V príspevku upozorňujem na značné rezervy, ktoré na Slovensku v tejto oblasti existujú. Zároveň predstavujem progresívne technológie pre garantovanú certifikovanú kombinovanú ochranu voči všetkým týmto rizikám. Ukážky z praxe budú určite prínosom pre každého, koho zaujíma bezpečnosť a spoľahlivosť priemyselných prevádzok a znižovanie prevádzkových nákladov.
Pri utesňovaní káblov, ktoré prechádzajú rôznymi stavebnými konštrukciami alebo stenami skríň či kontajnerov, je veľmi dôležité vedieť, akým rizikám môže byť konkrétny káblový prestup vystavený a podľa toho zvoliť aj konštrukciu a materiálové zloženie priechodky. Pokiaľ sa vyžaduje len protipožiarna odolnosť, väčšinou sa to dá riešiť rôznymi tmelmi alebo minerálnou vlnou kombinovanou protipožiarnym náterom. Všeobecne takýmto prestupom hovoríme protipožiarne upchávky. Na trhu sú dostupné desiatky takýchto aplikácii od rôznych výrobcov, a keďže naše protipožiarne predpisy sú v tejto oblasti relatívne prísne, nie je problém zvoliť si pre konkrétny prípad optimálne riešenie. V praxi sa však často stretávame so závažným problémom, keď si zainteresovaní neuvedomia, že utesnenie káblov, neznamená len ochranu pred ohňom.

* * * * *
Pri riešení káblových prestupov cez rôzne stavebné konštrukcie treba pamätať na:
1. Odolnosť voči požiaru;
2. Odolnosť voči tlakovej vode a zemnej vlhkosti;
3. Odolnosť voči hlodavcom;
4. Odolnosť voči mechanickému namáhaniu a vibráciám;
5. Odolnosť voči klimatickým vplyvom a UV žiareniu;
6. Kompatibilná ochrana EMC;
7. Plynotesnosť a použitie pre výbušné prostredie Ex;
8. Prachotesnosť pre čisté priestory;
9. Odolnosť voči agresívnym chemickým látkam;
10. Flexibilitu pre jednoduché budúce zmeny.
* * * * *

Pre zabezpečenie plynulosti prevádzok a predchádzaniu škôd na majetku, či dokonca zabránenie ohrozenia ľudského zdravia, je kriticky dôležité tieto riziká poznať a pri návrhu káblových prestupov s nimi počítať. Len tak dokážeme zabezpečiť splnenie dvoch základných požiadaviek každého zariadenia či objektu: bezpečnosť a spoľahlivú prevádzku.

Odolnosť voči zemnej vlhkosti a tlakovej vode
Pri káblových prestupoch z exteriéru do interiéru pod úrovňou terénu vždy hrozí, že sa štrbinami popri kábloch dostane do vnútra tlaková voda alebo minimálne zemná vlhkosť. Pri zvýšenej relatívnej vlhkosti a zvýšenej prašnosti, či už z naplavených nečistôt a priesakov, alebo z opadávajúcej vnútornej omietky, výrazne rastie riziko parciálnych výbojov a skratov. Okrem toho podstatne rýchlejšie korodujú kovové časti drahých prístrojov a zariadení. V lepšom prípade sa poškodené prístroje stihnú vymeniť a dôsledkom vlhkosti sú len zvýšené prevádzkové náklady. V horšom prípade môže nastať prerušenie prevádzky trafostanice a výpadok elektrickej energie a v najhoršom prípade havária s ujmou na majetku, či dokonca s ohrozením ľudského života.

Aj certifikovanou požiarnou upchávkou sa do interiéru často dostáva veľmi nežiadúca vlhkosť.

Nemusím preto zdôrazňovať, že pre zabezpečenie spoľahlivej prevádzky každej elektrickej stanice je kriticky dôležité, aby v jej interiéri bolo sucho a čisto. Prestupy káblov a potrubí z exteriéru do interiéru by teda mali byť pri všetkých objektoch vodotesné a je len na posúdení projektanta, aby s ohľadom na cenu a jestvujúce riziko zvolil optimálnu odolnosť voči tlakovej vode. V praxi sa to pohybuje od minimálnej požiadavky IP 68 až po tlak vody 4 bar (pre zvýšené riziko povodní a záplav).

Vlhkosťou narušená protipožiarna upchávka stráca funkčnosť, čím sa zvyšuje riziko šírenia požiaru.

Odolnosť voči hlodavcom
Kuny, potkany, myši a iné hlodavce hľadajú spôsob, ako sa dostať do rôznych objektov za potravou alebo za teplom. Veľmi často sa im to podarí práve cez káblové prestupy, pretože prehrýzť mäkké upchávky nie je pre ne žiadny problém. Keďže v prevádzkových miestnostiach zvyknú ohlodávať káblovú izoláciu, vzniká veľké riziko, že prehryznutím kábla môže dôjsť k výpadkom energie, poruchám na riadení, či signalizácii a v dôsledku toho k veľkým škodám na majetku alebo dokonca na ľudských životoch. Z tohto dôvodu je veľmi dôležité zabezpečiť, aby káblové prestupy boli odolné voči hlodavcom.

Príklad ohrozenia a znefunkčnenia protipožiarnych prestupov hlodavcami

Odolnosť voči mechanickým či klimatickým vplyvom a UV žiareniu
Káble sú väčšinou ťahané po káblových lávkach. Ak by tieto skolabovali (napríklad vplyvom požiaru), káblový prestup by mal vydržať záťaž od tiaže káblov. Takisto musí vydržať tlak terénu na káble uložené v zemi, čiže musí mať výborné retenčné vlastnosti. Ak je prekážka namáhaná vibráciami, utesnenie káblov nesmie byť narušené. Ak je prestup v prostredí, kde sú agresívne chemické látky, tesniaci materiál musí byť voči týmto látkam odolný.
Prasknutá tesniaca, tzv. „zmršťovacia“ hadica je častým dôvodom prenikania vlhkosti do stavebných konštrukcií. Klimatické zmeny a časté striedanie teploty, vlhkosti, mrazu, vetra, slnečného žiarenia relatívne rýchlo narušia povrch tzv. mäkkých protipožiarnych upchávok, čím sa zakrátko stávajú úplne nefunkčné a treba ich opäť obnovovať. Jednak tým vznikajú ďalšie prevádzkové náklady, ale ešte väčšou hrozbou je tu možnosť šírenia požiaru, keďže takto narušené prestupy strácajú svoju funkčnosť.

* * * * *
Elektrické káble, hlavne silové, sú vystavené mechanickému namáhaniu v dôsledku:
• teplotných zmien;
• prúdových nárazov pri zapínaní a vypínaní;
• ohybu káblov pod tlakom terénneho násypu.
* * * * *

Vplyvom týchto dynamických pohybov sa materiál konvenčnej mäkkej požiarnej upchávky naruší, vzniknú tu trhliny a netesnosti v celej hĺbke prestupu, čím upchávka stráca svoju funkčnosť a do interiéru preniká voda.

Mäkké protipožiarne upchávky v exteriéri degradované vplyvom klimatických zmien a UV žiarenia

Mäkké protipožiarne upchávky nie sú vhodné ani do exteriéru, kde sú vystavené enormnému zaťaženiu od klimatických vplyvov (dážď, sneh, slnko, mráz a ich striedanie) a UV žiareniu. Kvôli krátkej životnosti ich treba často renovovať. Zvyšujú sa tým prevádzkové náklady a navyše vzniká aj riziko požiaru a zatekania.

Plynotesnosť a použitie pre výbušné prostredie Ex
Každý odborník prichádzajúci do kontaktu s výbušným prostredím vie, že všetky elektrické zariadenia tu umiestnené musia spĺňať požiadavky podrobne špecifikované v EU normách a smerniciach ATEX. Ja len zdôrazňujem, že všetky tieto požiadavky sa vzťahujú aj na káblové prestupy, ktorých aspoň jedna strana sa nachádza vo výbušnom prostredí a že na našom trhu sú dostupné certifikované a v náročných podmienkach odskúšané priechodky.

Kompatibilná ochrana EMC
Väčšina elektrických zariadení si vyžaduje určitý stupeň ochrany voči elektromagnetickým rušeniam, nežiaducim indukciám, účinkom blesku, solárnych búrok a pod. Znamená to, že objekty strategického významu, ako je napríklad riadiaca miestnosť (velín = control room) každého priemyselného podniku, by mali byť primerane tienené a káble do nich vstupujúce spoľahlivo uzemnené práve v mieste prestupu. Aj vznik tzv. blúdiacich prúdov, ktorých dôsledkom je nadmerné opotrebovanie ložísk rôznych strojov možno pripísať na vrub nežiaduceho elektromagnetického poľa. EMC ochranou môžeme tomuto predchádzať.

EMC kompatibilita vo forme Faradayovej klietky by mala byť samozrejmosťou vo všetkých objektoch so zvýšenou ochranou, ako napríklad: control room, signalizácia, dátové centrum, rozvodňa a pod.

S narastajúcou hrozbou terorizmu teda výrazne rastie aj potreba chrániť dôležité objekty a zabezpečiť ich EMC kompatibilitu formou Faradayovej klietky s dôsledným vyhotovením všetkých detailov a uzemnením všetkých káblov a potrubí na ich vstupe do chráneného priestoru.

Progresívne technológie pre kombinovanú ochranu a flexibilitu pre budúce zmeny
Pre splnenie všetkých vyššie uvedených požiadaviek sú na trhu dostupné progresívne technológie vo forme tzv. modulárneho tesniaceho systému, ktorý okrem požadovanej kombinovanej ochrany navyše zabezpečí aj vytváranie káblových rezerv a vysokú flexibilitu pre budúce zmeny.

Kľúčovými prvkami sa tu javia tri faktory:
1. Použitý materiál EPDM: (ethylene propylene diene terpolymer) – bezhalogénový syntetický kaučuk, ktorý v tomto prípade spĺňa všetky protichodné požiadavky: pružnosť, nehorľavosť, odolnosť voči vode aj hlodavcom, fotostabilita, odolnosť voči prudkým klimatickým zmenám teploty v rozsahu -60°C až +80°C a pod.
2. Patentovaná technológia Multidiameter, pri ktorej sa vnútorný otvor modulu dá prispô¬sobiť priemeru kábla odlúpnutím príslušného počtu vrstiev priamo na stavbe.
3. Ucelený tesniaci systém so širokým sortimentom rámov hranatého aj kruhového tvaru z rôznych materiálov (antikoro, galvanizovaná aj lakovaná oceľ, hliník, ľahké kompozitné materiály), ktoré sa dajú spoľahlivo osadiť do rôznorodých prekážok priskrutkovaním, navarením alebo zaliatím do betónu.
Vnútorná (integrovaná) alebo externá kompresná jednotka svojím tlakom zabezpečí, že prestup je nie len vodotesný, ale dokonca aj plynotesný. Povolením kompresnej jednotky sa dá s modulmi aj káblami opäť voľne manipulovať. Väčšina certifikovaných modulárnych prestupov dokáže zabezpečiť jednotlivú aj kombinovanú ochranu s nasledujúcimi parametrami:
• požiarna odolnosť 60, 90 alebo 120 minút;
• vodotesnosť 4 bar, resp. IP krytie 44 – 68 pre skriňové aplikácie;
• plynotesnosť 2,5 bar;
• odolnosť voči UV žiareniu, hlodavcom, vibráciám, hlukotesnosť, atď…
Okrem vysokej spoľahlivosti je ďalšou obrovskou výhodou týchto riešení ich jednoduchá rozoberateľnosť. Vytvára sa tak priestor pre dodatočné vkladanie a výmenu káblov rôznych priemerov v budúcnosti.

Ďalšie výhody rozoberateľných prestupov:
• rámy je možné ukladať do zostáv nad aj vedľa seba, čím sa dá utesniť množstvo káblov na relatívne malom priestore;
• voľný priestor v ráme umožňuje osadiť aj predkonektorované káble;
• prestupy spĺňajú svoju funkciu v horizontálnej aj vertikálnej rovine (steny, stropy, podlahy, strechy, základové konštrukcie, skrine, kontajnery,…);
• ucelený a dlhodobou praxou overený systém umožňuje jednoduchú inštaláciu s minimálnym rizikom na vznik prípadných porúch;
• použitie dodávaného lubrikantu zabezpečí pružnosť gumy a správnu funkčnosť prestupu aj po mnohých rokoch a neobmedzuje počet rozobratí a následných utesnení;
• niektoré typy rámov sú otvárateľné, čo umožňuje rekonštrukciu jestvujúcich prestupov a utesnenie už naťahaných káblov bez toho, aby sa vyťahovali.

Investičné verzus prevádzkové náklady
Jedinou nevýhodou týchto modulárnych tesniacich systémov v porovnaní s klasickými mäkkými upchávkami je ich vyššia cena, ktorá je, žiaľ, v mnohých prípadoch jediným rozhodujúcim činiteľom. Treba však zdôrazniť, že pokiaľ sa berú do úvahy len investičné náklady, je to veľmi zavádzajúce. Z pohľadu dlhodobého používania je korektné zobrať do úvahy aj prevádzkové náklady a v takomto prípade vychádza cena systémových modulárnych riešení v mnohých prípadoch priaznivejšie. Stačí zobrať do úvahy, že náklady pri výmene resp. dopĺňaní ďalších káblov sú takmer nulové, a to už nehovoríme o obrovských sumách, ktoré tento systém dokáže ušetriť pri predchádzaní rôznym poruchám či havarijným stavom. Mnohé firmy, ktoré si takúto kalkuláciu zohľadňujúcu všetky vstupné činitele nazývanú aj TCO (Total Cost of Ownership) urobili, dnes štandardne používajú rozoberateľné tesnenia s kombinovanou ochranou.
Z množstva spoločností, ktoré svoje prevádzkové náklady optimalizujú a prechádzajú postupne na tieto progresívne flexibilné systémy s kombinovanou ochranou môžeme spomenúť napríklad: USS Košice, SCP Mondi Ružomberok, Continental Matador Púchov, DUSLO Šaľa, Eustrea, Nafta, Transpetrol, SEPS, všetky energetické či telekomunikačné podniky a, samozrejme, stavebný sektor.

Na trhu sú k dispozícii rozoberateľné prestupy s kombinovanou ochranou od viacerých výrobcov.

Záver
Pre optimalizáciu investičných a prevádzkových nákladov je najdôležitejšie poznať požadované vlastnosti káblových prestupov (odolnosť voči ohňu, vode, hlodavcom, UV žiareniu, klimatickým výkyvom, vibráciám, terénnemu zaťaženiu, chemickým látkam, EMC kompatibilita,…) a poznať aj potreby zmien.
Analýzou týchto požiadaviek by sme mali dospieť k záveru, ktorý tesniaci systém sa z komplexného hľadiska javí ako najvhodnejší:
1. Ak sme si istí, že sa v prestupe nebude v budúcnosti vymieňať alebo dokladať kábel a riziko prítomnosti hlodavcov, vlhkosti či ďalších spomínaných rizík je nulové, potom sa na utesnenie káblov ako optimálny javí variant s použitím mäkkej požiarnej upchávky.
2. Ak prevádzkovateľ predpokladá, že v prestupe bude meniť alebo dopĺňať káble v horizonte kratšom ako 5 – 10 rokov, je výhodné použiť rozoberateľný modulárny systém so životnosťou aspoň 30 rokov.
3. Ak budú káble vystavené viacerým rizikám, ako napríklad oheň + voda + hlodavce, jednoznačne treba zvoliť spomínaný rozoberateľný modulárny systém s kombinovanou ochranou. Flexibilita pre budúce zmeny je tu bonusom a prispeje k rýchlej návratnosti investícií.
Neberte si príklad od tých, ktorí boli presvedčení, že s hlodavcami, vlhkosťou a ostatnými rizikami nemajú problémy. Keď tieto problémy nastanú, zvyčajne je už neskoro. Berte si príklad od skúsených, ktorí si urobili kalkuláciu návratnosti takýchto investícií a aktívne pracujú so spomínaným indikátorom TCO (objektívne porovnanie všetkých nákladov počas prevádzkového obdobia). Čas vám potvrdí, že ste sa rozhodli správne a vyššie investície sa vám rýchlo vrátia v podobe ušetrených prevádzkových nákladov a v podobe pokojnejšieho spánku a nízkeho rizika vzniku havárií a porúch.

TEXT/FOTO: Miroslav Hollý, Roxtec CZ
Lektoroval: doc. Ing. Vladimír Stuchlý, PhD.