YANGIN ve GÜVENLİK SAYI 147

KAPAK KONUSU - MAKALE

65

Kamil TÖZEREN

Makina Mühendisi

CNG İstasyonlarında Gaz Giriş Borusunda Çıkan Yangının Etkileri (2. Bölüm)

CNG istasyonunda

yangın birçok noktada

çıkabilir. Bunlardan bir

tanesi yeraltına döşenmiş

gaz giriş borusudur. Bu

borunun göreceği hasar

yüzünden delinerek gazın

tahliyesi ve tutuşması ciddi

zararlara sebebiyet veren

bir alev oluşturur. İnsanlar

kapalı yerlerde bu alevin

radyasyon etkisinden

korunabilirler, yalnız ısının

etkisi kapalı alanı da

tutuşturacak seviyede

olabilir.

CNG istasyonunda yangın birçok noktada çı-

kabilir. Bunlardan bir tanesi yeraltına döşenmiş

gaz giriş borusudur. Bu borunun göreceği hasar

yüzünde delinerek gazın tahliyesi ve tutuşması

ciddi zararlara sebebiyet veren bir alev oluştu-

rur. İnsanlar kapalı yerlerde bu alevin radyasyon

etkisinden korunabilirler, yalnız ısının etkisi kapalı

alanıda tutuşturacak seviyede olabilir.

C.Rodes’in {1} “Doğalgaz boruları yaklaşma

mesafeleri” adlı makalesinde boru yangınlarını

irdeler. Yazara göre doğal gaz boruları birçok

sebep dolayısı ile zarar görebilir, boru üzerinde

oluşan delik et kalınlığının 4 katına ulaştığı za-

man, deliğin karşı tarafında oluşan gerilmeler

malzemenin akma gerilmesini geçer ve boru

eksen boyunca yırtılır, kesit alanının birkaç katı

uzunlukta bir yarık ortaya çıkar. Bu yarıktan

borunun her iki tarafından gelen gaz mümkün

olan en büyük hızla boşalmaya başlar. Çıkan

gaz etrafındaki toprağı ve dolgu malzemesini

boşaltarak bir krater oluşturur. Bu esnada bir jet

uçağının kalkışta çıkardığı sese benzer bir ses

çıkartır. Gaz çıktıktan sonra hava ile karışmaya

başlar,%5-15 oranında karıştığı anda bir ateş

kaynağı ile karşılaşırsa, tutuşur ve patlar. Gaz

tahliyesi esnasında tutuşmazsa, uzak mesafe-

lere gidebilen bir bulut oluşturur. Kaçan gazın

tutuşması hemen olmazsa, gecikmeli olarak

ya merkez yerinde tutuşur yada bulutun gittiği

bir yerde tutuşarak fotoğrafmakinası flaşı patlar

gibi geriye yanarak döner. Tutuşan gaz borudan

gelen gaz ile beslenerek yanmaya devam

eder. Bu aşamada yangını söndürmek müm-

kün değildir. Alev bitene kadar çevresini şiddetle

ısıtmaya ve yakmaya devam eder. Bu alevden

insanlar kapalı yerlere sığınarak korunabilirler.

Güvenlikli mesafelerin tespiti bu olaydaki değiş-

kenler yüzünden farklı olabilir. Rüzgarın durumu

gaz yayılımını etkiler, ateşleme noktası etkinin

başladığı yeri ve şiddetini belirler, yangının isli

olması örneğin kanopinin tutuşarak isli yanması

radyasyon ile yayılan ısı miktarını değiştirir, ilk

patlamada veya daha sonra oluşan şarap-

nel etkisini önceden tahmin etmek zordur. Bu

yüzden mesafeler tesbit edilirken her ihtimalin

sıfır zarara indirilmesi mümkün olmayabilir ve

yetersiz oldukları düşünceleri doğabilir. Ancak

tecrübeler gaz kaçaklarının çoğunda gazın

tutuşmadığını göstermektedir.

Tesis kurulma aşamasında bu boru döşenirken

teknik personel makine montajları, müşteri

tesisatları, ısıtma gruplarının imalatları gibi

özel işlere yoğunlaşmak zorunda kalmaktadır.

Hattın onaylanması dağıtım firması tarafından

yapılacağı için bütün sorumluluğun onlarda ve

denetim firmasında olduğu düşünülür. Aslında

çok sorumlunun olması sorumlu sorununu çı-

kartır. İzolasyonlara dikkat edilmezse, kanallar

doğru kazılmazsa, vibrasyon altında kalabilen

bu boruların etrafındaki dolgu kumundaki taş-

lar ayıklanmazsa, şartnamelere uyulduğu takip

edilmezse, üretim başladığı zaman korunmaz

ise biri gider akü suyunu kanalın üstüne boşal-

tırsa bu giriş borusu birçok sorun çıkarabilir.

Yazını devamında termal radyasyon etkisi

C.Rhodes in metodlarıyla incelenecektir. Yalnız

termal radyasyon etkisi yangının düzensizliği

patlamalar ve alev topu oluşumu bittikden

sonra kalan düzenli bir etkidir, yoksa gecikmeli

patlamada oluşan basınç etkisi bundan kat kat

fazla olabilir. Patlamanın şiddetini patlamaya

katılan gaz miktarı ve fiziksel konum belirler. İlk

patlamaya katılan gaz miktarı borunun yırtılma

ve ateşleme noktası arasındaki mesafe ile

değişir. Kapalı, kısmen kapalı yerde patlarsa

şiddeti artar. Mesafe artarsa patlama ve alev

topu büyür. Patlama ilk saniyelerde oldukdan

sonra ortada sabit yanan bir alev jeti kalır ve

belirli mesafelere ısı yayarak çevresini yakmaya

başlar. İlk patlamadan sonra yangın ile görevli

personelin kendini toparlaması, gazı kesmeye,

KAPAK KONUSU - MAKALE

YANGIN ve GÜVENLİK SAYI 14766

personelin tahliyesine ve yapabiliyorsa

boruya müdahale etmeden ikincil yan-

gınları söndürmeye ve soğutma çalışma-

larına başlaması çok önemlidir.

Rhodes emniyetli mesafeyi Rs, güneş

ışınlarının dünyaya olan maksimum et-

kisi olan 1365w/m² olarak almaktadır. Rs

mesafesini yarısında ısı etkisi bu değerin

4 katına çıkarak 5460 W/m²’ye ulaşır ve

yüzey sıcaklıklarını kısa bir süre içinde

200ºC’ye çıkmasını sebep olur. Bu mik-

tarda bir yayılıma maruz kalan insan EN

13645 sf 9 da belirttiği gibi 15 sn içinde bir

sığınağa yetisemez ise 2. derece yanığa

maruz kalabiliyor. {2}.

Rhodes’in formülü aşağıdadır:

Rs= 17,17* Dp *(Pa-Pb) 0,25

Rs Emniyet mesafesi metre

Dp Boru iç çapı 0,05 metre

Pa Hat basıncı 7 000 000 Pa

Pb Atmosfer basıncı 101 000 Pa

4’’ Sch 80 boru için

Rs=17,17*0,098*(7101000-101000)0,25

Rs= 86,54 m……………Rs/2= 43,27 m

3’’ Sch 80 boru için

Rs=17,17*0,074*(7101000-101000)0,25

Rs= 65,35 m……………Rs/2= 32,67 m

2’’ Sch 80 boru için

Rs=17,17*0,0496*(7101000-101000)0,25

Rs= 43,8 m……………Rs/2= 21,9 m

Tesis girişinde 2’’ boru kullanılmış ise 21,9

m mesafede 5460W/m² yani güneşin

yaklaşık 4 katı şiddetinde bir radyasyona

maruz kalacaktır.

Termal Radyasyonun İnsanlar Üzerindeki EtkisiBu mesafede kalış sürelerinde olanlar

Mark J.Stephens tarafından hazırlanarak

GRI ye verilen raporda açıkca belirtiliyor.

{3} Yukarıda tercümesi verilen Tablo 2.1

de 5050 W/m² bir ışınım etkisi altında

yanma sınırını 30,3 saniye olarak veriyor.

Bu sınırda deride kabarcıklar 24,4 ila 81,3

sn arasında oluşuyor, %1 oranında ölüm

yaklaşık 2 dakika sonra, %50 ölüm oranı 5

dakika sonra, ve 7 dakika sonra çok fazla

şans kalmıyor. %1 ölüm oranından kaste-

dilen 5050 W/m²’ye 123,1 sn maruz kalan

100 insandan bir tanesinin dayanamama

ihtimali olmasıdır. %100 ölüm oranı, şah-

sın elbiselerinin hiçbir ateşleyici olmadan

tutuşma süreci kastedilmektedir. Yani 2

dakika sonra ölümlerin başlama ihtimali

vardır. İnsanlara güvenli gelen, aslında

dakikalar ile ifade edilebilecek sürelerde,

etki alanı içinde kalan personelin çok hızlı

tahliyesi gerekmektedir. Aynı yazıda kaçış

hesabı yapılmaktadır. Kaçış için 30,3 sn

kullanılmaktadır. İlk 1-5 sn hareketsiz ge-

çen ve durumu anlama süresinden sonra

2.5 m/sn hızla sığınağa doğru kaçarsa 60

metre uzaklaşır ve kurtulur. Ancak yara-

lanan veya bilincini kaybeden personel

unutulursa şansı kalmaz.

Rhodes’in 21,9 metrelik mesafesini Mark

J. Stephens tarafından GRI’e verilen ra-

por ile karşılaştırırsak, onun aldığı kriterler

yerine aşağıda izah edileceği gibi 5000

W/m² değerini alırsak farklı bir neticeye

varmayacağız. Bahsedilen yazıda limit

değeri olarak 5000 Btu/ft2/hr yani 15

770 W/m² veriliyor. Bu şartlar için formül

aşağıdaki gibidir.

r= 0,685* (P*d2) 2 Sayfa 10 Formül 2.8

Bu formüle değerler konulduğu zaman

emniyet mesafesini 6,65 metre olduğunu

görürüz. Bu değerin kabulu ahşap malze-

menin dayanımı ile ilgilidir.

Termal Radyasyonun Ahşap Malzeme Üzerindeki Etkisi

Termal Radyasyonun İnsanlar Üzerindeki Etkisi

TermalradyasyonyoğunluğuBtu/hr ft2

Termalradyasyonyoğunluğu

kW/ms

Yanmaeşiği sn

Kabarcıkoluşmasıalt eşik

sn

Kabarcıkoluşmasıüst eşik

sn

1%ölüm oranı

sn

50%ölüm oranı sn

100%ölüm oranı sn

1600 5,05 30,3 24,4 81,3 123,1 267,1 406,4

2000 6,31 23,5 18,1 60,4 91,5 198,5 302,1

3000 9,46 14,7 10,6 35,2 53,4 115,8 176,2

4000 12,62 10,6 7,2 24 36,4 79 120,2

5000 15,77 8,2 5,4 17,9 27 58,7 89,3

8000 25,24 4,8 2,9 9,6 14,5 31,4 47,8

10000 31,55 3,7 2,1 7,1 10,8 23,3 35,5

12000 37,85 3 1,7 5,6 8,4 18,3 27,9

Term

al r

ad

yasy

on

yoğ

unlu

ğu

Btu/

hr f

t2

Term

al r

ad

yasy

on

yoğ

unlu

ğu

kW/m

s

Tutu

şma

sür

esi

pilo

t a

teşl

esn

Tutu

şma

sür

esi

kend

iliğ

ind

en

sn

4000 12,62 ateşlenmez ateşlenmez

5000 15,77 1162,3 ateşlenmez

8000 25,24 37,8 ateşlenmez

10000 31,55 18,7 65,3

12000 37,85 11,6 26,3

Tablodan görüleceği gibi 15,8 kW/m²

değerinde bir yayılıma uğrayan ahşap bir

yapı ancak 20 dakika sonra bir kıvılcım ile

karşılaşırsa yanacaktır, kendiliğnden tutuş-

masına ise olanak yoktur. Kendiliğinden

tutuşması ancak 37,85 kW/m² değerin-

deki bir ışınıma 1 dakikadan fazla maruz

kalırsa meydana gelecektir. Bu yüzden

kendisi bu değeri alıyor ve bu seviyede

ahşap bir yapının yanmayacağı, içindeki

insanların zarar görmeyeceği, dışarıda

kalan insanların süreli etkilenmede zarar

görecekleri ama ölüm oranının düşük

olduğunu söylüyor.

Yalnız Rhodes’in kabül ettiğinden 3 misli

fazla ısı 8.2 saniyede yanmaya sebep

KAPAK KONUSU - MAKALE

süre içinde acil durdurmalara basılacak,

vanalar kapatılacak, personel sayılacak,

eksikler aranacak. Acil durum planlarında

birbirinden sorumlu personelin kademeli

olarak belirlenmesinde yarar vardır. Ancak

bu şekilde personelin 2 dakika içinde kur-

tarılması sağlanabilir.

Kaynakça1. C. Rhodes Natural gas pipeline sa-

fety setback - calculation of safety

setbacks from large diameter hiıgh

pressure natural gas pipelines.

2. TS EN 13645 sıvılaştırılmış doğal gaz

için tesisat ve donanım- 5 T ve 200T

arasındaki bir depolama kapasitesiyle

denizde tesisatın tasarımı.

3. Mark J Stephens A model for sizing

high consequence areas associated

with natural gas pipeline. Prepared by

C-FER Technologies CANADA

oluyor, %1 ölüm oranı 27 saniyede

gerçekleşiyor. Biz ne yapıyoruz, binlerce

kilometrelik hatlarda doğalgaz borusu

döşemiyoruz.10 dönüm yer alıp kendi-

mizinde içinde olacağı CNG istasyonu

yapıyoruz. İçinde tırlar, romörklü araçlar

manevra yapabiliyor yani arazimiz ge-

niş. TS EN 13645 nolu LNG Tesisleri için

yayınlanan standart da İdari Binalar için

5 kW/m² ve atelyeler vs için 8 kW/m² sınır

değerlerini veriyor. Tabiki bu değerler

uymamız gerekiyor.

Bu yüzden asıl formülde ısı değerini 5000

W/m² alarak 2.7 numaralı formulü metrik

sisteme çevirirsek şu sonuca varırız.

r=12,41*(P*d^2/I) 0.5

Rs Emniyet mesafesi metre

Dp Boru iç çapı 0,05 metre

Pa Hat basıncı 7 000 000 Pa

Bu formülden r=23,22 metre sonucunu

çıkartabiliriz.

Tesise giriş hattının 2’’ olduğunu düşünür-

sek, bu borunun 21,5 metre sağına ve

soluna örneğin yerüstü mazot tankı koy-

mamakta yarar vardır. Yangın tüplerinin

ve yangın hortumlarının yerleşiminde bu

ölçüye dikkat edilmesi gerekmektedir.

Bu ölçü içinde kalan bir yangın dolabına

ulaşmak zor olacaktır veya bırakılan bir

yangın söndürme tüpünün yangın içinde

kalmasına sebeb olacaktır. CNG istas-

yonlarında personel 3 vardiyaya yayılmış

olur, kalan personelin bazısı kamyonlarla

gider, teknik personelin sahada işleri olur,

yani ortalık tenha ve tesis büyüktür. Görme

menzili içinde kamyon dorse gibi büyük

engeller vardır. Bu şartlar altında bu geniş

alandaki personelin en fazla 2 dakika için-

de tahliyesi gerektiği ortaya çıkmaktadır. Bu