9. HEDEFLER
Bu üniteyi çalıştıktan sonra;
Yanma hakkında bilgi edinebilecek,
Yakıt türlerini anlayabilecek,
Yanmadan kaynaklanan yangınlar ve yangınla ilgili kavramları
öğrenebileceksiniz.
10. GİRİŞ
Enerji kullanımı günümüzün en önemli sorunlarının başında
gelmektedir. Enerji deyince aklımıza yakıtlar ve yanma gelmektedir.
Çünkü kullandığımız enerjinin yaklaşık %70’ini yakıtları yakarak temin
etmekteyiz. Ancak yakıtların kullanılması birtakım sorunları
beraberinde getirmektedir. Özellikle yanma sonucu açığa çıkan zararlı
gazlar gerek çevreye gerekse tüm canlılara zarar vermektedir. Ayrıca
yanma sonucu çeşitli yangınlar ve afetler ortaya çıkmaktadır. Bu
zararların en aza indirilmesi için yanma ve yangın konusunda
yeterince bilgi sahibi olunmalıdır. Bu ünitede yanma ve yangın konusu
kısaca ele alınmıştır.
11. GİRİŞ
Günümüzde şehirlerin büyümesi, insanların daha fazla toplu
yaşamaya başlaması birçok riski de beraberinde getirmiştir.
Bunlardan en önemlisi de yangınlardır. Yangınlar sonuçları
bakımından insanlara en acı veren doğal felaketlerden biridir.
Şehirlerde binaların iç içe olması ve toplu yaşam bölgeleri yangı
riskini artırmaktadır. Türkiye’de yangınlar önemsenmediğinden,
yangın ile ilgili düzenlemelerin uygulandığı AB ülkelerine göre daha
az yangın olmasına rağmen daha fazla can ve mal kaybı
yaşanmaktadır.
12. YANMA
Bir yakıtın büyük miktarda enerji vererek oksijenle tepkimeye
girmesine yanma denir. Yanma bir kimyasal işlemdir. Amaç kimyasal
enerjinin ısı enerjisine dönüştürülmesidir. Yanma; yanıcı maddenin, ısı
ve oksijenle birleşmesi sonucu oluşur. Yanma olayının oluşabilmesi için
aşağıdaki yanıcı madde, ısı ve oksijenin bir arada bulunması gerekir.
Bu olaya “Yangın Üçgeni” adı verilir.
13. YANMA
Bu işlem genel olarak; YAKIT+OKSİJEN= YANMA ÜRÜNLERİ+ISI
denklemi ile belirlenir. Yanma işlemi sırasında reaksiyondan önce var
olan maddelere yanma işlemine girenler, yanmadan sonra çıkan
ürünlere ise yanma sonu ürünleri denir. Genel anlamda yanma
işlemi:
15. OKSİJEN
Yanıcı olmayan ancak yanıcı maddelerle belirli oranda birleştiğinde
yakıcılık etkisi ile yanmayı başlatan renksiz ve kokusuz gazdır. 51 Bar
basınç ve – 119 º C de sıvılaşır. Atmosferde % 21 oranında
bulunmaktadır. Bu oran yanmanın başlaması için yeterlidir. Yanmanın
devam edebilmesi için ortamda, gaz yangınlarında %12, katı ve sıvı
yangınlarında ise % 16 oranında oksijen olması gerekir
17. YANMA ve YANGIN KAVRAMLARI
Boş yakıt deposu dolu depoya göre daha tehlikelidir.
Yavaş yanma
Hızlı yanma
Patlamalı yanma
Kendiliğinden yanma olarak dörde ayrılabilir.
Demirin paslanması yavaş yanmaya örnek verilebilir. Yakıtların
yanması ise hızlı yanmadır. Gaz yakıtların kontrolsüz yanması patlama
şeklinde olur.
Kendiliğinden yanmaya en güzel örnek ise kömür ocaklarında veya
depolarında kömürün kendiliğinden yanmasıdır.
18. YANICI MADDELER
Yanıcı madde denildiğinde ilk akla gelen yakıtlardır. Güneş enerjisini
bünyelerinde depolamış ve havada bulunan oksijen ile yakıldığında
enerji veren maddelere yakıt adı verilir. Güneş enerjisi yakıtların
içinde fosil ve nükleer şekilde depolanmıştır. Yakıtlar tepkime yoluyla
ısı üretirler ve genel olarak hidrokarbon bileşiklerinden oluşurlar.
22. GAZ YAKITLAR
Gaz yakıtların çoğu ya fosil yakıttır ya da fosil
yakıtların yan ürünüdür. Temel gaz yakıtlar LPG ve
doğal gazdır.
Sıvılaştırılmış Petrol Gazı (LPG); esas olarak
propan ve bütan içerir. Genellikle petrol
rafinerilerinin prosesleri sırasında veya doğal gazın
temizlenmesi işlemleri sırasında elde edilir.
Normal koşullarda gaz hâlinde bulunan bütan ve
propan basınç altında sıvılaştırılarak genellikle ev
yakıtı olarak kullanılır. Son zamanlarda benzinli
motorlarda yakıt olarak da kullanılmaktadır.
Türkiye’de kullanılan LPG’nin bileşimi : % 30
propan, % 70 bütandan oluşmaktadır.
23. DOĞAL GAZ
Havaya % 5 ile % 15 arasındaki oranlarda karışırsa patlayıcıdır.
Havadan hafiftir. Kapalı ortamlarda üst kısımlarda toplanır,
havalandırma bacaları tavana yakın veya tavanlarda yapılır.
24. DOĞAL GAZ
Fosil kaynaklı bir gaz yakıttır. Doğal gaz kompozisyonunda büyük
miktarda metan ve az miktarda da diğer gazlardan bulunur. Doğal gazın
bileşimi kaynağa göre değişir. Fakat tipik değerler şöyle verilmektedir;
metan, CH4 (%90-95); etan C2H6 (%1-4); propan C3H8 (%1-2) ve azot
N2 (%0-4). Doğal gaz sıkıştırılmış hâlde depolanarak (CNG) taşıtlarda
kullanılmaktadır. Doğalgaz renksiz, kokusuz, zehirsiz bir gazdır. Teneffüs
edilmesi durumunda öldürücü etkisi yoktur. Sadece bir ortamda
biriktiği zaman oksijen noksanlığı nedeniyle boğma etkisi vardır.
Kokusu olmadığından kullanılmadan önce koku verici maddeler ilave
edilir.
29. Yanma şekline göre yanma türleri
Yavaş yanma
Kendi kendine yanma
Hızlı yanma
Parlama – patlama şeklinde yanma
Detonasyon
30. Yanma şekline göre yanma türleri
Yavaş yanma şu durumlarda meydana gelir:
Yanıcı maddenin bünyesi itibarıyla, yanıcı buhar veya gaz meydana
getiremediği hâlde;
Yeterli ısının olmaması hâlinde;
Yeterli oksijenin olmaması hâlinde; yavaş yanma meydana gelmektedir.
Örneğin; demir (Fe), bakır (Cu), gibi metallerin havadaki oksijen ve hava
ısısıyla oksitlenmesi olayında olduğu gibi. Yanıcı madde buhar veya gaz
çıkaramamakta dolayısıyla demir oksit (FeO) veya bakır oksit (CuO)
oluşmaktadır. Yeterli oksijen olmaması durumunda canlıların
gerçekleştirdikleri solunum olayı da bir nevi yavaş yanma olayıdır.
31. Kendi Kendine Yanma
Yavaş yanmanın zamanla hızlı yanmaya dönüşmesidir. Özellikle
bitkisel kökenli yağlı maddeler normal hava ısısı ve oksijeni, içinde
kolaylıkla oksitlenmekte ve bu oksitlenme sırasında gittikçe artan ısı
bir süre sonra alevlenmeye yetecek dereceyi bularak maddenin
kendiliğinden tutuşmasına neden olmaktadır. Bezir yağına
bulaştırılmış bez parçasının yanması örnek olarak verilebilir.
32. Hızlı Yanma
Hızlı yanma iki şekilde meydana gelir. Alevli yanma ve korlaşma.
a) Alevli Yanma : yanmanın bütün belirtileri (alev, ısı, ışık, korlaşma)
ile oluştuğu bir olaydır. Meydana gelen yanıcı buhar ve gazlar oksijenle
birleşirken alev meydana getirirler.
b) Korlaşma : Katı maddelerde yangının son evresinde meydana
gelen yüksek ısıdaki alevsiz yanma şeklidir. Gazı alınmış kok ve odun
kömürleri, sigaranın yanışı gibi.
37. HEDEFLER
Bu üniteyi çalıştıktan sonra;
Yangın hakkında genel bilgi sahibi olabilecek,
Yangın türlerini öğrenebilecek,
Yangın sonucu çıkan zararlı ürünleri açıklayabilecek ,
Yangın önleme sistemleri hakkında bilgi sahibi olabileceksiniz.
38. GİRİŞ
Yangınlar, eskiden yıllarda beri insan için büyük tehlike oluşturan
doğal afetlerdendir. Günümüz insanı artık daha kalabalık şehirlerde
daha yüksek binalarda yaşamaya başlamıştır. Bu da yangın riskini
eskiye nazaran daha da artırmıştır. Ayrıca ekonomik gelişmeler ve
sanayileşme sonucu oluşan fabrikalarda da yangınlar büyük tehlikeler
oluşturmaktadır. Yangılara karşı her dönem insanlar çeşitli önlemler
geliştirmişlerdir. Örneğin Osmanlı dönemine ait bir ferman şekil 2.1.’de
verilmiştir. Bu ünitede yangın sınıfları ve söndürme teknikleri üzerinde
durulmuştur.
39.
40. YANGIN OLUŞUMU
Yanma, üç unsurun (yanıcı madde, hava, ısı) yanma olgusu içinde doğru oranda yer alması
sonucu meydana gelir, yanmanın kontrolsüz olması durumunda ise yangın oluşur. Yangın,
istemediğimiz ve kontrolümüz dışı meydana gelen yanma olayıdır.
Bununla beraber yanma üçgenini oluşturan elemanlardan biri kaldırıldığında yanma durur,
yangın söner.
Yangının başlaması iki yolla olur:
Tutuşma kaynağının var olmasıyla (Örneğin: Bir kibritin çakılmasıyla elde edilen alev)
Kendi kendine tutuşma derecesine vardıracak bir ortamın bulunmasıyla (Örneğin: Bir
kâğıt parçasının fırın içine konarak yavaş yavaş sarı renkten, kahverengiye sonra da siyah
renge dönüşerek ardından yanmaya başlaması ve alevlenmesi)
Alev alabilecek buharın bir ateşle karşılaşması sonucu ısı her tarafa yayılır ve zincirleme
reaksiyon başlar. Yangının sonuçlarının daha iyi anlaşılması için yanmanın oluşumu ve
yanma ürünlerinin bilinmesi gerekir.
41. YANGIN OLUŞUMU
Şekilde verilen standart sıcaklık-zaman eğrisinde, sıcaklığın 10 dakika gibi
kısa bir zamanda yaklaşık 650°C‟ye hızla yükseldiği ve yangın süresince de
1200°C‟ye ulaşabileceği görülmektedir, ISO-834 yangın eğrisi olarak
tanımlanan bu eğri (1.1) bağıntısı ile ifade edilmektedir (TS 1263, 1983).
Denklemde, t yangın süresini (dakika), başlangıç sıcaklığını (20ºC), T
yangın esnasında erişilen ortalama yangın gazı sıcaklığını (ºC)
göstermektedir (Haksever, 1991). Deneysel çalışmalarda kullanılacak fırının
ısınma hızının bu bağıntıya uygunluğu şartı aranmaktadır. (TS 1263, 1983).
42.
43.
44. Yangınların Sınıflandırılması
Yangınların çok farklı kategorilerde sınıflandırılmaları yapılabilmekle
birlikte en yaygın ve önleme söndürme çalışmalarında fayda
sağlayacak yaklaşım yanan maddenin cinsine göre yapılan
sınıflandırmadır. Tanımlanması ve uygulanacak söndürücü ve
yöntemlerin de sınıflandırılması amacıyla TS EN 2‘de yangınlar 4 sınıf
olarak belirlenmiştir.
45.
46. Yanıcı Madde
1. Katı Maddeler
• Belirli bir hacim ve şekle sahip
• Moleküller arasında büyük
çekim kuvveti var
• Tutuşma sıcaklıkları farklı
• Kaza ile tutuşması, yanması
diğer (sıvı-gaz) maddelere
göre daha zor
47. A Sınıfı Yangınlar
Katı Madde Yangınları
• Normal Katı Yanıcı Maddeler:
• Ağaç,
• Tahta,
• Mobilya ,
• Kağıt,
• Üretilmiş tekstil maddeler,
• Plastikler
48. A Sınıfı Yangınlarda En Etkili Söndürme
Maddesi Nedir?
Bu tür yangınların söndürülmesinde en etkili ve en çok
kullanılan söndürücü
SUDUR.
49. Yanıcı Madde
2. Sıvı Maddeler
• Belirli bir hacmi vardır ama
• Bulundukları kabın şeklini
alabilirler
• Tutuşma buharlarının tutuşması
ile olur
• Moleküler bağları katılara göre
daha zayıftır.
50. B SINIFI YANGINLAR
Sıvı Madde Yangınları
Yanabilir Sıvı Maddeler
• Benzin,
• Mazot,
• Fuel-oil,
• Boya,
• Vernik,
• Alkol,
• Tiner, solventler vs.
51.
52. B SINIFI YANGINLAR İÇİN HANGİ SÖNDÜRME
MADDESİ KULLANILIR?
Sıvı yangınlar için en ideal söndürücü
KÖPÜKTÜR.
Fakat başlangıç ve küçük çaplı yangınlarda
KARBONDİOKSİT ve KURU KİMYEVİ TOZ
kullanılabilir.
53. Yanıcı Madde
2. Gaz Maddeler
• Belirli bir hacimleri ve şekilleri
yoktur.
• Atmosferde serbestçe yayılırlar
• Moleküller arası bağlar çok
zayıftır.
• Oksijenle karışmaları çok kola
• Diğer maddelere göre çok kol
tutuşurlar
• Teorik olarak basınç altında
sıvılaştırılabilirler
54. C SINIFI YANGINLAR
Gaz Yangınları
Alevli yanan gaz halindeki
Yanıcı maddeler;
• Doğalgaz,
• Metan,
• Propan,
• Asetilen,
• LPG vs.
55. C SINIFI YANGINLAR İÇİN EN UYGUN
SÖNDÜRME MADDESİ NEDİR?
En uygun söndürme tekniği;
GAZI KAYNAĞINDAN KESMEK VE DAHA SONRA
UYGUN SÖNDÜRME MADDESİ İLE
OLUŞTURDUĞU ALEVE MÜDAHALE ETMEKTİR.
–KKT başlangıç CO2
56.
57.
58. C SINIFI YANGINLAR İÇİN EN UYGUN
SÖNDÜRME MADDESİ NEDİR?
Pratikte hiçbir zaman % 100 saf yakıt bulmak mümkün değildir.
Bu yanma reaksiyonunda hesaplanan değerin üzerinde veya
altında değer çıkmasına yol açar. Yakıtın mol ağırlığının oksijenden
çok düşük olması, difüzyon hızını arttırması nedeniyle yakıt
yoğunluğunun beklenenden daha çok olmasını sağlar. Bu aynı
zamanda reaksiyonun zayıf olan tarafa yönlenmesini sağlar.
(Lüttgens & Wilson, 1997).
59. Şekilde görüldüğü gibi, alt patlama
sıcaklığı Bu grafiği kullanarak sıcaklığın
alt ve üst patlama limitleri ile ilişkisini
flash noktası olarak da adlandırılır (NFPA
68: 3.3.12.1). Bu noktadan daha soğuk
veya patlama üst sıcaklığından daha
sıcak sıvıların tutuşması mümkün
değildir.
Tutuşturmanın gerçekleşebilmesi için
yakıtın yanma aralığında olması gerekir.
Üst limitte yetersiz oksijen alt limitte de
yetersiz yakıt alevlenmeyi önler.
60. D SINIFI YANGINLAR
Metal Yangınları
Hafif ve Aktif Metaller
(Oldukça tehlikeli katı
maddelerdir)
• Alüminyum,
• Demir çapakları vs.
61. D SINIFI YANGINLAR İÇİN HANGİ TÜR
SÖNDÜRME MADDESİ KULLANILIR?
Söndürme maddesi olarak içinde Sodyum klorür, Potasyum klorür,
Baryum klorür ve Grafit tozu bulunan metaller için üretilmiş
D TÜRÜ KURU KİMYEVİ TOZ kullanılır.
Kuru kum ve döküm talaşı da bu sınıf yangınlar için kullanılabilir.
64. TÜRK STANDARDI TS EN 2 Mart 1998
YANGIN SINIFLARININ TARİFİ Aşağıdaki tarifler, farklı yapıdaki yangınların
sınıflandırılması ve bu standartlarda ilgili olarak kullanılan kavramların kolay
anlaşılmasını sağlar.
A sınıfı yangınlar: Normal olarak kor şeklinde yanan genellikle organik
yapıdaki katı madde yangınlarını,
B sınıfı yangınlar : Sıvı veya sıvılaşabilen katı
madde yangınlarını,
C sınıfı yangınlar: Gaz yangınlarını,
D sınıfı yangınlar : Metal yangınlarını, kapsar.
65. TÜRK STANDARDI TS EN 2/A1 Nisan 2006
F sınıfı yangınlar : Pişirme ortamı dâhil (bitkisel veya hayvansal yağlar)
pişirme cihazlarında meydana gelen yangınları,
66. SANAYIDE “JET YANGINLARI” , “HAVUZ YANGINLARI” ve “BLEVE” OLARAK
ADLANDIRILAN YANGINLAR DA VARDIR.
JET YANGINI : İnce Uzun Alevle Yanar ve Gaz Borusu Kaçaklarının
Tutuşmasında Görülür.
HAVUZ YANGINI: Ham Petrolün Tanktan Sızması ve Tutuşmasında
görülür.
67. Kaynayan Sıvı Genleşen Buhar Patlaması
BLEVE)
BLEVE (Boiling Liquid Expand Vapor Explosion), basınç altında
sıvılaştırılmış gazlarda meydana gelen bir patlamadır. LPG gibi, basınçlı
tanklarda depolanan parlayıcı maddeler, herhangi bir nedenle meydana
gelen ani sıcaklık artışında kabın ısınması sonucu buharlaşır. Buharlaşan sıvı
kap çeperlerine basınç uygular, ısı etkisi ile yumuşayan kabın dayanımı azalır
ve artan iç basınç kabın aniden yırtılarak infilak etmesine neden olur. Patlama
sonucu, tank parçaları çok uzaklara fırlayabilir.
68. BLEVE
Ateş Topu olarak da adlandırılır. Yangın ve
Patlamanın Karışımıdır. Çok Kısa Zamanda
Çok Yoğun Isı Açığa çıkar. Olay Bir Tank
İçinde Sıvılaştırılmış Gazın Atmosferik
Kaynama Noktasının Üstünde
Muhafazasında Bu Tank Yarılır Veya Açılırsa
Tank İçindeki madde Gaz ve Sıvı Karışımı
Halinde Akmaya Başlar, Hava İçinde Çok
Hızlı Genişler ve Bulut Oluşturur. Bu Buhar
Bulutu Bir Ateş Kaynağına Denk Gelirse
Ateş Topu Oluşturur .Birkaç Saniye
İçerisinde Çok Yüksek Isı Açığa Çıkar. Böyle
Bir Yangında Birkaç Yüz Metre Ötelerde
Bile Derin Yanıklara ve Ölümlere Maruz
Kalınabilir.
69. Toz Patlaması:
Toz patlaması, gaz patlamalarından çok daha şiddetli
etkilere sahip bir patlama türüdür. Hava ile patlamaya
yetecek oranda karışım oluşturan tozun bu sırada
herhangi bir ateş kaynağı ile temas kurması sonucu
aniden alev alması ile patlama meydana gelir. Toz
patlamaları, gaz patlamalarına oranla çok daha
olmaktadır
. Bunun sebebi, patlama sonrasında
şiddetli
çevredeki
reaksiyon
ortamına
sürekli yeni
tozlar (yanıcı madde) girmektedir.
70. Yanmanın oluşması için gerekli tüm faktörler (LEL,
UEL, min. tutuşma enerjisi vs.) yukarıdaki 3 patlama
için de geçerlidir
. Sağlıklı bir risk yönetimi
gerçekleştirebilmek için ortam koşullarının sürekli
kontrol altında tutulması ve kullanılan kimyasalların
özelliklerinin iyi bilinmesi gerekmektedir.
71. Toz ve Toz Karışımlarının Patlamaları
İngiliz standartlar enstitüsüne göre (BS 2955:1958);
yarıçapı 76 μm’den küçük parçacıkları barındıran katı
maddelerdir. (NFPA 654 ya göre ise 420 μm ve daha
küçük parçacıklar barındıran katı maddedir) Toz
patlamaları, havada asılı bulunan yanıcı özellikteki
tozların, hızlı reaksiyonu olarak da tanımlanabilir.
72. Endüstride daha çok karışım tozlar ve bunların çeşitli
kombinasyonları ile karşılaşmaktayız. Karışımlar yanıcı gaz ve
yanıcı toz kombinasyonu olarak ele alınır. Bazen gazlar
tutuşma limitini altında (LFL), tozlarda minimum patlama
yoğunluğunun (MEC) altı da olabilir. Buna rağmen patlayıcı
karışım oluşturabilirler. Pratikte toz karışımı içerisine yanıcı
gaz karışımı eklenmesiyle patlamanın şiddetini çok
arttırdığını bilmekteyiz (Amyotte et al., 2010).
73. Deneysel olarak maksimum patlama basıncının Pmax ve
maksimum birim hacimde basıncın artma oranının arttığı birim
hacimde
• etilen/polietilen,
• hekzan/polietilen,
• propan/polietilin karışımlarında bu gözlemlenmiştir.
Metan/kömür tozu karışımlarının en tehlikeli hibrit karışım
olduğu söylenebilir.
74. Teorik olarak üç bileşenden her hangi birini yok ederek patlama veya
yangına engel olunabilir. Pratikte birçok farklı hesaplamanın ve
etkenin dikkate alınması şarttır.
Buna ek olarak birçok karışım formları, doğal gaz/uçucu kül, plastik
tozların üretimi sırasında hidrokarbon/ reçine karışımları örnek olarak
verilebilir. Toz ve hibrit karışımların patlama meydana getirebilmesi
için 5 temel bileşenin aynı anda bulunması gerekir:
(i)yakıt,
(ii) oksijen,
(iii) tutuşturucu kaynak,
(iv)oksijen ile yakıtın karışım halinde bulunması,
(v)kapalı alan (Amyotte, Kahn, & Dastidar, 2003) sıklıkla patlama
işleme ünitelerinin (öğütücüler, spiral konveyörler, karıştırıcılar, taşıyıcı
kanallar) içinde meydana gelir.
75.
76.
77. Toz patlamalarının pek çok kaynağı mevcuttur. Bu kaynakları gösteren resim
Şekil 2.5’ te gösterilmektedir. Tozların tehlike derecesini belirleyen önemli
verileri,
• Çekirdek İriliği (M) ,
• Minimum Patlama Enerjisi (MEE) ,
• Azami Patlama Basıncı (EP) Ve
• Patlama Şiddeti Kst ,
hava toz karışımının kapalı bir kapta ürettiği azami basınç değişimidir. Diğer
bir tabir ile basıncın zamana göre azami yükselme değeridir. Tozlar için en
önemli “tehlike ve tahribat belirleyici değer Kst’ dir. Bazı tozlar ve statik
patlama sıcaklıkları Tablo 2.3’ te verilmiştir.
78.
79. 7.5.2017 ZekeriyaÇELİK 79
Sınırlandırılamayan Buhar Bulutu Patlaması
(UVCE):
UVCE (Unconfined Vapor Cloud Explosion), atmosferde, yanıcılık
sınırları içindeki gaz bulutunun bir enerji ile karşılaşması sonucu
oluşan ani yanma veya patlma ile sonuçlanan olaydır. Bu durumda
gazlar ve buharlar sınırlandırılamaz ve enerjinin çoğu ısı olarak açığa
çıkar. Örnek olarak, belli bir alanda birikmiş olan gazın ateş kaynağı ile
teması sonucu aniden patlaması (evde gaz kaçağı sonrası gaz
bulutunun patlaması vs.). UVCE de BLEVE gibi şiddetli ve tehlikeli bir
patlama türüdür.