mat numer
mat numer
eru " temat numeru " temat numeru " temat numeru " temat numeru " t
u "
u " t
t
emat numer
emat numer
u "
u " t
t
emat numer
emat numer
u
u " t
"
t
emat numer
emat numer
u "
u " t
t
emat numer
emat numer
u "
u "
"
t
t
Bezpieczeństwo
funkcjonalne
a wybuchowość
pyłów
Bezpieczeństwo funkcjonalne w zagadnie-
niach wybuchowości wszelkich mediów
 gaz/para, pył  jest ujęte w projekcie normy
prEN 15233; 2005 Methodology for functional
safety assessment of protective systems for poten-
tially explosive atmospheres z roku 2005 (6).
Kazimierz Lebecki
edług wiedzy autora norma ta nie doczekała się jeszcze
Wkońcowego opracowania i serii głosowań, ale przed-
stawia ogólne intencje zastosowania pojęć bezpieczeństwa
funkcjonalnego do zagadnień wybuchów. Bezpieczeństwo
funkcjonalne jest w niej zdefiniowane jako  Część ogól-
nego bezpieczeństwa odnosząca się do niezawodnego
funkcjonowania systemów ochronnych i innych systemów
technologicznych związanych z bezpieczeństwem . Ta
definicja jest nieco inna niż w macierzystej normie, bo jest
dostosowana terminologicznie do bezpieczeństwa przeciw-
wybuchowego.
Warto zaznaczyć, że w macierzystej normie dotyczącej
bezpieczeństwa funkcjonalnego pojęcie bezpieczeństwa jest
zdefiniowane jako  brak nieakceptowalnego ryzyka ( safety
is a freedom from unacceptable risk ). Stąd wynika potrzeba
określenia pojęcia ryzyka nieakceptowanego i określenie
metody ilościowego szacowania ryzyka.
Ryzyko potocznie jest szacowane jakościowo, a wielkości
liczbowe prawdopodobieństwa i konsekwencji zdarzenia są
podawane arbitralnie.
Nowe podejście w zakresie ilościowego sposobu szacowa-
nia ryzyka zaproponowane zostało w serii norm (od 1 do 7)
dotyczących bezpieczeństwa funkcjonalnego PN-EN 61 508
Bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycznych/elektronicznych
/programowalnych elektronicznych systemów wiążących się
z bezpieczeństwem (7).
Powyższe normy stawiają wymagania ogólne. Ich uniwer-
salny charakter sprawia, że są coraz szerzej adoptowane
do doskonalenia nowoczesnych systemów zarządzania
ryzykiem.
Dla zagrożenia wybuchem pyłu brane są pod uwagę:
" własności palne substancji pyłu,
" lotność pyłów,
10 Promotor 12/07
t numer
t numer
u "
u "
"
" temat numeru " temat numeru " temat numeru " temat numeru " tem
t
t
emat numer
emat numer
u " t
u "
t
emat numer
emat numer
u " t
u "
t
emat numer
emat numer
u " t
u
"
t
emat numer
emat numer
u " t
u
"
t
em
em
" osiadanie pyłów na stanowiskach pracy,
" obecność gazów palnych w atmosferze.
Zgodnie z ogólną filozofią bezpieczeństwa przyjętą w kra-
jach Unii Europejskiej kryteria dopuszczalności ryzyka
określane są wg zasady ALARP (8) (akronim od angielskiego
wyrażenia  As Low As is Reasonably Practicable  tak nisko,
jak jest to racjonalnie uzasadnione). Zasadę ALARP wpro-
wadzono po raz pierwszy w Wielkiej Brytanii i tam została
ona najlepiej opisana.
W zasadzie ALARP wyróżnia się trzy podstawowe poziomy
ryzyka. Są to:
" ryzyko niedopuszczalne,
" ryzyko akceptowalne,
" obszar ryzyka tolerowalnego, jeżeli jest to ryzyko ALARP.
Ryzyko niedopuszczalne (nietolerowane)  to poziom ryzyka,
powyżej którego praca nie może być wykonywana. Np. instalację
należy w takim przypadku przebudować, uzupełnić o urządze-
nia i systemy zmniejszające ryzyko albo zamknąć.
Ryzyko akceptowalne  to ryzyko postrzegane jako niezna-
czące. Ryzyko akceptowalne zbliżone jest do ryzyka dnia
codziennego. Zakłada się jednak, że w przypadku gdy możliwe
jest zmniejszanie ryzyka także w tym zakresie, to powinno być
ono zredukowane zgodnie z zasadą ALARP.
Ryzyka tolerowalne  to zakres, w którym ryzyko jest tolero-
wane, jeżeli spełnia zasadę ALARP. To znaczy:
" ryzyko jest oszacowane z odpowiednią dokładnością,
" istnieje duża dysproporcja między zyskami płynącymi z dal-
szego obniżania ryzyka a kosztami tego obniżania,
" okresowo powtarzana jest procedura szacowania ryzyka.
Propozycja adaptacji zasady ALARP dla szacowania poziomu
ryzyka ze strony zagrożenia wybuchem na stanowiskach pracy
została przedstawiona w tab. 1 i tab. 2, str. 12.
Poszczególne kategorie konsekwencji zostały zdefiniowane
następująco:
" katastroficzne  wypadek zbiorowy z ofiarami śmiertelnymi,
trwałe wyłączenie miejsca pracy,
" krytyczne  wypadki ciężkie i zbiorowe bez ofiar śmiertel-
nych, choroby zawodowe, okresowe wyłączenia stanowiska
pracy z eksploatacji,
" marginalne  wypadki lekkie, nieżyty górnych dróg odde-
chowych, straty materialne niepowodujące konieczności
wyłączenia stanowiska pracy z produkcji,
Konsekwencje
Prawdopodo- Częstość
Kata-
bieństwo (liczba zda-
Krytycz- Margi- Nieistot-
strofal-
(jakościowo) rzeń/rok)
ne nalne ne
ne
Często e"10-3 I I I II
Prawdo-
d"10-3-10-5 I I II III
podobne
W niektórych
d"10-5-10-6 I II III III
przypadkach
Rzadko d"10-6-10-7 II III III IV
Mało prawdo-
d"10-7-10-8 III III IV IV
podobne
Prawie
d"10-8 IV IV IV IV
niemożliwe
Tab. 1. Klasyfikacja poziomów ryzyka w zależności od częstości wystąpienia
zdarzeń i powagi ich skutków prowadzących do rozwoju scenariusza niebez-
piecznego zdarzenia
www.promotor.elamed.pl 11
m
a
t
n
u
m
e
eru " temat numeru " temat numeru " temat numeru " temat numeru " t
r
u
"
t
e
m
a
t
n
u
m
e
r
u
"
t
e
m
a
t
n
u
m
e
r
u
"
t
e
m
a
t
n
u
m
e
r
u
"
t
e
m
a
t
n
u
m
e
r
u
"
t
Poziomy ryzyka Interpretacja
Celem metod redukcji
Poziom I Obszar ryzyka nietolerowalnego
ryzyka jest osiągnięcie
Ryzyko niepożądane, tolerowalne
poziomu ryzyka akcep-
tylko, gdy redukcja ryzyka jest trudna
Poziom II do osiągnięcia lub jeśli koszty redukcji
są nieproporcjonalne w stosunku do
towalnego, natomiast
uzyskanej poprawy bezpieczeństwa
koniecznością jest osią-
Tolerowalne ryzyko, gdy koszty redukcji
Poziom III ryzyka są adekwatne do osiągniętego
poziomu bezpieczeństwa
gnięcie poziomu ryzyka
Poziom IV Obszar ryzyka akceptowalnego
tolerowanego.
Tab. 2. Interpretacja poziomów ryzyka
" nieistotne  zdarzenia potencjalnie wypadkowe oraz ETA (Event Tree Analysis  metoda drzewa
niepowodujące strat materialnych. zdarzeń).
Przedstawione w tab. 1, str. 11 poziomy ryzyka Dla utworzenia scenariusza rozwoju i akty-
od I do IV wynikają bezpośrednio z zasady ALARP wizacji zagrożenia z wykorzystaniem metod
i posiadają interpretację opisaną w tab. 2. FTA i ETA zaproponowany został algorytm
Celem metod redukcji ryzyka jest osiągnięcie postępowania prowadzący do konstrukcji tzw.
poziomu IV, a koniecznością osiągnięcie po- drzewa bow-tie, czyli połączonych drzew błędów
ziomu ryzyka tolerowalnego. Aby to osiągnąć, i zdarzeń.
konieczne jest dążenie do osiągnięcia następu- Aby opracować scenariusz w postaci drzewa
jących częstości aktywizacji zagrożeń (poziomów bow-tie, zaleca się dokonać analiz według siedmiu
ufności LC): poniższych kroków:
" wybuchy pyłu: 10-7-10-8 niebezpiecznych zdarzeń " krok 1. zebrać potrzebne informacje,
na rok, " krok 2. zidentyfikować potencjalnie niebezpiecz-
" zapalenia, wybuchy gazu: 10-6-10-8 niebezpiecz- ne sytuacje w zakładzie,
nych zdarzeń na rok. " krok 3. określić zagrożenia pierwotne związane
Aktywizacja zagrożenia wybuchem pyłu, jeżeli z tymi sytuacjami,
wymknie się spod kontroli, często niesie za sobą " krok 4. dla każdej niebezpiecznej sytuacji zdefi-
katastroficzne konsekwencje. Dlatego do two- niować zdarzenia pierwotne,
rzenia scenariusza rozwoju zagrożeń, warto jest " krok 5. ze zdarzeń pierwotnych zbudować
zastosować metody analityczne, najlepiej metody drzewo błędów i doprowadzić je do zdarzenia
FTA (Fault Tree Analysis  metoda drzewa błędów) krytycznego,
12 Promotor 12/07
m
m
a
a
t
t
n
n
u
u
m
m
e
eru " temat numeru " temat numeru " temat numeru " temat numeru " t
e
r
r
u
u
"
"
t
t
e
e
m
m
a
a
t
t
n
n
u
u
m
m
e
e
r
r
u
u
"
"
t
t
e
e
m
m
a
a
t
t
n
n
u
u
m
m
e
e
r
r
u
u
"
"
t
t
e
e
m
m
a
a
t
t
n
n
u
u
m
m
e
e
r
r
u
u
"
"
t
t
e
e
m
m
a
a
t
t
n
n
u
u
m
m
e
e
r
r
u
u
"
"
"
t
t
SCENARIUSZ ROZWOJU NIEBEZPIECZNEGO ZDARZENIA
ZP 1
ZW
i ZI WKZ
ZP 2
i ZI WKZ
ZP 3
lub ZI
WKZ
ZP 4
KZ
ZP 5
ZW
i WKZ
ZI
ZW
ZP 6
lub ZI WKZ
ZP 7
ZW
lub ZI WKZ
ZW
ZP 8
Zabezpieczenia
Środki ochronne
Profilaktyka
Objaśnienia symboli w drzewie bow-tie:
ZP  zagrożenie pierwotne, np. obecność gazów palnych, nagromadzenia pyłów; ZI  zdarzenie inicjujące, np. niedosta-
teczna wentylacja, awarie maszyn, wydzielanie się metanu, zawodne systemy monitoringu; KZ  krytyczne zdarzenie, np.
wypływ gazu, awaria aparatury spawalniczej, obecność wybuchowych osadów pyłowych; WKZ  wtórne krytyczne zdarzenie,
np. gaz w stężeniu wybuchowym, obecność z
ródeł zapłonu; ZW  zdarzenie wypadkowe, np. wybuch gazu, wybuch pyłu
węglowego, wypadek, śmierć ludzi; i  występują wszystkie elementy z poziomu niższego; lub  występuje tylko jeden
element z poziomu niższego
Ryc. 1. Scenariusz rozwoju niebezpiecznych zdarzeń
" krok 6. dla każdego zdarzenia krytycznego stwo- zastosowanych środków ochronnych (warstw
rzyć drzewo zdarzeń, ochronnych) (7).
" krok 7. ustalić zasady profilaktyki i prewencji na Warstwami ochronnymi są właściwie dobrane me-
każdym etapie rozwoju zagrożenia. tody profilaktyki i prewencji powodujące ogranicze-
Na ryc. 1 przedstawiony został przykład scena- nie rozwoju scenariusza prowadzącego do zdarzenia
riusza opracowanego w postaci drzewa bow-tie pierwotnego (FTA) i zdarzenia inicjującego (ETA). Przy
według metodologii 7 kroków. doborze warstw ochronnych zaproponowano poniżej
Szczególna uwaga powinna zostać zwrócona opisane ilościowe kryteria ich doboru.
na wzajemne interakcje pomiędzy zagrożeniami
(tzw. zagrożenia skojarzone). IDENTYFIKACJA WARSTW OCHRONNYCH
Aby zapobiec rozwojowi scenariusza wyda- I OCENA WYPEA
NIANYCH
rzeń, konieczne jest zapewnienie odpowied- PRZEZ NIE FUNKCJI
niego poziomu bezpieczeństwa funkcjonalnego Zdefiniowane są cztery główne rodzaje podejmowa-
nych działań, które tworzą tzw. warstwy ochronne,
obejmujące: unikanie, zapobieganie, kontrolowanie
i ograniczanie.
Aby zapobiec rozwojowi
Realizacja ww. procesów jest możliwa dzięki
włączeniu do drzewa bow-tie w ramach warstw
scenariusza wydarzeń, ko-
ochronnych różnych metod profilaktyki i prewencji
(nazywanych umownie barierami ochronnymi).
nieczne jest zapewnienie
Można wyróżnić następujące podstawowe typy
barier ochronnych:
odpowiedniego poziomu
" materialne lub fizyczne  które zapobiegają
lub łagodzą efekty niebezpiecznych zdarzeń.
bezpieczeństwa funkcjo-
Należy tutaj dokonać rozróżnienia pomiędzy
środkami pasywnymi, takimi jak: budynki,
nalnego zastosowanych
ściany, przegrody, ogrodzenia, zbiorniki, a środ-
kami, które wymagają aktywacji, np. kurtyny
środków ochronnych.
ogniowe,
14 Promotor 12/07
t
t
n
n
u
u
m
m
e
e
r
r
u
u
"
"
"
" temat numeru " temat numeru " temat numeru " temat numeru " tem
t
t
e
e
m
m
a
a
t
t
n
n
u
u
m
m
e
e
r
r
u
u
"
"
t
t
e
e
m
m
a
a
t
t
n
n
u
u
m
m
e
e
r
r
u
u
"
"
t
t
e
e
m
m
a
a
t
t
n
n
u
u
m
m
e
e
r
r
u
u
"
"
t
t
e
e
m
m
a
a
t
t
n
n
u
u
m
m
e
e
r
r
u
u
"
"
t
t
e
e
m
m
" funkcjonalne (elektryczne oraz elektroniczne Przykładem tego rodzaju warstwy ochronnej
instrumenty sterowania procesem)  które jest automatyczny pomiar stężeń metanu w ko-
działają w sposób aktywny i zapewniają kontro- palniach, oparty głównie na dyspozytorniach typu
lowany przebieg procesu w zakresie ustalonych CTT-63/40U, CMM-20, CMC-1/2 i centralach
parametrów pracy, CST-40, które współpracują z systemami kontroli
" funkcjonalne (programowalne elektroniczne) atmosfery typu SMP-NT (opartych o centrale typu
 które wstrzymują niepożądany przebieg po- CMC-3MS).
przez zadziałanie według ustalonych sprzężeń Przykładem warstw ochronnych niematerial-
logicznych lub czasowych. Zadziałanie tych nych związanych z systemem dyspozytorskim
środków nie wymaga interwencji człowieka, a ich działającym w oparciu o funkcjonalne warstwy
funkcje bezpieczeństwa stanowią niezależny ochronne są np. zasady bezpieczeństwa pożaro-
system kontrolny, wego i wszelkie wewnętrzne instrukcje obowiązu-
" symboliczne  które wymagają właściwej inter- jące w zakładach pracy.
pretacji dla osiągnięcia celów wynikających z ich
przeznaczenia. Są to różnego rodzaju umowne
znaki, symbole i sygnały wskazujące na stan
W tworzeniu scenariu-
zagrożenia,
" niematerialne  które zależą od wiedzy i doświad-
sza rozwoju niebezpiecz-
czenia operatora. Typowe niematerialne środki
ochronne to: wymagania przepisów, instrukcje
nych zdarzeń szczegól-
postępowania, zasady bezpiecznego postępo-
wania (kultura bezpieczeństwa).
ną uwagę powinno się
Aktywne bariery ochronne składają się z łańcucha
trzech podsystemów: systemu wykrywania (detection)
zwrócić na wzajemne
 D, systemu przetwarzania sygnału (treatment)
 T (analizatory układów logicznych, wprowadzane
interakcje pomiędzy za-
zmiany, mechaniczne urządzenia, sprzężenia, czło-
wiek itp.), oraz systemu działania (action)  A (mecha-
grożeniami.
nicznego, instrumentalnego, ludzkiego itp.).
www.promotor.elamed.pl 15
m
m
a
a
t
t
n
n
u
u
m
m
e
eru " temat numeru " temat numeru " temat numeru " temat numeru " t
e
r
r
u
u
"
"
t
t
e
e
m
m
a
a
t
t
n
n
u
u
m
m
e
e
r
r
u
u
"
"
t
t
e
e
m
m
a
a
t
t
n
n
u
u
m
m
e
e
r
r
u
u
"
"
t
t
e
e
m
m
a
a
t
t
n
n
u
u
m
m
e
e
r
r
u
u
"
"
t
t
e
e
m
m
a
a
t
t
n
n
u
u
m
m
e
e
r
r
u
u
"
"
"
t
t
7. System zewnętrzny przeciwdziałania skutkom (procedury, działania operacyjne i ratownicze)
6. System wewnętrzny ograniczania strat (procedury, służby, ratownictwo)
5. System lokalizacji/ograniczania skutków, zapory przeciwwybuchowe
4. System zabezpieczeniowy
(strefy zabezpieczające, układy tłumienia wybuchu)
3. Alarmy krytyczne, nadzór,
interwencje dozoru oraz służb
2. System pomiarów i automatyki
1. Proces
produkcyjny
i układy
pomocnicze
Ryc. 2. Przykładowe warstwy ochronne systemu bezpieczeństwa przeciwwybuchowego
Do takich przykładowych zasad można zaliczyć " określenie barier ochronnych zapobiegających
ustalenia kierownictwa zakładu dotyczące: rozwojowi określonych scenariuszami zdarzeń
" szczegółowego zakresu działania służby dyspo- (barier dotyczących metod profilaktyki i pre-
zytorskiej oraz jej organizację, wencji),
" szczegółowego zakresu kontroli zawartości ga- " określenie w sposób ilościowy stopni zaufania
zów palnych w atmosferze, do poszczególnych barier ochronnych w opar-
" przebudowy wentylatorów oraz sieci energetycz- ciu o metodologię wyznaczania poziomów
nych, powodujących przerwy w przewietrzaniu nienaruszalności bezpieczeństwa SIL dla elek-
w strefach zagrożonych wybuchem. trycznych/elektronicznych/programowalnych
elektronicznych systemów wiążących się z bez-
PODSUMOWANIE pieczeństwem,
W artykule przedstawiono metodologię ilościowej " opracowanie zasad zarządzania gwarantujących
oceny ryzyka, która została ukierunkowana głównie utrzymywanie pod kontrolą zagrożeń poprzez
na ocenę zagrożenia wybuchem na stanowiskach zapewnienie skutecznego funkcjonowania barier
pracy. Metodologia oparta jest na zasadach bez- ochronnych.
pieczeństwa funkcjonalnego. Aby przedstawiona metodologia uzyskała wiary-
W celu określenia w sposób ilościowy poziomu godność i stała się powszechnym narzędziem do
ryzyka dla typowych procesów produkcyjnych oceny ryzyka, realizacja jej powinna być wdrażana
przedstawiono metodologię składającą się z na- stopniowo, mając na uwadze następujące uwa-
stępujących kroków: runkowania:
" określenie w oparciu o zasadę ALARP kryteriów " wszelkie procesy powinny być dokładnie stu-
ilościowych dopuszczalności ryzyka dla realizo- diowane w oparciu o najlepszą wiedzę w tym
wanych procesów produkcyjnych, zakresie, by móc przewidzieć potencjalne niebez-
" zdefiniowanie scenariuszy rozwoju niebezpiecz- pieczne zdarzenia i ich prawdopodobieństwo,
nych zdarzeń prowadzących do katastrof oraz " powinien być wykorzystany aktualny stan wiedzy,
wypadków, ujmujących zagrożenia techniczne by móc dokładnie szacować skutki wpływu zagro-
i osobowe, żeń na środowisko pracy,
16 Promotor 12/07
t numer
t numer
u "
u "
"
" temat numeru " temat numeru " temat numeru " temat numeru " tem
t
t
emat numer
emat numer
u " t
u "
t
emat numer
emat numer
u " t
u "
t
emat numer
emat numer
u " t
u
"
t
emat numer
emat numer
u " t
u
"
t
em
em
" powinny być wykorzystywane wszelkie dostępne infor-
macje, szczególnie takie, które są przydatne przy podej-
mowaniu decyzji dotyczących przedsięwzięć służących
bezpiecznemu rozwojowi zakładu górniczego,
" należy wykorzystywać najnowsze dostępne dane dotyczą-
ce własności materiałów, parametrów procesów, wskaz
-
ników niezawodności urządzeń i czynnika ludzkiego,
" w przejrzysty sposób pozwalać na zapoznanie się zarówno
organów nadzoru zewnętrznego, jak i zainteresowanych
pracowników ze skalą przeanalizowanych zagrożeń oraz
wynikających z nich konsekwencji,
" uzyskane wyniki powinny być wykorzystywane przy analizach
podobnych systemów, instalacji czy też procesów,
" metodologia powinna ulegać transformacji, jak również
ciągłemu doskonaleniu w miarę rozwoju metod sza-
cowania ryzyka, doskonalenia systemów zarządzania
bezpieczeństwem, systemów ratowniczych, a także
postępowania awaryjnego dla potencjalnie zagrożonych
obszarów,
" przy ocenie ryzyka wybuchu i zastosowaniu zasad bezpie-
czeństwa funkcjonalnego dla ochrony przed wybuchem
pyłu należy oderwać się od  mentalności gazowej i nie
szukać analogii z wybuchowością gazów. Odnosi się to
szczególnie do pojęcia granic wybuchowości.
Piśmiennictwo
1. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 23 mar-
ca 1994 r. w sprawie ujednolicenia przepisów prawnych
państw członkowskich dotyczących urządzeń i systemów
ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach
zagrożonych wybuchem (94/9/WE).
2. Lebecki K.: Zagrożenia pyłowe w górnictwie. Wyd. GIG,
Katowice, 2004.
3. Eckhoff R.K.: Differences and similarities of gas and dust
explosions: A critical evaluation of the European  ATEX
directives in relation to dusts.  Journal of Lost Prevention
in the Process Industry , 19(2006), 553-60.
4. Eckhoff R.K.: Design of electrical equipment for areas
containing combustible dust: Why dust standards cannot
be extensively harmonized with gas standards.  Journal
of Lost Prevention in the Process Industry , 13(2000),
201-208.
5. PN-EN 1127-1; 1997 Atmosfery wybuchowe  Zapobiega-
nie wybuchowi i ochrona przed wybuchem  Podstawowe
pojęcia i metodologia.
6.prEN15233 (draft) Methodology for functional safety as-
sessment of protective systems for potentially explosive
atmospheres; CEN/TC305 N0499, April 2005.
7. PN-EN 61508: Bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycz-
nych/elektronicznych/programowalnych elektronicznych
systemów związanych z bezpieczeństwem. Części 1-7.
International Electrotechnical Commission (IEC) 1998
+AC:1999, IDT.
8. Lebecki K., Rosmus P.: Zagrożenie wybuchem w zakładach
górniczych w świetle dyrektyw UE i norm zharmonizowa-
nych. Miesięcznik WUG  Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona
Środowiska w Górnictwie , nr 8/2005.
www.promotor.elamed.pl 17