z. B. auf 5er‑ oder 10er‑Schritte).
Diesen Wert nutzt du dann zur Festlegung deiner Sperrzone im Prüfkonzept.
Schritt 4: Beispiel durchspielen
Im Blatt „Example“ ist eine fertige Beispielrechnung hinterlegt (z. B. 1 m³, 20 bar Gasprüfung):
- Du kannst die Beispielwerte anpassen und schauen, wie sich Energie und Abstand ändern.
- Das ist ideal, um mit dem Meister / Prüfer zusammen „What‑if“‑Szenarien durchzugehen.
Schritt 5: Mehrere Systeme oder Abschnitte
Prüfst du mehrere getrennte Abschnitte einer Anlage nacheinander:
- Für jeden Prüfabschnitt einmal Volumen und Prüfdruck bestimmen,
- Werte im Blatt „Inputs“ eintragen,
- Ergebnis im Blatt „Results“ notieren.
Werden Teile gleichzeitig geprüft, musst du deren Volumen aufsummieren – die Excel rechnet immer mit dem Gesamtvolumen unter Prüfdruck.
Schritt 6: Dokumentation
Für die Gefährdungsbeurteilung kannst du:
- die ausgefüllten Blätter „Inputs“ und „Results“ als PDF speichern,
- diese der Gefährdungsbeurteilung / Prüfanweisung anhängen,
- im Text auf „Berechnung Sicherheitsabstand, siehe Excel ‘druckpruefung_sicherheitsabstand_tool’“ verweisen.
