Legislativa týkající se návrhu protivýbuchové ochrany

Jelikož uživatel bývá často v roli investora, může po dodavateli tyto kroky vyžadovat, což je jeho jediným prostředkem, jak docílit správného a funkčního návrhu protivýbuchové ochrany. Reálné případy poslední doby ukázaly, že současné návrhy protivýbuchové ochrany obsahují nedostatky, které mohou vést k závažným haváriím. Nemalou zásluhu na tom má špatné pochopení legislativních požadavků, čímž jsou dodavatelé protivýbuchové ochrany stavěni do výhodnější pozice než zaměstnavatel, tedy uživatel chráněného zařízení. Současná praxe je bohužel taková, že dodavatel protivýbuchové ochrany vystaví zaměstnavateli dokument, že použitá protivýbuchová ochrana (jednotlivé prvky) má ES (nově EU) Prohlášení o shodě, nikoliv již dokument potvrzující, že navržená protivýbuchová ochrana je schopna konstrukci ochránit. Na problematiku návrhu a posudku protivýbuchové ochrany je nutno pohlížet jako na multioborový problém (chemie, stavebnictví, strojírenství, bezpečnostní inženýrství), jedině tak je možné navrhovat kvalitní systémy protivýbuchové ochrany a bezpečně tak chránit technologie a především pak lidské životy.

Legislativa

Požadavek na protivýbuchovou ochranu, její návrh a správné užívání je spjato se závaznou evropskou a českou legislativou platnou jak pro zaměstnavatele, tak pro dodavatele protivýbuchové ochrany. Pro zaměstnavatele (provozovatele) jsou závazné především následující dokumenty:

Nařízení vlády č. 406/2004 Sb. [1] spadající pod zákoník práce [2] ukládá zaměstnavateli povinnost zpracovat dokumentaci ochrany před výbuchem (DOPV) a vést ji aktuální v písemné formě. DOPV kategorizuje prostory na prostory s nebezpečím výbuchu (zóny) a prostory bez nebezpečí výbuchu. Pro prostory s nebezpečím výbuchu nařizuje provedení opatření k zamezení iniciace a tam, kde tomu nelze spolehlivě zabránit, nařizuje řešit následky výbuchu, tedy použít systémy protivýbuchové ochrany. Dále je to nařízení vlády č. 405/2004 Sb. [3], které mimo jiné stanovuje nové vyobrazení značky pro výbušné prostředí.

Dalším dokumentem je Zákon č. 133/1985 Sb. [4], který pojednává o požární ochraně staveb. V jedné z kapitol tohoto zákona je uvedeno, jak nakládat s látkami vytvářející výbušné směsi. Na tento zákon navazuje Vyhláška č. 246/2001 Sb. [5] pojednávající o požární prevenci. Vyhláška ukládá provozovateli povinnost provádět pravidelné revize protivýbuchové ochrany.

Donedávna pro výrobce protivýbuchové ochrany platil Zákon č. 22/1997 Sb. definující technické požadavky na výrobky. Nyní se musí řídit Zákonem č. 90/2016 Sb. [6]. Technickými požadavky na zařízení a ochranné systémy určené pro použití v prostředí s nebezpečím výbuchu a jejich uváděním na trh se zabývá nové Nařízení vlády č. 116/2016 Sb. [7], o posuzování shody zařízení a ochranných systémů určených k použití v prostředí s nebezpečím výbuchu při jejich dodávání na trh. Účinnost tohoto nařízení je od 20. dubna 2016. Toto NV č. 116/2016 Sb. je kompatibilní se Směrnicí 2014/34/EU Evropského parlamentu a Rady o harmonizaci právních předpisů členských států týkajících se zařízení a ochranných systémů určených k použití v prostředí s nebezpečím výbuchu [8].

Problém výkladu legislativy

Všeobecně akceptovaný výklad legislativy staví do značné výhody výrobce a dodavatele protivýbuchové ochrany. Problémem je, že protivýbuchová ochrana není chápána jako systém. Systémem je myšleno spojení protivýbuchové ochrany a chráněné konstrukce. Uvedený výrok znamená, že konstrukce nemusí být chráněna, i když je na ni nainstalována protivýbuchová ochrana.

Příkladem může být stav, kdy dojde k výbuchu, protivýbuchová ochrana uvolní přebytečný tlak, ale konstrukce zkolabuje ztrátou stability působením zpětných sil od odlehčení. Jak je vidět, tak protivýbuchová ochrana zareagovala správně jako výrobek, nikoliv však jako systém. Běžně užívaný přístup (Obrázek 1) návrhu vede na mylnou představu bezpečí, kdy protivýbuchová ochrana skutečně zafunguje, ale konstrukci nechrání. Pokud je totiž proveden posudek interakce systému (Obrázek 2), je zjištěno, že konstrukce selhává vlivem účinků zpětných sil.

Obrázek 1 Předkládaná funkce protivýbuchové ochrany

Obrázek 2 Nebezpečí špatného návrhu protivýbuchové ochrany

V uvedeném příkladě je dodavatel protivýbuchové ochrany chráněn, jelikož protivýbuchová ochrana zareagovala (jako výrobek) správně a splňuje legislativní požadavky Zákona č. 90/2016 Sb. [6] a Nařízení vlády č. 116/2016 Sb. [7]. Dodavatel protivýbuchové ochrany již často neřeší konkrétní instalaci ochranných prvků, protože zabezpečení na zařízení a instalaci provádí například výrobce zařízení (filtr, elevátor,…) nebo dodavatel většího technologického celku, který má již velmi omezený rozsah znalostí z oblasti komplexního návrhu protivýbuchové ochrany.

Na základě výše uvedené legislativy dodavatel protivýbuchové ochrany v lepším případě vystaví zaměstnavateli dokument, že použitá protivýbuchová ochrana je schopna konstrukci ochránit, nikoliv dokument, že konstrukce bude skutečně ochráněna! Tento velice nebezpečný a zaměstnavatele silně znevýhodňující stav je problémem právě špatného výkladu a pochopení legislativních požadavků.

Špatný výklad legislativy vede ke špatnému chápání systému protivýbuchové ochrany, což může mít pro zaměstnavatele fatální následky. To, že je protivýbuchovou ochranu nutno chápat jako systém složený právě z protivýbuchové ochrany a chráněné konstrukce, je ostatně uvedeno i v samotném Nařízení vlády č. 116/2016 Sb. [7]. Konkrétně v příloze č. 2, odstavec 3.1.2 tohoto nařízení říká: "Ochranný systém navržený k tomu, aby odolal výbuchům nebo výbuchy zachytil musí být schopen vydržet očekávanou tlakovou vlnu bez ztráty integrity sytému." Dále v článku 1.0.1 tohoto NV se říká, že: „Zařízení a ochranné systémy mají být navrhovány s ohledem na komplexní bezpečnost z hlediska výbuchu.

Pro ucelený pohled na problematiku je nutno doplnit i Nařízení vlády č. 378/2001 Sb. [9], které stanovuje minimálními požadavky na bezpečný provoz. Je zde uvedeno například, že při riziku výbuchu má být konstrukce vybavena vhodným ochranným zařízením tak, aby chránilo zaměstnance zejména před možným poškozením zdraví způsobeným zachycením nebo destrukcí pohybující se části zařízení.

V části Směrnice Evropského parlamentu a rady 2009/104/ES [10] je pojednáváno o možném prasknutí nebo zlomení části pracovního zařízení, které může následně ohrožovat zaměstnance. Směrnice říká, že pokud je takovéto ohrožení bezpečnosti nebo zdraví zaměstnanců reálné, je nutno přijmout vhodná ochranná opatření.

Zda a jak bude vypadat destrukce zařízení, či zda dojde k uvolnění některé z jeho částí, je možné zjistit pouze podrobným výpočtem. Výše uvedená legislativa ukazuje, že na protivýbuchovou ochranu je nutno pohlížet jako na systém a ne jako na jednotlivé výrobky. U tohoto systému je pak nutno vyšetřit všechny jeho možné typy interakce, tak aby nebyl ohrožen život a zdraví zaměstnanců.

Návrh protivýbuchové ochrany

Pro správný návrh protivýbuchové ochrany je nutno znát minimálně výbuchové parametry látky (prachu, plynu a par kapalin), materiál, geometrii a tlakovou odolnost konstrukce.

Současný stav návrhu protivýbuchové ochrany není uspokojující a nevede k eliminaci rizika kolapsu konstrukce při výbuchu (viz Obrázek 3). Současně užívaný sled kroků návrhu je důležité upravit a obohatit o jeden mezikrok (viz Obrázek 4).

Obrázek 3 Současný postup návrhu protivýbuchové ochrany

Obrázek 4 Doporučený postup návrhu protivýbuchové ochrany

V obou uvedených schématech je kritickým krokem stanovení tlakové odolnosti konstrukce. Tlaková odolnost konstrukce může být stanovena analytickým či numerickým výpočtem. Bohužel reálné zkušenosti ukázaly, že hodnota tlakové odolnosti není stanovována ani pomocí zjednodušeného analytického výpočtu, ale je pouze odhadována! Tento naprosto nepřijatelný stav může mít v lepším případě za následek předimenzování protivýbuchové ochrany, v tom horším dochází k omezení a špatné funkci protivýbuchové ochrany, což může vést kolapsu konstrukce.

Jak bylo napsáno v části 1.2.2, protivýbuchovou ochranu je nutné chápat jako systém tvořený právě protivýbuchovou ochranou a chráněnou konstrukcí. Norma ČSN EN 14994 [11] říká, že je nutné posoudit interakci tohoto systému (interakci protivýbuchové ochrany a chráněné konstrukce). Přesněji říká, že se mají posoudit tlakové účinky odlehčení výbuchu, možnost odlétajících úlomků a účinek zpětných sil na konstrukci. Účinek zpětných sil může na konstrukci vyvolat např. přetížení stojek, základů, přídavný tah do základů či překlopení celé technologie vlivem odlehčení výbuchu. Výbuch je dynamický jev trvající několik milisekund, tento fakt je nutno v posudku zohlednit a konstrukci posoudit na dynamické namáhání. Jelikož většina technologických konstrukcí dle normy ČSN EN 1991-1-7 [12] je kategorie CC3 (kategorie s velkými následky na životech a majetku), je silně doporučeno dynamický výpočet provádět vždy. Výpočet pouze se statickou hodnotou síly vede k podhodnocení velikosti zatížení a následně k fatálním následkům v případě výbuchu konstrukce.

Dle výše uvedené legislativy má uživatel protivýbuchové ochrany na stanovení tlakové odolnosti výpočtem a posudek interakce právo. Dodavatel protivýbuchové ochrany má těmito posudky uživatele přesvědčit, že dodávané řešení bude účinné a funkční i pro jeho konstrukci.

Příspěvek si kladl za cíl kriticky zhodnotit současný stav návrhu protivýbuchové ochrany z legislativního hlediska.

Článek poukázal na to, že současný stav návrhu protivýbuchové ochrany je krajně nevyhovující a nebezpečný. Nemalou zásluhu na tom má špatné pochopení legislativních požadavků, čímž jsou dodavatelé protivýbuchové ochrany stavěni do lepší pozice než zaměstnavatel. Současná praxe je bohužel taková, že dodavatel protivýbuchové ochrany vystaví zaměstnavateli dokument, že použitá protivýbuchová ochrana je schopna konstrukci ochránit, nikoliv dokument, že konstrukce bude skutečně ochráněna!

Uvedený nevyhovující stav návrhu protivýbuchové ochrany je možno změnit tím, že zaměstnavatel bude po dodavateli protivýbuchové ochrany požadovat preciznější práci popsanou v tomto článku, jako je stanovení tlakové odolnosti numerickým výpočtem, posudek interakce systému či dynamický výpočet. Jedině tak je možné navrhovat kvalitní systémy protivýbuchové ochrany a spolehlivě tak chránit technologie a především pak lidské životy.

Ing. Martin Kovář, Ph.D., martin.kovar@elsaconsulting.eu, autorizovaný inženýr pro statiku a dynamiku staveb, ELSA Consulting s.r.o., www.elsaconsulting.eu;

Ing. Tadeáš Podstawka, Ph.D., podstawka@ihas.cz, soudní znalec v odvětví „chemická odvětví různá“ se specializací chemický výbuch, reaktivita, výbušnost průmyslových prachů, plynů a par kapalin, IHAS s.r.o., www.ihas.cz.

Literatura

[1] Nařízení vlády č. 406/2004 Sb., o bližších požadavcích na zajištění bezpečnosti a ochrany zdraví při práci v prostředí s nebezpečím výbuchu.

[2] Zákon č. 262/2006 Sb., zákoník práce, ve znění pozdějších předpisů.

[3] Nařízení vlády č. 11/2002 Sb., ve znění nařízení vlády č. 405/2004 Sb., kterým se stanoví vzhled a umístění bezpečnostních značek a zavedení signálů.

[4] Zákon č. 133/1985 Sb., o požární ochraně, ve znění pozdějších předpisů.

[5] Vyhláška č. 246/2001 Sb., o stanovení podmínek požární bezpečnosti a výkonu státního požárního dozoru (vyhláška o požární prevenci), ve znění vyhlášky č. 221/2014 Sb.

[6] Zákon č. 90/2016 Sb., o posuzování shody stanovených výrobků při jejich dodávání na trh.

[7] Nařízení vlády č. 116/2016 Sb., o posuzování shody zařízení a ochranných systémů určených k použití v prostředí s nebezpečím výbuchu při jejich dodávání na trh. 

[8] Směrnice 2014/34/EU Evropského parlamentu a Rady. O harmonizaci právních předpisů členských států týkajících se zařízení a ochranných systémů určených k použití v prostředí s nebezpečím výbuchu.

[9] Nařízení vlády č. 378/2001 Sb., kterým se stanoví bližší požadavky na bezpečný provoz a používání strojů, technických zařízení, přístrojů a nářadí.

[10] Směrnice Evropského parlamentu a rady 2009/104/ES o minimálních požadavcích na bezpečnost a ochranu zdraví pro používání pracovního zařízení zaměstnanci při práci (druhá samostatná směrnice ve smyslu čl. 16 odst. 1 směrnice 89/391/EHS).

[11] ČSN EN 14994 Ochranné systémy pro odlehčení výbuchu plynu. Praha: ÚNMZ, září 2007.

[12] ČSN EN 1991-1-7 Zatížení konstrukcí - Část 1-7: Obecná zatížení - Mimořádná zatížení. Praha: ÚNMZ, prosinec 2007.

[13] ČSN EN 1999-1-1 Eurokód 9: Navrhování hliníkových konstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla pro konstrukce. Praha: ÚNMZ, únor 2009.