STN EN 60204-1: 10 najdôležitejších zásad

Viete, koľko rizík sa môže objaviť v stroji s navonok jednoduchou elektrickou inštaláciou? Nesprávne zvolená ochrana pred úrazom elektrickým prúdom alebo chybne označené vodiče môžu viesť nielen k poruche, ale aj k vážnemu ohrozeniu zdravia a života obsluhy. Práve preto harmonizovaná norma STN EN 60204-1 tak presne stanovuje požiadavky v oblasti elektrického vybavenia strojov. Cieľom je zabezpečiť bezpečnú, spoľahlivú a efektívnu prevádzku strojov v priemyselnom prostredí. Nižšie nájdete rozšírené vysvetlenie desiatich najdôležitejších zásad navrhovania strojov „z elektrickej stránky“ s praktickými príkladmi a komentárom, ako sa to premieta do každodennej prevádzky.

Rozdiel medzi stavom defektu a poruchou – prečo treba chrániť už v stave defektu?

V priemysle sa často mylne stotožňuje stav defektu s poruchou, hoci ide o pojmy odlišného charakteru a s významnými dôsledkami pre bezpečnosť:

1. Stav defektu – stroj už má určité skryté poškodenie, napr. vodič s narušenou izoláciou. Nemusí sa to však prejaviť žiadnymi zjavnými príznakmi pri bežnej práci. Stroj naďalej funguje a obsluha si nemusí všimnúť nič nezvyčajné. Je to obzvlášť nebezpečná situácia, pretože ide o potenciálny zdroj úrazu elektrickým prúdom, požiaru či iných rizík, pričom chýbajú jasné varovné signály.
2. Porucha – zariadenie prestane fungovať, zastaví sa alebo zobrazí jednoznačné chybové hlásenie. Z pohľadu pracovníka sa to často stane „náhle“, hoci príčinou bola skôr nepostrehnutá závada (spomínaný stav defektu).

Prečo treba stroj zabezpečiť už vo fáze defektu? Pretože keď sa defekt pri bežnom používaní neprejavuje, rastie pravdepodobnosť, že sa závada zmení na vážnejšiu poruchu – a čo je horšie, môže viesť k úrazu. Kábel s poškodenou izoláciou je klasický príklad: nikto si nevšimne drobnú prasklinu, lebo stroj pracuje normálne. Až priamy kontakt s vodičom môže mať tragické následky – od zásahu pracovníka elektrickým prúdom až po skrat a požiar v rozvádzači. Preto je také dôležité zohľadniť možné stavy skrytých chýb v systéme ochrany a vykonávať pravidelné kontroly, aby sa defekty odhalili skôr, než sa zmenia na poruchu s nezvratnými následkami.

1. Označovanie vodičov a komponentov

Jedným zo základných prvkov navrhovania elektrických inštalácií v strojoch je správne označenie vodičov a komponentov. Norma sa odvoláva na IEC 60445, ktorá definuje farebné štandardy a identifikačné symboly.

• Ochranný vodič (PE): žlto-zelený.
• Neutrálny vodič (N): modrý.
• Fázové vodiče (L): najčastejšie čierne, hnedé alebo sivé (v závislosti od počtu fáz a prijatých pravidiel).

Chýbajúce alebo neprehľadné označenie môže viesť k omylom pri servise, najmä keď stroj obsluhujú rôzne osoby alebo keď stroj tvorí zostavu strojov (napr. montážna linka zložená z viacerých modulov). Predstavme si situáciu, keď servisný technik dostane schému, ktorá nezodpovedá skutočným farbám vodičov – riziko chyby rastie exponenciálne, čo môže viesť k poškodeniu prvkov priemyselnej automatizácie alebo dokonca k zásahu obsluhy elektrickým prúdom.

2. Ochrana pred úrazom elektrickým prúdom

Základným cieľom normy STN EN 60204-1 je zaručiť, aby boli používatelia strojov chránení pred zásahom elektrickým prúdom. V tomto kontexte zohrávajú dôležitú úlohu:

• Základná izolácia: vo vodičoch a komponentoch, ktoré sa môžu ocitnúť pod napätím.
• Zosilnená izolácia: používa sa napr. v obzvlášť nebezpečných podmienkach.
• Prúdové chrániče (RCD): odporúčajú sa typy primerane prispôsobené charakteru siete a zariadení (napr. typ B pri pohonoch s frekvenčným meničom).

Napríklad pri stroji na balenie potravín môže v dôsledku intenzívnych vibrácií dôjsť k oderu izolácie vodiča. Ak je systém prúdovej ochrany správne zvolený, napájanie sa rýchlo odpojí, čím sa človek ochráni pred zásahom elektrickým prúdom a zároveň sa predíde vážnejším poruchám.

3. Núdzové zastavenie

Tlačidlá núdzového zastavenia, často nazývané „núdzové hríby“, musia byť ľahko dostupné a dobre viditeľné. V norme STN EN 60204-1 nájdete odkazy na ISO 13850, ktorá okrem iného stanovuje požiadavky na ergonómiu.

• Farebné vyhotovenie: spravidla červené tlačidlo na žltom podklade.
• Umiestnenie: v dosahu ruky obsluhy, prípadne aj rozmiestnenie tlačidiel v rôznych častiach stroja.

Neschopnosť rýchlo zareagovať pri poruche sa môže premietnuť do vážnych incidentov, najmä na výrobných linkách, kde stroje pracujú automatizovane a vo vysokom tempe. Správne navrhnuté obojručné ovládanie býva kľúčové aj pri obzvlášť nebezpečných strojoch (napr. lisy alebo stroje na obrábanie dreva).

4. Uzemnenie a vyrovnanie potenciálov

Bez správneho uzemnenia a vyrovnania potenciálov je ťažké hovoriť o funkčnej bezpečnosti strojov. Každá vodivá časť stroja, s ktorou môže človek potenciálne prísť do kontaktu, by mala byť pripojená na uzemňovaciu sústavu.

• Praktický príklad: pri CNC obrábacom stroji, ktorý vytvára silné elektromagnetické rušenie, nesprávne uzemnenie spôsobuje chyby v odčítaní snímačov, čo sa prejaví zhoršenou kvalitou obrábania.
• Navyše: tieto poruchy sa môžu prenášať aj na ďalšie zariadenia vo fabrike a vytvárať dominový efekt technologických problémov.

Vyrovnanie potenciálov je dôležité aj v kontexte elektromagnetickej kompatibility (EMC) a predstavuje jeden z pilierov strojovej normy týkajúcej sa bezpečnosti elektrickej inštalácie.

5. Ochrana proti skratom a preťaženiam

Každý obvod v stroji by mal byť chránený vhodne zvolenou nadprúdovou ochranou (napr. poistkou alebo ističom). Nesprávna voľba ochrany môže viesť k:

• Náhodnému odpájaniu inštalácie pri malých preťaženiach (čo spôsobuje prestoje).
• Neodpojeniu obvodu pri skrate, čo v krajnom prípade vedie k požiaru.

Predstavme si hypotetický tlačiarenský stroj s viacerými pohonnými motormi – ak ochrany nebudú správne zvolené, skrat v jednom motore môže poškodiť celý rozvádzač a vystaviť firmu veľkým stratám. V kontexte minimálnych požiadaviek bezpečnosti a ochrany zdravia pri práci pre stroje a technické zariadenia nariadenie počíta aj so sankciami za chýbajúce primerané zabezpečenie.

6. Kompletná elektrotechnická dokumentácia

Bez spoľahlivej, aktuálnej technickej dokumentácie je náročné udržiavať stroj v riadnom technickom stave. Dokumentácia by mala zahŕňať:

• Elektrické schémy (s označením vodičov a komponentov).
• Zoznamy dielov (napr. typy relé, stykačov, bezpečnostných snímačov).
• Návody na obsluhu a údržbu (s pokynmi, ako postupovať pri poruche alebo výmene podzostáv).

V praxi absencia kompletnej dokumentácie znamená dlhé prestoje pri pokusoch o diagnostiku problému, ako aj riziko porušenia predpisov. Pre firmy, ktoré sa zaoberajú modernizáciou strojov alebo ich bezpečnostným auditom, môže nedostatok jasných informácií o pôvodných komponentoch celý proces výrazne predĺžiť.

7. Ergonómia a prehľadnosť inštalácie

Norma STN EN 60204-1 zdôrazňuje, že elektrická inštalácia musí byť navrhnutá tak, aby zabezpečila jednoduchý prístup ku komponentom a minimalizovala riziko ľudských chýb. Na túto ergonómiu vplýva okrem iného:

• Rozmiestnenie prvkov v riadiacej skrini: dostatočný priestor pre vodiče, vetranie komponentov, logické zoskupenie prístrojov.
• Označenie prístrojov: zrozumiteľné popisy tlačidiel, stykačov, bezpečnostných relé či I/O modulov.
• Vedenie káblov: vyhýbanie sa prepletaniu napájacích a signálových vodičov v jednom káblovom žľabe.

Posledný bod je obzvlášť dôležitý, ak sa v stroji nachádzajú káble s vysokým výkonom (napr. napájanie motorov, meniče) a zároveň meracie vodiče od snímačov. Silné signály z napájacích alebo motorových káblov môžu zavádzať rušenie do riadiacich a meracích káblov, čo spôsobuje chybné odčítania a neplánované prestoje. V súlade so zásadami projektovania a bezpečnosti strojov:

• Napájacie a signálové vodiče by sa mali viesť v samostatných káblových žľaboch alebo na rôznych úrovniach žľabov.
• Pre nízkoprúdové signály sa používa vhodné tienenie a tienenie vodiča musí byť správne uzemnené.
• Treba dodržiavať minimálne vzdialenosti medzi silovými a signálovými káblami, najmä pri vysokých frekvenciách (napr. v systémoch s frekvenčnými meničmi).

Ignorovanie týchto zásad môže viesť k „nevysvetliteľným“ alarmom, nesprávnej činnosti snímačov a napokon k chybným rozhodnutiam riadenia (napr. zastaveniu stroja pri nesprávnej indikácii, a dokonca aj k situáciám ohrozujúcim bezpečnosť obsluhy).

8. Osvetlenie vnútra strojov

Často prehliadanou, no mimoriadne dôležitou oblasťou je osvetlenie vnútra strojov (napr. pracovnej komory, obslužných zón). Norma uvádza, že na miestach, kde sa vykonáva nastavovanie alebo údržba, treba zabezpečiť osvetlenosť minimálne 300 lx.

• Nedostatočné osvetlenie znamená vyššie riziko omylu pri výmene nástrojov, nastavovaní parametrov či posudzovaní miery opotrebenia komponentov.
• Príklad: v chemickom reaktore (časť procesnej inštalácie) môže slabé osvetlenie viesť k nesprávnemu vyhodnoteniu hladiny látky a následne k úniku.

Správne navrhnuté osvetlenie nie je len otázkou splnenia noriem, ale aj ďalším prvkom, ktorý zvyšuje bezpečnosť a efektívnosť práce.

9. Ochrana pred elektromagnetickým rušením (EMC)

V ére rozšírenej automatizácie a komunikačných sietí (napr. komunikačné protokoly v priemyselnej automatizácii typu PROFIBUS, EtherCAT či SAFETYNET) je správny návrh a ochrana pred elektromagnetickým rušením nevyhnutná.

• EMC filtre a tienené káble pomáhajú minimalizovať interferencie.
• Segmentácia káblových trás (oddelenie napájacích vodičov od signálových) zabraňuje prenikaniu rušenia.

V praxi môže pri strojoch so systémom detekcie chýb nesprávne vedenie káblov spôsobovať chybné odčítanie snímačov, čo vedie k nesprávnej klasifikácii finálnych výrobkov. Treba tiež pamätať na to, že smernica o elektromagnetickej kompatibilite (EMC) vyžaduje, aby každý stroj spĺňal stanovené limity emisií a odolnosti voči rušeniu.

10. Testovanie a overenie elektrickej inštalácie

Posledným, no rovnako dôležitým krokom je dôkladné otestovanie celej inštalácie pred uvedením stroja na trh alebo opätovným spustením po úpravách. Zahŕňa to:

• Meranie izolačného odporu a kontinuity ochranných vodičov.
• Overenie funkcie ochranných prvkov (prúdové chrániče, nadprúdové ističe, bezpečnostné relé a pod.).
• Simulácie porúch (napr. stlačenie tlačidla núdzového zastavenia a vyhodnotenie reakcie systému).

Zanedbanie týchto skúšok môže viesť k situácii, keď prvý vážny skrat odhalí skryté chyby a skončí sa nebezpečným incidentom. Okrem toho, ak je cieľom získať certifikáciu CE strojov alebo vykonať proces posúdenia zhody strojov, správne protokoly zo skúšok tvoria dokumentáciu potvrdzujúcu splnenie požiadaviek.

Bezpečná prevádzka a súlad s predpismi

Dodržiavanie zásad uvedených v norme STN EN 60204-1 nie je len formálnou požiadavkou súvisiacou s smernicou o strojových zariadeniach či novým Nariadením EÚ o strojových zariadeniach 2023/1230, ale predovšetkým zárukou bezpečnej práce obsluhy a spoľahlivosti strojov. Dobre navrhnutá a zdokumentovaná elektrická inštalácia:

1. Chráni zdravie a život ľudí – minimalizáciou rizík spojených s úrazom elektrickým prúdom alebo poruchou napájacieho systému.
2. Zabezpečuje efektívnosť – vďaka vhodnej organizácii káblov, správnemu výberu ochranných prvkov a správnemu uzemneniu stroj pracuje stabilnejšie a ľahšie sa servisuje.
3. Znižuje náklady – menej výrobných prestojov a nižšie riziko nákladných opráv či nárokov na náhradu škody.

Zavedenie uvedených usmernení je vhodné podporiť školeniami a konzultáciami s odborníkmi v oblasti navrhovania a konštrukcie strojov, najmä pri pokročilejších technológiách. Dobre vyškolený tím inžinierov dokáže už vo fáze koncepcie predvídať najčastejšie úskalia, čo sa premieta do kratšieho času zavedenia a rýchlejšieho dosahovania obchodných cieľov.

Pamätajte – dôsledné dodržiavanie štandardov STN EN 60204-1 je investíciou do bezpečnosti, plynulej výroby a pozitívneho imidžu značky. V prípade nejasností sa oplatí zvážiť vykonanie bezpečnostného auditu, konzultáciu s splnomocneným zástupcom výrobcu (pri dovážaných strojoch) alebo vykonanie dodatočnej analýzy rizík. Takto získame istotu, že náš stroj je nielen v súlade s právnymi predpismi, ale predovšetkým bezpečný pri každodennej prevádzke.