8.3.6.3
Skladovací zařízení sypkých hmot - zásobníky
Ing. Antonín Dušátko
NahoruZákladní pohled na problematiku
Skladovací zařízení sypkých hmot, resp. zásobníky na sypké
materiály, je pojem používaný ve stávajících předpisech k zajištění bezpečnosti
a ochrany zdraví při práci. Tato zařízení patří k těm, u nichž je dlouhodobě
vykazována zvýšená úrazovost. Poměrně často ta nejzávažnější; zejména úrazovost
smrtelná. V této souvislosti by bylo vhodné, aby zaměstnavatelé, jakož i
vedoucí a zodpovědní zaměstnanci, si podrobně prostudovali též viz Příklady úrazů a nežádoucích událostí při provozu zásobníků, kde jsou uvedeny příklady
úrazů a dalších nežádoucích událostí vykazovaných při provozu a obsluze
zásobníků.
U uvedených zařízení v minulosti docházelo, v přítomnosti stále
ještě dochází, ale v budoucnosti by již nemělo docházet k provozním potížím
spojeným zejména s vyprazdňováním skladovacího zařízení (zásobníku sypkých
hmot), které lze primárně označit za konstrukční nedokonalost výrobku a
sekundárně za nezvládnutí technologie provozu příslušného technického zařízení,
resp. výrobní linky navazující na zásobník. Již v úvodu je třeba zdůraznit, že
je reálné vybavit nefunkční, popř. nedokonale funkční skladovací zařízení
vhodnými technickými prostředky (a to i dodatečně!), nebo provést potřebnou
technickou (konstrukční) úpravu samotného technického zařízení (taktéž i
dodatečně!), zajišťující vyprazdňování skladované sypké hmoty; a to buď
samočinně, nebo za pomoci instalovaných technických prostředků – zařízení,
napomáhajících toku sypké hmoty (materiálu).
Rovněž je reálné eliminovat, či alespoň snížit i další rizika,
vyskytující se při provozu a údržbě jednotlivých skladovacích zařízení sypkých
hmot – zásobníků sypkých hmot (dále je používán jednotný pojem zásobník).
Poznámky:
-
Vedle pojmu sypká hmota je někdy používán též téměř
identický pojem sypký materiál.
-
V dalším textu za účelem přesnějšího vyjádření budou
vedle všeobecného pojmu zásobník současně používány i pojmy: silo,
bunkr.
NahoruSpecifikace a rozdělení zásobníků
Jednotlivé dále specifikované zásobníky mohou být navrženy a
provozovány v zásadě jako:
-
stabilní – trvale provozované na jednom místě,
-
přemístitelné – dočasně provozované na jednom
místě,
-
mobilní – provozované i při pohybu – pojezdu
příslušného technického prostředku obsahujícího zásobník.
Zásobníky mohou být zhotoveny z nejrůznějších materiálů. Zejména z
betonu, oceli, hliníku, dřeva, plastů, textilu apod. Ale i volba vhodného
materiálu, ze kterého je zásobník zhotoven, ovlivňuje jeho bezpečnost, resp.
bezpečnost jeho provozu a obsluhy. Jsou ale možnosti kupř. i dodatečných
konstrukčních úprav provozovaných nedokonale funkčních zásobníků, sledujících
zvýšení jejich bezpečnosti zejména u starších zařízení. Jako příklad lze uvést
výstelky ze speciálních plastů na vnitřních plochách zásobníků původně
zhotovených z nevhodných materiálů (hrubozrnných betonů) – viz dále.
Předpisy k zajištění bezpečnosti a ochrany zdraví za stabilní
skladovací zařízení sypkých hmot považují vhodné stabilní zařízení, nebo
prostorovou konstrukci, umožňující skladovaní sypké hmoty jehož objem přesahuje
3 m3 a v němž lze skladovat sypké hmoty o výšce přesahující 1 500
mm. Stejné předpisy pak za zásobník považují prostorovou konstrukci sloužící k
uskladnění zrnitých, prachových, popř. též zčásti soudržných a vláknitých
materiálů.
Zásobník se skládá z komory o výšce "h“ a výsypky, přičemž nad
komorou může být ještě manipulační prostor. Půdorysný tvar komory bývá kruhový,
pravoúhlý, popř. mnohoúhelníkový. Zásobníky jsou ukládány na základové
konstrukce buď přímo nebo prostřednictvím podpěr; mohou být i součástí
technologických celků. Základní jednotku zásobníku tvoří buňka, která většinou
sestává z jedné komory a jedné výsypky, přičemž buňky mohou stát samostatně,
nebo bývají sdružovány ve sdruženém zásobníku. Zásobníky se člení na:
Poznámka:
Za výsypku je obecně pokládáno dno zásobníku se skloněnými
stěnami, kdy úhel, který svírá stěna výsypky s vodorovnou rovinou, je větší než
20°.
Za bunkr se považuje konstrukce zásobníku, u kterého
je:
≤ h 1,5 . √A, kde:
h je výška komory,
A je plocha vnitřního průměru buňky.
Za silo se považuje konstrukce zásobníku, u kterého
je:
h > 1,5 . √A.
NahoruPředpisy
V současné době je provoz a používání zásobníků předpisově upraven
zejména nařízením vlády č. 378/2001 Sb., které nabylo účinnosti k 1. 1.
2003.
Vedle ČSN ISO 8456 (26 6202) provoz zásobníků dále upravují
navazující a související normy – a to zejména:
-
ČSN EN 617 (26 0082),
-
ČSN ISO 7149 (26 0006),
-
ČSN ISO 1819 (26 0005).
NahoruZákladní nebezpečí
Do okruhu základních specifických nebezpečí vázaných na zásobníky
a jejich provoz patří:
-
skupina nebezpečí souvisejících s tokem sypkých hmot,
-
skupina nebezpečí vázaných na sypké hmoty,
-
nebezpečí spojená se vstupem osob do zásobníků.
Poznámky:
Pro snazší orientaci jsou u jednotlivých
nebezpečí uváděny též možnosti jejich řešení, popřípadě je uveden odkaz na
příslušnou kapitolu. NahoruNebezpečí všeobecná
Vedle základních specifických nebezpečí se při provozu a obsluze
zásobníků mohou vyskytnout všeobecná nebezpečí, resp. skupiny všeobecných
nebezpečí – a to ve vazbě na specifičnost konstrukčního provedení jednotlivých
zásobníků, jejich umístění, způsobu obsluhy atd.
NahoruNebezpečí mechanická
Nebezpečí mechanická, do jejíž skupiny patří přednostně:
-
možnost vtažení, zachycení nebo pádu; v provozních prostorách
(v místech stálého přístupu) otevřených násypek, sil, zásobníků a bunkrů musí
být jakýkoliv otvor, jehož rozměry jsou větší než 200 mm × 200 mm (výjimečně
mezery mezi tyčemi větší než 200 mm), zajištěn – chráněn vhodným ochranným
krytem – případně opatřen ochranným hrazením – pevným zábradlím vysokým
minimálně 1 000 mm kolem volných otvorů. Ochranné kryty na které je zamýšlen
vstup osob, musejí být tak dimenzovány, aby vydržely zatížení 1 500 N
rovnoměrně rozložené na ploše 200 mm × 200 mm. Ostatní kryty (bez možnosti
vstupu osob) musejí být tak dimenzovány, aby vydržely zatížení 150 N rovnoměrně
rozložené na ploše 200 mm × 200 mm. (§ 3 odst. 4 písm. f) nařízení vlády č.
378/2001 Sb.).
Přístupové dveře na bočních stěnách zásobníků a sil, vedoucí
do skladovacího prostoru, musejí být nejen při nové výstavbě, ale i v rámci
prováděných rekonstrukcí, modernizace apod. navrhovány jako samočinně
uzamykatelné a samočinně uzavíratelné. Otevření těchto dveří zvenku musí být
možné pouze prostředky ne stále připevněnými ke dveřím a otevření zevnitř musí
být vždy možné bez jakýchkoliv speciálních prostředků. Současně musí být
vyřešena ochrana zabraňující pádu osob do zásobníku po otevření
dveří.
Poznámka:
Úprava přístupových dveří u starších
provozovaných a neodpovídajících zařízení (bez nutnosti jejich zásadní
rekonstrukce či modernizace) musí být taktéž provedena, a to ve vazbě na
požadavky bezpečnostních předpisů – zejména pak ustanovení § 101 odst. 1, § 102
odst. 1 a odst. 5 písm. e) zákoníku práce, jakož i § 4 odst. 1 písm. a) zákona
č. 309/2006 Sb., a § 3 odst. 4 písm. f) nařízení vlády č. 378/2001
Sb.). Přístup do skladovacího prostoru sila může být možný pouze z
provozního prostoru příslušného zařízení – tj. prostoru (určeného výrobcem),
který je přístupný nebo dosažitelný všem osobám bez nutnosti otevření krytů,
aktivace bezpečnostního vypínacího zařízení nebo použitím dalších prostředků
(provozní prostor je vybaven prostředky přístupu). Přístupové otvory musejí mít
minimální velikost 600 mm. Dále musí být vytvořen odpovídající prostor,
zajišťující bezpečný vstup do sila a záchranou akci, včetně možnosti použití
vhodných osobních zvedacích prostředků (výtahu v silu).
Pokud je pro vertikální komunikaci uvnitř zásobníku – sila
použit žebřík, musí být umístěn přímo pod přístupovým otvorem do sila a
současně musí být vybudován kotvicí bod pro možnost použití osobních ochranných
prostředků. Při maximální výšce sestupu:
-
do 4 m lze použít přenosný žebřík. Pokud spodní část sila
neumožňuje použití přenosného žebříku, musí být zajištěn pevný žebřík,
-
od 4 m do 10 m musí být zajištěn pevný žebřík, resp.
žebříky,
-
nad 10 m musí být používáno výhradně zavěšené přístupové
zařízení (výtah).
Ochranné kryty, sloužící k zabránění osobám v přímém vstupu do
vnitřního prostoru sila, musejí být uzamykatelné,
-
možnost stlačení, které vedle všech běžných případů přichází v
úvahu zejména při odvážení sypkých hmot mobilními dopravními prostředky. V
takovémto případě musí být mezi konstrukcí sila (zásobníku) a maximální šířkou
uvažovaného dopravního prostředku dodrženy následující minimální horizontální
vzdálenosti jako pracovní a provozní prostor:
Minimální vertikální výška jako pracovní a provozní prostor
musí být ve všech případech alespoň 2 100 mm; je ale nutno vzít v úvahu též
maximální rozměry dopravního prostředku, určeného k odvozu sypkých hmot,
-
možnost střihu, pořezání nebo uříznutí, zejména při řešení
přístupových tras mezi pevnými a pohyblivými plošinami nebo lávkami,
-
možnost navinutí, zvláště v případech nezbytnosti přístupu do
skladovacího prostoru specifických zásobníků – sil (kupř. vybavených rotujícími
díly) při jejich provozu,
-
možnost vymrštění (strojního zařízení a/nebo sypkého
materiálu), v rámci základních nebezpečí je třeba analyzovat zejména stavy
vyvolané od možného přetlaku, resp. podtlaku.
Poznámka:
Viz též
základní – specifická nebezpečí vázaná na zásobníky v další části této
kapitoly. -
možnost ztráty stability; u provozovaných zařízení je nutno
vzít v úvahu vedle povětrnostních podmínek zejména vliv možnosti vzniku
přetlaku, resp. podtlaku a v této souvislosti zhodnotit působení vznikajících
sil. S ohledem na stabilitu provozovaných sil, zásobníků apod. je třeba všechny
konstrukční prvky protiexplozní ochrany umístit pouze v horní části zásobníku,
resp. symetricky vzhledem k jeho podélné ose. Této otázce by zaměstnavatelé
měli věnovat potřebnou pozornost zejména při přejímce nových zařízení, resp. v
rámci prováděných rekonstrukcí, jakož i při jednání s dodavateli – výrobci.
Stabilitu provozovaných zařízení může ovlivňovat též způsob a aktuální stav
ukotvení zásobníku; proto je třeba této otázce věnovat pozornost též v rámci
prováděných pravidelných kontrolách (§ 4 odst. 2 nařízení vlády č. 378/2001
Sb.),
-
možnost uklouznutí, zakopnutí apod., které přichází v úvahu
zejména u venkovních komunikačních tras. Povrch plošin, průchodových uliček
apod. musí mít jednak protiskluznou úpravu, jednak musí zajišťovat odvod
technologických kapalin a povětrnostních srážek. Komunikační trasy o sklonu
větším než 5 ° musejí mít instalována minimálně dvě konzolová madla. Zodpovědní
a vedoucí zaměstnanci musejí sledovat, jsou-li komunikační trasy všech překážek
a odložených předmětů, které by mohly být příčinou zakopnutí a event. i pádu
osob. Více o problematice možného uklouznutí, jakož i eliminace a/nebo snížení
tohoto nebezpečí je pojednáno v kapitolách Uklouznutí - základní nebezpečí, Eliminace a/nebo snížení rizika uklouznutí a dále.
NahoruNebezpečí elektrická
Nebezpečí elektrická, která mohou přicházet v úvahu zvláště při
provádění údržbářských a opravárenských prací – zejména pak při úplném či
částečném provozu související či navazující technologie. Pokud některé části
elektrického vybavení zásobníku – související technologie zůstanou pod napětím
po vypnutí odpojovacího zařízení, potom tyto části musejí být označeny, resp.
identifikovány a co nejvíce chráněny proti přímému kontaktu – viz též viz Vyhrazená elektrická zařízení.
NahoruNebezpečí tepelná
Nebezpečí tepelná – tato přicházejí v úvahu všude tam, kde kontakt
zúčastněných osob buď se skladovaným materiálem, nebo jakoukoli částí
zásobníku, sila apod. může vést k popálení či opaření. Pro eliminaci, popř.
snížení tohoto nebezpečí je nutno:
-
zajistit aby povrchové teploty ve vztahu na druh materiálu
nepřesáhly dále uvedené hodnoty:
-
při neúmyslném dotyku s kontaktní dobou (dobou styku kůže
s příslušným povrchem) 0,5 s podle následujícího přehledu:
Pro kovy pokryté lakem lze povolit vzrůst povrchové
teploty:
-
při tloušťce laku 50 μm o 13 °C,
-
při tloušťce laku 100 μm o 22 °C,
-
při tloušťce laku 150 μm o 31 °C.
Pro kovy pokryté (práškováním, smaltem a polyamidem) lze
povolit vzrůst povrchové teploty:
-
pro smalt (160 μm)/prášek (60 μm) o 6 °C,
-
pro prášek 90 μm) o 11 °C,
-
pro polyamid 11 nebo 12 tloušťky 400 μm o 35 °C.
Poznámky: -
Schopnost člověka reagovat na neúmyslný kontakt s
horkým povrchem a při pocitu bolesti jej ukončit obecně závisí na věku a
tělesné konstituci.
-
U zdravých dospělých osob by se všeobecně mělo
uvažovat s minimální kontaktní dobou 1 s; dobu 0,5 s lze vzít v úvahu pouze v
těch případech, kdy neexistuje vůbec žádné omezení pohybu pro nejrychleji možné
přerušení dotyku s horkým povrchem po následném pocitu bolesti. Pokud lze
předpokládat delší dobu reakce (např. v podmínkách, kdy je omezen snadný
pohyb), bylo by vhodné uvažovat s delší kontaktní dobou – asi 4 s.
-
U starších osob je nutno jako minimální kontaktní
dobu uvažovat 1 s, raději ale 4 s.
-
u normálně dosažitelných částí s kontaktní dobou 1 s – dle
následujícího přehledu:
Pro kovy pokryté lakem lze povolit vzrůst povrchové
teploty:
-
při tloušťce laku 50 μm o 10 °C,
-
při tloušťce laku 100 μm o 18 °C,
-
při tloušťce laku 150 μm o 25 °C.
Pro kovy pokryté (práškováním, smaltem a polyamidem) lze
povolit vzrůst povrchové teploty:
-
pro smalt (160 μm)/prášek (60 μm) o 5 °C,
-
pro prášek (90 μm) o 9 °C,
-
pro polyamid 11 nebo 12 tloušťky 400 μm o 28 °C.
Poznámky: -
Pro krátké kontaktní doby nejsou stanoveny přesné
jednoznačné hodnoty prahu popálení, ale je určen rozsah prahu popálení. Důvodem
je skutečnost, že pro krátké kontaktní doby není znalost teplotní hranice mezi
nepopálením a počátkem popálení dokonalá. Navíc práh popálení závisí na více
faktorech, včetně tloušťky kůže v místě styku, stupně vlhkosti povrchu kůže
(suchá, zpocená), znečištění kůže (např. oleji, tukem) apod.
-
Při určování limitní hodnoty povrchové teploty u
krátkých kontaktních dob (do 1 min.) je nutno vzít v úvahu zejména následující
faktory:
-
osoby, které se dotýkají, resp. mohou dotýkat
povrchu (pro zdravou dospělou populaci lze vybrat hodnotu uprostřed
rozmezí),
-
strukturu povrchu (čím je povrch
dekorativnější, tím více lze vybírat hodnotu blížící se horní hranici rozmezí,
pro hladký povrch třeba vybrat hodnotu blížící se dolní hranici
rozmezí),
-
pravděpodobnost dotyku (při vyšší
pravděpodobnosti dotyku horkého povrchu třeba vybrat hodnotu blížící se dolní
hranici rozmezí – a naopak),
-
důsledky dotyku (čím vážnější lze předpokládat
důsledky dotyku s horkým povrchem, tím je nutnější vybrání hodnoty blíže k
dolní hranici rozmezí – a naopak).
-
u součástí ovládaných ručně s kontaktní dobou 1 min. – dle
následujícího přehledu:
-
v případě, že nelze zajistit výše uvedené maximální teploty,
je nutno realizovat vhodné preventivní opatření – např.:
NahoruNebezpečí vázaná na škodlivé plyny nebo prachy
Nebezpečí vyplývající ze styku s, nebo vdechování škodlivých plynů
nebo prachů, které ve vazbě na uloženou sypkou hmotu, provozní poměry a způsob
skladování – může i výrazným způsobem ovlivnit celkovou úroveň bezpečnosti jak
samotného zásobníku, tak i bezpečnosti jeho provozu a obsluhy. S ohledem na
uvedené je třeba zdůraznit, že zaměstnavatelé mají za povinnost zajistit
bezpečnost a ochranu zdraví zaměstnanců při práci s ohledem na rizika možného
ohrožení jejich života a zdraví, které se týkají výkonu práce a v této
souvislosti vybavit provozované zásobníky sypkých hmot vhodným ochranným
zařízením (kupř. odlučovačem, filtrem) k omezení nebezpečné koncentrace
škodlivin (§ 101 odst. 1 zákoníku práce, v návaznosti na bod 10 přílohy č. 5
k nařízení vlády č. 378/2001 Sb.).
Při výskytu rizikových faktorů pracovních podmínek (to znamená i
škodlivých plynů nebo prachů) jsou zaměstnavatelé povinni měřením zjišťovat
jejich hodnoty a přijímat potřebná opatření k dodržení jejich nejvyšších
přípustných hodnot (§ 7 odst. 1 zákona č. 309/2006 Sb.). Pro usnadnění
tohoto úkolu lze uvést dále uvedené hodnoty:
-
Přípustné expoziční limity (PEL) a nejvyšší přípustné
koncentrace (NPK-P) některých chemických látek
-
Přípustné expoziční limity (PEL) některých prachů s převážně
fibrogenními účinky
-
Přípustné celkové koncentrace (PELc ) některých prachů s
převážně nespecifickým účinkem
Základní specifická nebezpečí vázaná na skladování sypkých
hmot
Vedle všeobecných nebezpečí se při provozu a obsluze zásobníků
sypkých hmot dále mohou vyskytnout některá základní specifická nebezpečí,
vyplývající zejména z charakteru skladované sypké hmoty, způsobu provozu a
obsluhy zásobníku, resp. související technologie, jakož i z konstrukčního
řešení příslušného zásobníku.
Nebezpečí vznikající v souvislosti s tokovými poměry sypké
hmoty
Dále uvedená analýza prokázala (viz Analýza úrazů a dalších nežádoucích událostí vykazovaných při provozu zásobníků), že za základní (specifické)
riziko související s provozem a obsluhou zásobníků třeba považovat zasypání –
zavalení zaměstnance nalézajícího se uvnitř zásobníku (nejčastěji za účelem
uvolnění usazenin či rozrušení vzniklé vzpěrné klenby). Z dlouhodobého
sledování nehodové události pak vyplývá, že proboření zaměstnance do skladované
sypké hmoty způsobuje téměř 64 % všech smrtelných úrazů a dalších cca 23 % pak
zasypání postiženého uvolněným materiálem z vnitřních stěn zásobníku. Podobný
obraz lze získat z počínání postiženého v kritickém okamžiku, kdy na přímé
uvolňování klenby se váže více než 54 % a na pohyb po materiálu hrozícím
probořením více než 20 % smrtelné úrazovosti vykázané při provozu a obsluze
zásobníků. Lze tedy říci, že při provozu a obsluze zásobníků dochází u nás z
dlouhodobého pohledu přibližně k osmi smrtelným úrazům z deseti, jejichž
společnou příčinu tvoří nedokonalé vyprazdňování skladované sypké hmoty, resp.
problémy související s jejím tokem.
Popsané provozní potíže jsou nejčastěji způsobovány nesprávně
navrženou konstrukcí (zejména u starších zásobníků), ale též nesprávným
provozním režimem a to u všech, nejen u starých zařízení. Při návrhu zásobníku
je třeba vycházet z mechanicko-fyzikálních vlastností sypkých hmot, zejména
z:
-
úhlu vnějšího tření φw, který vyjadřuje velikost
tření mezi zrny uložené sypké hmoty a vnitřním kontaktním povrchem
zásobníku,
-
úhlu vnitřního tření, tj. tření mezi zrny uložené sypké
hmoty.
Vlastnosti sypkých hmotnejsou ale konstantní. Závisí na celé řadě
vlivů na rozložení tlaku a způsobu zatěžování, obsahu vlhkosti
apod.
Poznámka:
Viz též kapitolu Vlastnosti, charakteristiky a rizikové vlivy sypkých hmot "Vlastnosti,
charakteristiky a rizikové vlivy sypkých hmot“ (kupř. třídění sypkých hmot
podle velikosti a tvaru zrna, ale zejména" Přehled třídících ukazatelů sypkých
hmot a způsob jejich označení“). Jako důsledek konstrukčních chyb při řešení návrhu zásobníku,
resp. při jeho nesprávném provozu, dochází k těmto provozním potížím – viz
následující obrázek:
-
komínování,
-
nálevce,
-
klenbě,
-
oblouku.
NahoruKlenba
Klenba se ve většině případů vytváří u výsypného otvoru výsypky.
Má tu vlastnost, že vlastní tíhu sypkého materiálu přenáší do stěn výsypky a
žádnou silou nepůsobí do spodních vrstev. Pokud se vytvoří ustálená pevná
klenba nad výsypným otvorem, potom vysypávání sypké hmoty ustane. V případě
zrnitějšího materiálu je oblast klenby pevnější. Vzniku klenby lze předcházet i
dostatečně velkým výpustným otvorem přibližně dle následujícího přehledu:
Naznačené problémy, způsobující narušení až přerušení toku sypké
hmoty, souvisejí s mechanicko-fyzikálními vlastnostmi sypkých hmot a s celkovým
konstrukčním řešením daného zařízení. Vhodnou volbou tvaru zásobníku, polohy
obslužných zařízení a materiálu stykových stěn lze dosáhnout, aby zásobník
pracoval s hmotovým tokem namísto toku jádrového, při kterém dochází k výše
uvedeným potížím při vypouštění zásobníku.
NahoruJádrový tok
U jádrového (nálevkovitého) toku lze chování toku sypké hmoty ve
fázi…