YANMA VE YANGIN BİLGİSİ

1. Yanma ve Yanma Koşulları

Yanma; yakıt olarak bilinen bir maddenin oksidasyonunu gerektiren kimyasal bir reaksiyondur. Yakıt ve oksidasyona sebep olan madde (oksitleyici) yanma ürünlerini üretmek ve enerji açığa çıkarmak için birleşir. Enerji yayan bir reaksiyon ekzotermik, reaksiyonun devamı için devamlı enerji kaynağı (girişi) gerektiren bir reaksiyon ise endotermik reaksiyon olarak adlandırılır (1).

Bütün reaksiyonlar başlamak için bir enerji girişine ihtiyaç duyar. Bu enerji girişini bir

enerji bariyeri olarak tanımlarsak bariyerin bir tarafında reaksiyona girenler, bir tarafında enerji ürünleri bulunur. Bariyer yükseldikçe reaksiyonu başlatmak için daha fazla enerji gerekecektir. Enerjinin birçok çeşidi vardır, ancak bizim konumuz açısından ele alacağımız temel enerji “Isı”dır.

Günümüzde ateşi bir element olarak değil; oksijenin başka maddelerle ısı ve ışık üretecek

şekilde birleştiği bir transformasyon süreci olarak kabul ediyoruz. Bir maddenin oksijenle birleşerek yeni ürünler ortaya çıkarmasına “oksidasyon “ adı verilir.

Bütün oksidasyonlarda ateş görülmez. Örneğin: Demirin paslanması bir oksidasyondur,

ancak alevlenme görülmez. Bu işlemin kimyasal formülü şu şekildedir: 4Fe (demir) + 3O2 (oksijen) 2Fe2O3 (demiroksit) (2) Yanmada, yakıtın ekzotermik oksitlenme reaksiyonu olan enerji ısı ve ışık şeklinde yayılır.

Yanmanın kimyasal ürünlerinin kesin özellikleri yanma şartlarına ve yakıtın bileşimine bağlıdır. Genel yangınlardaki yakıtların çoğu esas olarak karbon ve hidrojen ihtiva eden organik moleküllerden oluşmuştur ve bu yakıtlar yandıkları zaman bu iki elementin oksitlenmiş formlarını üretirler. Saf hidrojenin yanması, aşağıdaki reaksiyona göre, su üretir: 2H2 (gaz) + O2 (gaz) 2H2O (gaz)

Saf karbon yandığında, aşağıdaki reaksiyonda gösterildiği gibi, ürün karbondioksittir: C (katı) + O2 (gaz) CO2 (gaz) Yangın araştırmasını ilgilendiren çoğu yakıtlar organik bileşenlerdir( iki hidrojen ve karbon ihtiva eder) veya organik bileşiklerin kompleks karışımlarıdır. Su ve karbondioksit yanmanın ana ürünleridir. Metan molekülünde hidrojen atomları merkez karbon atomu çevresinde üç boyutlu alan için eşit dağıtılmıştır ve düzgün dört kenarlı olarak bilinen bir piramidin köşelerinde yerleştirilmiş olarak düşünülebilir. Metan, alkanlar olarak bilinen bir hidrokarbonlar serisinin en basit üyesidir. Molekül içerisinde karbon ve hidrojenin boyutlarını gösteren, ampirik formüller olarak adlandırılan basitleştirilmiş formüllerdir. Fakat boşluk içindeki atomların tertiplerini (tanzimlerini) göstermez. Bu, bileşenlerin her biri için yazılabilir. Metan için ampirik formül(

1

yukarıda yazılan yapısal formül) CH4’dür. Propan için C3H8’dir ve bütan için C3H10’dur.( Çizelge 1) Metan aşağıdaki denkleme göre yanar: CH4+ 2O2 CO2+ 2H2O

Karbon ve hidrojene ilaveten organik bileşenler ihtiva eden atomlar benzer şekilde yanar. Fakat diğer elementlerin bazı oksitlenmiş biçimleri daha çok yanma ürünleri arasında ortaya çıkacaktır. Karbon ve hidrojenden daha çok bir diğer element mevcutsa bu oksijendir. Tam oksidasyonda suyunu bırakacak ve sadece karbondioksit kalacaktır. Etil alkolün (C2H6O) yanması aşağıdaki denkleme göre devam eder: C2H6O + 3O2 2CO2 + 3H2O Aynı şekilde; bir karbon hidratın yanması için denge denklemi, basit şeker glikozunda olduğu gibi, aşağıdaki denkleme göredir:

C6H12O6 +6O2 6CO2 + 6H2O Glikoz kendi başına yangınlarda akıcı bir yakıt değildir. Fakat pamuk, ahşap ve kağıdın ana öğesi olan selüloz, birbirine bağlanmış çok sayıda glikoz moleküllerinden yapılmıştır. İki glikoz molekülü arasındaki bağlantının konumu, oluşan her bir bağ için bir su molekülünü kaybetmesi sonucu olarak ortaya çıkar. Böylece, selüloz için ampirik formül (C6H10O5)n olarak yazılır. “n” burada, birbirine bağlanmış glikoz moleküllerinin sayısını temsil eder. Uzun bir selüloz molekül zinciri formülünde bunlardan binlercesi gerekmektedir. Kesin sayı selülozun kaynağına (pamuk, cam, meşe...vb.) bağlıdır ve bu çoğu zaman bilinmez. Selülozun yanmasını gösteren denge eşitliği aşağıdaki gibi yazılabilir. (C6H10O5)n +6NO 6nCO2+ 5nH2O Diğer birkaç yaygın ve basit yakıtın oksidasyonu için eşitlikler Çizelge 1’de gösterilmiştir. Gaz, benzin gibi çoğu sıvı yakıtlar, pek çok farklı hidrokarbonun karışımıdır ve kesin karışım çoğu zaman açıkça belirtilemez. Saf hidrokarbon hazırlamak oldukça maliyetlidir ve yakıt olarak kullanılmaları oldukça pahalı olmaktadır (3). Çizelge 1: Bazı yakıtların oksidasyon formülleri (4)

METAN CH4 +2O2 CO2 + 2H2 O

ETAN C2 H6 + O 2CO2 + 3H2 O PROPAN C3 H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O

BÜTAN C4H10 + 6,5 O2 4CO2 + 5H2O

PENTAN C5H12 + 8O2 5CO2 + 6H2O

HEKZAN C6H14 + 9,5O2 6CO2 + 7H2O

HEPTAN C7H16 + 11O2 7CO2 + 8H2O

OKTAN C8H18 + 12,5O2 8CO2 + 9H2O

ETİLEN C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O

ASETİLEN C2H2 + 2,5O2 2CO2 + H2O

METANOL CH3OH + 1,5O2 CO2 + H2O

2

ETANOL C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O

PROPANOL C3H7OH + 4,5O2 3CO2 + 4H2O

ETİL ETER C4H10O + 6O2 4CO2 + 5H2O

PROPİL ETER C6H14O + 9O2 6CO2 + 7H2O

ASETON C3H6O + 4O2 3CO2 + 3H2O

METİL ETİL KETON C4H8O + 5,5O2 4CO2 + 4H2O

ETİL ASETAT C4H8O2 + 5O2 4CO2 + 4H2O

2. Yanma İle İlgili Tanımlar Kaynama Noktası: Buhar basıncı atmosfer basıncını aştığı zaman maddenin edindiği ısı değeridir. Bu ısıda buharlaşma hızı yoğunlaşma hızını geçer. Bu noktada, gazın sıvıya dönüşmesinden daha çok sıvı gaza dönüşür. İngiliz Isı Birimi (Btu) : Bir libre suyun ısısını bir Fahrenhayt derece yükseltmek için gereken ısı miktarıdır. Kalori: Bir gram suyun ısısını bir santigrat derece yükseltmek için gereken ısı miktarıdır. Santigrat: Metrik ısı ölçüm birimidir. Santigrat ölçekte, 0 º buzun erime noktası, 100 º ise suyun kaynama noktasıdır. Fahrenhayt: Aslında ABD’de kullanılan ısı ölçüm birimidir. Fahrenhayt ölçekteki 32 º buzun erime noktası, 212 º ise suyun kaynama noktasıdır. Yanma Noktası: Sıvı bir yakıtın bir kez ateş aldıktan sonra sürekli yanmayı beslemeye yetecek oranda buhar üreteceği ısıdır. Yanma noktası genelde parlama noktasından birkaç derece fazladır. Alev Yayılması: Tutuşma kaynağından başlayarak alevlerin hareketini ifade eden bir terimdir. Alevlenme veya Patlama Sınırları: Hava içerisinde alev alır almaz yanacak bir maddenin (buharın) yüzdesini ifade eder. Bir çok maddenin alevlenme sınırı çok yüksek veya çok düşüktür. Parlama Noktası: Sıvı bir yakıtın yüzeye yakın havayla ateş alabilir bir karışım oluşturmaya yetecek buhar çıkardığı ısı değeridir. Bu ısıda ateş almış buhar parlayacak, ancak yanmaya devam etmeyecektir. Isı: Sıcaklığı yükselten enerji biçimidir. Isı, yaptığı iş miktarıyla ölçülebilir. Örneğin; bir civa sütununun cam bir termometre içerisinde genleşmesi için gereken ısı miktarı gibi. Tutuşma sıcaklığı: Ayrı bir ateşleme kaynağı olmaksızın, kendi kendisini besleyen yanmayı başlatmak için hava içerisindeki bir yakıtın ulaşması gereken minimum sıcaklıktır. Oksitlenme: Oksijen veya başka oksitlenme reaktifi içeren organik maddelerin, sonuçta dana kararlı maddelerin oluşmasına yol açan karmaşık kimyasal reaksiyondur. Organik maddeler, her türlü bitki ve hayvan ürünü ve hidrokarbon gibi karbon içeren maddelerdir. Daha kararlı

3

bileşikler ise kimyasal enerjileri az da olsa sınırlı olan bileşiklerdir. Bunlar yanma esnasında ısı ve ışık gibi enerjilerinin bir kısmı serbest kaldıkça daha da kararlı duruma gelirler. Buhar Basıncı: Bir maddenin buharlaşma eğiliminin ölçüsüdür (5). 3. Isı Transferi Isı transferi üç şekilde gerçekleşir. Bunlar; * Konveksiyon Yoluyla Isı Transferi * Kondüksiyon Yoluyla Isı Transferi * Radyasyon Yoluyla Isı Transferi’dir. 3.1. Konveksiyon Yoluyla Isı Transferi Hava hareketi ile ısının yayılmasıdır. Merdiven boşluklarından, açık kapı ve havalandırmalar ile bacalardan yayılan ısı, genişleyen hava moleküllerinin hareketi ile oluşur (6). Konveksiyonla ısı transferi sadece akışkanlarda (gaz, hava,sıvı)görülür. Örneğin; odanın kalorifer radyatörü ve suyun sıcak bir yüzey tarafından ısıtılmasında ısı transferi konveksiyon yoluyla olur (7).

Şekil 1: Konveksiyon Yoluyla Isı Transferi 3.2. Kondüksiyon Yoluyla Isı Transferi Katı malzemeler yoluyla ısının transferidir. Metal borular, çelik kirişler, tel ve baca muhafazaları gibi malzemeler ısınarak, ısıyı bir diğer tarafa iletirler. Metal yünleri, cam yünleri, yün ve benzeri malzemeler iyi bir temas yüzeyi vermezler ve kondüksiyon yoluyla ısıyı iletmezler (8). Isı kattan kata veya odadan odaya (yüzeyden yüzeye) aradaki taşıyıcılar aracılığı ile tamasla iletilir. Yani maddeyi meydana getiren atom ve moleküller, yer değiştireksizin sadece moment değişimi yolu ile ısı geçişini sağlarlar. Örneğin; bir fırının tuğla duvarında veya kaynatıcının dış yüzeyinde (sadece duvar ve metalik dış yüzey dikkate alınırsa) ısı kondüksiyon yoluyla transfer olur (9).

4

Şekil 2: Kondüksiyon Yoluyla Isı Transferi 3.3. Radyasyon Yoluyla Isı Transferi Isının elektromanyetik dalgalar ile yayılmasıdır. Radyasyon ile yayılan sıcak dalga, ısınma ısısına gelen, tutuşabilir, parlayabilir özellikteki malzemeyi yakabilir. Radyanize edilmiş ısı enerjisi, ısı kaynağının 4. katına kadar artabilir (10). Radyasyon, boşluktan geçtiği zaman ısı veya diğer bir enerjiye dönüşmez ve yolundan saptırılamaz (11).

Şekil 3: Radyasyon Yoluyla Isı Transferi

5

Şekil 4: Isı Transferi Şematik Gösterimi

6

4. Yanma Unsurları Yanma unsurları olarak yanmayı oluşturan üç ana faktörü incelek gerekir. Bunlar yanıcı madde, ısı ve oksijendir. 4.1. Yanıcı Madde Madde; elle tutulan, gözle görülen ve uzayda yer kaplayan cisimler olarak tanımlanır. Doğada katı, sıvı ve gaz olarak bulunurlar. Aeresol haline getirilenler olsa da bunlar ayrı bir sınıf değil maddenin gaz hali olarak kabul edilir. Yanıcı madde ise; yanarak ısı veya enerji meydana getiren maddelerdir. Diğer bir deyişle ısı karşısında yanıcı buhar ya da gaz çıkarabilen, kolaylıkla korlaşabilen maddelere yanıcı madde denir. Mevcut bir yakıtın yanabilmesi için öncelikle enerji girdisi olan ısıya gereksinim duyarlar. Bu ısının etkisiyle maddeden çıkan yanıcı gazlar ile oksijenin birleşimi ile kimyasal reaksiyon başlar ve yanma olayı meydana gelir (12). 4.1.1. Katı Yanıcı Maddeler Molekülleri arasındaki çekim kuvveti nedeniyle birbirine sıkıca bağlı olan, belli bir hacim ve şekle sahip maddelerdir. Bu tip maddeler ısı etkisiyle yanıcı buhar veya gaz çıkarmakta ve bu yanıcı gaz ya da buharın oksijenle birleşmesi sonucunda yanma olayı gerçekleşmektedir. İçin için kor halinde yanan (sigara, pamuk balyaları vb.) katı yanıcıların yanı sıra ısı ile eriyerek yananlar da vardır (zift, naftalin, parafin gibi) (13). Katı yanıcı maddelerin tutuşabilirliğini önemli ölçüde etkileyen faktör maddenin yüzey-kütle oranıdır. Bu oran arttıkça yakıt parçaları küçülür ve incelir. Sonuç olarak tutuşabilirlik büyük ölçüde artar. Kereste ile odun parçalarını karşılaştırabiliriz. 4.1.1. Sıvı Yanıcı Maddeler Molekülleri arasındaki çekim gücü gazlara göre daha güçlü katılara göre daha az olan maddelerdir. İçinde bulundukları kabın şeklini alırlar. Sıvı maddelerin yanan kısmı gaz haline geçen sıvının buharlarıdır. Yani sıvı maddelerin yüzeyinde yanma gerçekleşirken derinliklerinde yanma olmaz (14). Kendine has özelliği olan bazı kimyasal maddelerin haricinde katı maddeler ısı karşısında sıvı halden gaz hale geçerler. 4.1.2. Gaz Yanıcı Maddeler Molekülleri arasındaki çekim gücü çok zayıftır. Ancak basınç altında sıvılaşırlar. Diğer yanıcılara göre daha kolay ve hızlı yanarlar. Özel ayrıştırılmış olanlarının haricindeki gaz yanıcılar genellikle hidrokarbon bileşikleri ve bu bileşiklerin karışımından oluşurlar. Hava gazı (hidrojen + metan + karbonmonoksit), doğalgaz (metan + etan + propan + azot + bütan), LPG (bütan + Propan) vb.Gaz yanıcı maddelerin yanabilmeleri için hava ile belli oranda karışmaları gerekir (15). 4.2. Isı Kaynakları Isı, moleküllerin hareketinin yol açtığı “hareket halindeki madde”nin durumu olarak tanımlanabilen bir enerji biçimidir. Sıcaklık ne kadar düşük olursa olsun, bütün maddeler bir miktar ısı içerir, çünkü moleküller sürekli hareket etmektedir. Bir madde ısıtıldığı zaman

7

moleküllerin hızı artar ve dolayısıyla ısıda da artış olur. Bir maddenin moleküllerini hızlandıran herhangi bir şey o madde içerisinde ısı üretir. Genel olarak bilinen beş ısı enerjisi kaynağı vardır. Kimyasal Isı Enerjisi Elektrik Isı Enerjisi Mekanik Isı Enerjisi Nükleer Isı Enerjisi Güneş Isı Enerjisi

Kimyasal Isı Enerjisi

Kimyasal ısı enerjisi bazı kimyasal reaksiyonların sonucunda meydana gelen bir enerji türüdür. Isı üretimi ile sonuçlanan dört kimyasal reaksiyon türü şunlardır: * Yanma Isısı, * Kendiliğinden Isınma, *Bozulma Isısı, *Çözülme Isısı. * Yanma Isısı: Yanma ısısı, yanma (oksitlenme) reaksiyonunun ürettiği ısıdır. Maddeleri yakarak elde edilen ısı miktarı maddelere bağlı olarak değişir. Bu olgu, bazı maddelerin diğerlerine kıyasla “daha sıcak” yanmasının altında yatan gerçektir. * Kendiliğinden Isınma: Kendiliğinden ısınma organik bir maddenin dış hava etkisi olmadan ısınmasıdır. Kendiliğinden ısınma en sık şekilde yeterli havanın olmadığı ve izolasyonun ısı- yani düşük kaliteli kimyasal bozulma sürecinde oluşan ısı- kaybını önlediği ortamlarda meydana gelir. Bir top haline getirilip bir köşeye atılan yağa bulanmış paçavralar buna örnek gösterilebilir. Eğer ısının dışarı çıkmasına olanak sağlayacak yeterli havalandırma yoksa, ısı sonuçta paçavraların ateş almasına neden olacak düzeye ulaşacaktır. Bir ısınma reaksiyonunun hızı her 8 F (19 C) ısı artışıyla iki katına çıkar. * Bozulma Isısı: Bozulma ısısı, bileşiklerin genel olarak bakteri hareketleri nedeniyle bozulmaları sırasında serbest kalan ısıdır. Bazı durumlarda bu bileşikler kararsızdır ve ısılarını çok çabuk serbest bırakırlar, hatta infilak edebilirler. Başka durumlarda ise reaksiyon ve sonuçta ısının serbest bırakılması çok daha yavaştır. Bir çöplüğe dikkatlice bakıldığında bu reaksiyon kolaylıkla görülebilir. Organik maddelerin çürümesi, soğuk günlerde çöplüğün bazı yerlerinde eşeleme yapıldığı zaman görülebilecek ısı oluşturur. Isınan buharların yığındaki aralıklardan yükseldiği görülebilir. * Çözülme Isısı: Çözülme ısısı, maddenin bir sıvı içerisinde çözülmesiyle serbest kalan ısıdır. Bazı asitler suda çözüldükleri zaman sıcak su ve asidi patlayıcı bir güçte karıştırarark şiddetli reaksiyonlar gösterir.

Elektriksel Isı Enerjisi “Elektrik”in bir binaya veya otomobile hasar veren yangının meydana gelmesinin nedenlerinden biri olduğu herkes tarafından bilinen bir gerçektir. Elektrik, ısınmış alan yakınlarındaki her türlü yanıcı maddeyi yakabilecek derecede yüksek ısılar üretme kabiliyetine sahiptir. Elektrikle ısıtma çeşitli şekillerde olur. Burada en yaygın olanlarından bahsedilmiştir. Bunlar;

8

*Dirençli Isıtma, * Dielektrik Isınması, *Kaçak Akım Isıtması, *Arklaşmadan Kaynaklanan Isınma, *Statik Elektrik’dir. * Dirençli Isıtma: Dirençli ısıtma, tel veya cihaz gibi bir iletkenden geçen elektrik akımının ürettiği ısıdır. Eğer tel çapı, akım miktarı için yeterince büyük değilse, dirençli ısıtma artar. Basit bir uzatma kablosuna haddinden fazla cihaz bağlanarak aşırı derecede yüklenirse yangın çıkar. İletken sıkı bir şekilde sarıldığı zaman yine yangın çıkar. Yangınlar genelde gevşek olmaması için bir masa veya sandalyenin bacağına dolanmış elektrik uzatma kabloları nedeniyle çıkar. * Dielektrik Isınması: Mikrodalga fırınlarda uygulanan dielektrik ısınma ya doğru akımın (DC) ya da alternatif akımın (AC) iletken olmayan bir malzeme üzerinde yüksek frekansla titreşme hareketinin bir sonucu olarak meydana gelir. İletken olmayan malzeme dielektrik ısınmadan etkilenerek ısınmaz; ancak elektrikle sürekli temas halinde bulunduğu için ısınır. Bu biraz da bir çok küçük paratoner civatasıyla bir nesneyi bombardımana tutmaya benzer. * Kaçak Akım Isıtması: Bir tel bütün akımı kapsayacak şekilde yeterince izole edilmediği zaman kaçak akım ısınması meydana gelir. Bir yapı duvarının iç kısmı gibi çevreleme yerlerinde bazı akım kaçakları olur. Bu akım ısınmaya ve dolayısıyla yangın çıkmasına neden olabilir. * Arklaşmadan Kaynaklanan Isınma: Arklaşmadan kaynaklanan ısınma, akım akışı kesildiği zaman meydana gelen bir elektriksel ısınma türüdür. Akımın kesilmesi, elektrik düğmesinin açık bırakılması veya gevşek bağlantı yapılmasından kaynaklanabilir. Ark ısıları aşırı derecede yüksek olup, iletkenin erimesine neden olabilir. Endüstriyel uygulamalarda kullanılan yaygın arklardan biri, ark kaynağıdır. Burada metaller birbirine kaynaklanırken kaynak elektrodu (iletken) erir. * Statik Elektrik: Statik elektrik, bir yüzeyde pozitif diğer yüzeyde negatif kutup oluşmasıyla meydana gelen elektrik türüdür. Kutuplar doğal olarak birbirini çeker ve tekrar kutuplaşacakları bir ortam ararlar. Bu durum şöyle açıklanabilir: İnsanın parmaklarının metal bir kapı tokmağına dokunduğu anda olduğu gibi iki yüzey birbirine yaklaştığı zaman herkesin bildiği kıvılcım ve küçük bir şok yaratan bir ark meydana gelir. Tutuşabilir sıvılar elektriklenme açısından gerekli önlemler alınmadan kaptan kaba aktarılırken meydana gelen yangının nedeni olarak genelde statik elektrik gösterilir. Yakıt aktarma işlemi sırasında uçakların ve yakıt tankerlerinin bir telle topraklanması zorunluluğunun nedeni budur. Bir otomobilin yakıt deposu doldurulurken elektrik topraklaması zorunlu değildir. Çünkü benzinin içerisinde topraklama görevi gören özel katkı maddeleri vardır ve metal ağız pompa ile temas halindedir. Yıldırımın neden olduğu ısı çok geniş kapsamlı bir statik elektriktir. Topraktan buluta, buluttan buluta veya buluttan toprağa milyarlarca volt elektrik deşarjıyla oluşan ısı 60 000 F (33 000C) tan fazla olabilir.

9

Mekanik Isı Enerjisi

Mekanik ısı enerjisi iki şekilde meydana gelir. * Sürtünme, * Sıkışma. * Sürtünme: Sürtünme ısısı iki yüzeyin birbirine değerek hareket etmesi ile meydana gelir. Bu hareketin sonucunda ısı ve/veya kıvılcımlar oluşur. * Sıkışma: Sıkışma ısısı ise bir gaz sıkıştırıldığı zaman meydana gelir. Bu prensipten yararlanılarak tasarlanan dizel motorlar buji olmadan yakıt buharını ateşler. SCBA şişelerinin sıvı ile doldurulduktan sonra ısınmalarının altında yatan neden de budur.

Nükleer Isı Enerjisi Atomlar bölündükleri veya birleştikleri zaman nükleer ısı enerjisi oluşur. Kontrollü bir ayarlama ile atom bölünmesinden buhar türbinlerini tahrik etmek ve elektrik üretmek için su ısıtmak amacıyla yararlanılır. Ancak atom birleşmesi kontrol edilemez ve bu yüzden ticari anlamda hiçbir yararı yoktur.

Güneş Isı Enerjisi Güneşin elektromanyetik radyasyon şeklinde yaydığı enerjiye güneş ısısı enerjisi denir. Güneş ısısı enerjisi tipik olarak oldukça düzenli bir şekilde yeryüzüne yayılır ve yeryüzüne ulaştığında ateş çıkana kadar bir enerjiye sahip değildir. Bununla birlikte güneş enerjisi, örneğin, büyüteç veya mercek kullanılarak belirli bir noktada yoğunlaştırıldığı zaman yanıcı maddeleri ateşleyebilir (16). 4.3. Oksijen

Oksijen kendisi yanmayan fakat yanmayı gerçekleştiren renksiz ve kokusuz bir gazdır. Oksijen en çok görülen oksidasyon maddesidir. Bir çok oksidasyon olayı havada bulunan oksijenin başka maddelerle reaksiyonudur. Oksijen nitrojen ve başka gaz bileşimleri ile havada bulunur. Havanın bileşimi aşağıdaki tabloda görülmektedir.

Madde Hacim Oranı % Nitrojen N2 % 78.09 Oksijen O2 % 20.95 Asil gaz Ar, Ne vd. % 0.93 Karbondioksit CO2 % 0.03

Oksijen suda; suda bağlanmış hali ile su ağırlığının % 88.8 oranında bulunur. Yer yüzünde en çok bulunan element oksijendir. Çünkü havadan ve sudan hariç bir çok taşta örneğin; silikat, karbonat ve sülfatlarda kimyevi bileşimler halinde görülür.

10

Gaz halindeki oksijen normal derecede 1.4289 g ağırlığındadır. Oksijen 51 bar basınçta (kritik basınç) ve – 119 C (kritik derecede) sıvılaşır. Normal basınçta kaynama noktası – 183 C’dir. Bu derecenin altında oksijen bir kapta depolanıp taşınabilir. 1 lt sıvı oksijenin ağırlığı 1.118 kg’dır.

Saf oksijen havadan (hava sıvılaştırması) veya suda (elektrolit parçalanma) elde edilebilir. En önemli üretim yolu sıvılanmış ayırımı damıtma yoludur. Hava – 200 C’ye soğutulduğu zaman sıvılaşır.Tekrar ısıtılan havadan önce – 195 C kaynama noktası olan nitrojen ayrılır ve oksijenin kaynama noktası olan – 183 C’ye ulaştırıldığında geride saf oksijen kalır. Gaz halindeki oksijen 150 ile 200 bar basınçta altında çelik tüpler içinde depolanır ve taşınır. Oksijen sıvı haldeyken de taşınabilir. Bunun için özel izole edilmiş tanklar ve buna benzer taşıma ve depolama kapları gereklidir. Sıvı oksijenin gaz haline dönüştürülmesi için özel soğuk buharlaştırma tertibatı kullanılır. Normal şartlarda oksijen dioksijen molekülü (O=O) olarak görülür. Bu oksijen molekülü çift atom bağından dolayı normal derecede relatif yüksek stabiliteye sahiptir. Bu bileşim yüksek derecelerde reaksiyon gücü yüksek oksijene dönüşür. Diğer maddelerle birleşimi büyük enerji miktarları serbest kaldığı için örneğin P (Basınç) hava gazında olduğu gibi bazen çok şiddetli olur.

2H2 + O2 2H2O + Enerji

Oksijen hidrojen dışında da karbon, kükürt, fosfor gibi elementlerle ve birkaç metalle örneğin; magnezyum, sodyum ve potasyumla da reaksiyona girer.

C + O2 CO2 + Enerji S + O2 SO2 + Enerji 4P + 5O2 2P2O5 + Enerji 2Mg + O2 2MgO + Enerji 2Na + O2 Na2O2 + Enerji K + O2 KO2 + Enerji

Bu reaksiyonlar 2. bölüm oksidasyon olarak bilinmektedir. Havadaki oksijen miktarı bu reaksiyonlar için yeterlidir. Oksidasyon hızı ateş belirtileri görülen yangınlara yol açabilir. Havadaki oksijen miktarı bazı maddeler için değişebilir. Bazı maddeler bu olay için en az % 15 oranında oksijene ihtiyaç duyar. Mum % 15, bütan % 12 ve hidrojen yaklaşık % 5.8 oksijen oranının altında söner. Oksijen oranı azaldığında yanma devam eder, ancak yanma hızı yavaştır, aynı zamanda yanıcı maddenin cinsine göre CO oluşumu (eksik yanma) fazlalaşır. Genelde oksijen oranı % 16’nın altına düştüğünde yanma olmaz.

Yanma olayında hava yerine aşağıdaki şartlar mevcutsa yanma hızı daha da artırılabilir: * Oksijenle zenginleştirilmiş hava, * Gaz halinde saf oksijen, * Sıvı oksijen, * Sıvı ozon.

11

4.4. Yakıt Çeşitleri ve Yakıtların Yanma Özellikleri * Yakıt Çeşitleri Yukarıda bahsedilen ateşin kimyasının temel özelliklerine dayanarak yakıtları dört ana kategoriye ayırabiliriz. Bunlar: Gazlar. Sıvılar, pirolize edilebilen katılar ve pirolize edilemeyen katılar . bu kategorilerdeki her bir yakıtın, yangın olay yerini inceleyecek personel ile doğrudan ilgisi olan özellikleri vardır. Bu özellikler Çizelge 1.2’de verilmiştir (17). Piroliz bir katı maddenin ısı etkisi altında kimyasal olarak çözünmesi olayıdır. Çözünme oksijen yokluğunda da meydana gelebilir ve salgılanan gazlar yanıcı olan ve olmayanlar arasında yer alabilir (18).

Çizelge 2: Değişik sınıftaki yakıtların özellikleri (19)

Gazlar Sıvılar Pirolize Edilebilen

Katılar Pirolize Edilemeyen

Katılar -Buhar yoğunluğu -Buhar yoğunluğu -Tutuşma sıcaklığı -Tutuşma sıcaklığı

-Tutuşma sıcaklığı -Tutuşma sıcaklığı -Kendiliğinden tutuşma noktası

-Yanma ısısı

-Yanma ısısı -Parlama noktası -Yanma ısısı -Yüzey alanı -Yanabilme aralığı -Ateş noktası - Yüzey alanı -Gözeneklilik -Alt limit -Kaynama noktası -Gözeneklilik -Yoğunluk -Üst limit -Yanma ısısı -Yoğunluk -Nem kapasitesi -Buharlaşma noktası -Nem kapasitesi -Yanabilme aralığı -Alt limit -Üst limit

* Yakıtların Yanma Özellikleri

Bir kategorideki yakıtlar için uygulanan bir terim belli bir anlam taşırken, aynı terim başka bir kategorideki yakıt için uygulandığında çok daha farklı anlamlar taşıyabilmektedir. “Tutuşma noktası” buna güzel bir örnektir. Gaz, bir sıvının buharı veya pirolize edilemeyen bir katı açısından ele alındığında bu terim:yanma reaksiyonunun başlaması için gereken sıcaklığı ifade eder. Hava içinde, potansiyel bir yanıcı olarak bulunan karışım halindeki metan, tutuşturulana kadar sabit ve zararsız bir şekilde bulunacaktır. Büyük miktarlardaki kimyasal enerjinin oluşturulabilmesi için, öncelikle reaksiyonu başlatacak başlangıç enerjisinin ortamda bulunması gerekir. Bu anlamda, tutuşma sıcaklığı “aktivasyon enerjisi” olarak bilinen kimyasal kavramla aynıdır. Çoğu ekzotermik reaksiyonlar oluşmak için bir aktivasyon enerjisinin varlığına ihtiyaç duyarlar. Reaksiyon bir kere başladığında, yayılan enerjinin küçük bir kısmı reaksiyonu devam ettirmek için yeterlidir.

Tutuşma sıcaklığı, pirolize edilebilen katılar sınıfı açısından ele alındığında ise daha farklı bir anlam ifade eder. Burada, tutuşma sıcaklığı, tutuşabilir buharın oluşması için maddenin ihtiyaç duyduğu ayrışma ısısını ifade eder. Böyle bir buhar bir kıvılcım tarafından bile tutuşturulabilir ve yanmayı başlatabilir. Daha yüksek sıcaklıklarda ise buhar kendisi, herhangi bir dış etki olmadan, tutuşabilecek ve katı madde alevlenecektir. Buna: “Kendi kendine tutuşma” veya “otomatik tutuşma” denilmektedir.

Sıvı yakıtların önemli özelliklerinden biri de “Parlama noktası (flash point)” dır. Parlama noktası en genel anlamda: Sıvının tutuşabilmesi için gereken, yüzeyindeki buharlaşmayı

12

sağlayacak en düşük sıcaklık olarak tanımlanabilir. Eğer bir sıvı parlama noktasının altında bir sıcaklıktaysa bir alev veya kıvılcım sıvıyı tutuşturmaya yetmeyecektir. Bazı yakıtların parlama, kaynama ve tutuşma sıcaklıkları Çizelge 3’de verilmiştir.

Sıvı yakıtın yanması için parlama noktasına gelmesi gerektiği daha önce söylenmişti. Bir laboratuar tezgahı üzerindeki bir benzin göleti içine bırakılan yanan kibrit sönecektir. Çünkü oda sıcaklığında benzin kendi parlama noktasından aşağıdadır ve yanacak olan buhar mevcut değildir. Bununla birlikte, bir kumaş veya kağıt fitil gölet içine yerleştirilirse, kibrit fitil içindeki benzini tutuşturmak için kullanılabilir. Yakıtın fitil üzerindeki sınırlandırılmış hacmi parlama noktasının oluşmasına ve dolayısıyla tutuşmanın oluşmasını sağlayacak ve dolayısıyla yanma, ilk olarak, bu bölgede meydana gelecektir. Fitil üzerindeki alev daha fazla yakıtın buharlaşarak yanıcı hale geçmesini sağlar. Bu döngü yakıt tükenene kadar devam eder. Benzin ve fuel-oil bir kıvılcım veya alev üzerine püskürtüldüklerinde tutuşabilirler. Bu prensip ticari ve ev gereçlerinde kullanılmaktadır (20). Çizelge 3: Bazı karakteristik yakıtların özellikleri (kaynama noktalarına göre) (21)

Madde (Yakıt) Parlama

Noktası (ºF)Kaynama

Noktası (ºC)

Yanabilme Aralığı

(%)

Tutuşma Sıcaklığı

(ºF) Hidrojen Çok düşük -423 4,1-74 1075 Karbon monoksit Çok düşük -313 12-75 1290 Metan Çok düşük -258 5,5-14 1200 Etilen(Eten) Çok düşük -155 3-34 1010 Etan Çok düşük -126 3,2-12,5 986 Asetilen Çok düşük -119 2,5-80 635 n-Propan Çok düşük -44 2,4-9,5 874 n-Bütan -216 31 1,6-6,5 806 Etil eter (Dietil eter) -49 94 1,8-~50 355 n-Pentan -40 97 1,4-8,0 588 Petrol eteri (Benzin) -40 95-175 1,4-5,9 475 Aseton -4 134 2,2-13 1000 Metil alkol (Metalon) 54 148 6-36,5 880 n-Hekzan -7 156 1,2-6,9 477 Etil alkol (etanol) 48 173 3,3-19 800 Metiletil keton (2-butanon)

35 175 1,8-11,5 960

Benzol 50 176 1,4-8 1075 İzopropanol (2-propanol)

53 180 2-12 852

n-Heptan 30 209 1,1-6,7 ~450 Tolüen 50 231 1,3-7 1025 Bütil alkolü (n-butanol) 97 243 1,5-11 695 n-Oktan 56 258 0,9-~6 450 Selosol (2-etoksietanol) 275 2,6-16 460 Nafta 100-110 300-400 1,1,- ~6 450 Gazyağı 110-185 300-600 1,2-~6 490 Etilen glikol 232 388 3,2-? 775 Benzinden farklı olarak gazyağı düşük bir parlama noktasına (-59°F) sahiptir. Bu sebeple normal oda şartları altında bile tutuşması için yeterli sıcaklık mevcuttur. Bir yangın veya patlamayı

13

küçük bir kıvılcım bile başlatabilecektir. Parlama noktası gibi, bir başka özellik de yanma noktasıdır. Yanma noktası parlama noktasının birkaç derece üzerinde bir sıcaklıktır. Yanma noktasındayken, bir kıvılcım yakıtı tutuşturacak, daha çok yakıt buharlaştırmak için yeterli ısıyı üretecek ve alevli yanmayı sürdürecektir. Parlama noktasında yakıt üzerindeki buharın tutuşması tüm buharı kullanan bir, anlık alevle sonuçlanacaktır. Bu alev anlık yanıp tükenecektir, çünkü bu durumda yakıt buharının yeterli beslenmesini üretecek ısı ve zaman yetersizdir. “Bağıl buhar yoğunluğu”: bir gazın veya buharın hava içerisine bırakıldığındaki yükselme ve alçalma eğilimidir. Bir gazın buhar yoğunluğu tamamen onun moleküler ağırlığı ile orantılıdır. Hava bir gazlar karışımıdır ve dolayısıyla tam bir moleküler ağırlığa sahip değildir. Ancak yaklaşık bir değer hesaplamak mümkündür. Havanın yaklaşık olarak %80 nitrojen, %20 oksijen ihtiva ettiği düşünülürse moleküler ağırlığı ortalama 28,8’dir. Bir gazın moleküler ağırlığının havanın moleküler ağırlığına oranı bağıl buhar yoğunluğuna eşittir. Yakıtların çoğu için bu değer 1’den büyüktür ki bu da bunların havadan ağır olmaları sebebiyle hava içinde alçalacağının (çökeceğinin) işaretidir. Ancak şu da akılda tutulmalıdır ki, yine de, yoğun olarak ısıtılmış buharlar, moleküler ağırlığı çok büyük olsalar bile hava içinde yükselebilirler.

Buhar yoğunluğu ile ilgili bilgiler, buharların patlaması veya yanması ile ilgili araştırmalarda yararlı olacaktır. Eğer yakıtın kaynağı ile tutuşturucu arasında belirli bir mesafe olacak şekilde yerleştirilirse, buharın kaynağa doğru hareket edip etmediğinin tespit edilmesi önem taşır. Bu tespitin yapılmasında bağıl buhar yoğunluğunun bilinmesi gereklidir. Bazı olaylarda yapı içerisinde oluşan zarar direk olarak yanan yakıtın bağıl buhar yoğunluğu ile ilgili olmaktadır. Böyle bir durumda yanıcı ile havanın karışımı tamamlayacak yeterli zamana sahip olamadığı yorumu yapılabilir. Eğer; olay yerinde, zararın çoğu tavanda görülüyorsa bağıl buhar yoğunluğu 1’den küçük bir gazın varlığından söz edilebilir. Öte yandan eğer zarar daha çok zemin üzerinde ise büyük ihtimalle havadan ağır bir yanıcı söz konusudur. Gaz ve buharın hava ile karışımları, yanmanın sağlanması için, belirli oranlar dahilinde olmak zorundadır. Karışımda yakıt gereken orandan azsa bu durumda “karışım fakir (ince)” denir. Yani havadaki yakıt, “Alt yanabilme limiti”nin altındadır. Benzer şekilde, eğer karışımdaki yakıt gerekenden çok fazla ise bu durumda yakıtın “ Üst yanabilme limiti” nin üzerindedir ve karışım yanma için fazla “zengin”dir. Alt ve üst yanma limitleri arasında kalan bölgeye” Yanabilme aralığı “ denir. Bu aralığın orta noktasına tekabül eden noktada karışım yanma için optimum noktadadır ve en şiddetli yanma ve patlamaların gerçekleştiği bölge bu bölgedir. Zengin karışımlarda meydana gelen patlamalar, ince karışımlarınkinden daha az zarar verirler, ancak yakıt fazlalığından dolayı patlama sonrası yangın görülebilir. İnce karışımların sebep olduğu patlamalar ise nispeten daha şiddetli olmakla beraber yakıtın tüketilmesi sebebiyle beraberinde yangın görülmez.

Bir sıvının “Kaynama noktası” parlama noktası ile ilişkilidir, her ikisinde de sıvının buharlaşması söz konusudur. Parlama noktası sıvının buhar basıncının yanabilecek bir karışımda olduğu sıcaklıkken; kaynama noktası sıvının buhar basıncının atmosfer basıncına eşit olduğu sıcaklıktır. Kaynama noktası ile parlama noktası birbirine oldukça paraleldir. Yüksek kaynama noktasına sahip bir yakıt aynı zamanda yüksek parlama noktasına sahiptir ve parlama noktası kaynama noktasından çok daha düşük değerdedir.

Olay yerini inceleyecek kişiler için kaynama noktası önemli bir unsurdur. Özellikle, sıvı hızlandırıcıların ahşap, muşamba, vinil zemin üzerinde oluşturdukları göletin yanmasının anlaşılması önem taşır. Birçok olay yeri incelemecisi , yanlış olarak, bu tür zeminlerin üzerinde, göletin yanması sonucu kömürleşme ve derinleri işleyen bir yanma oluşacağını düşünür. Böyle

14

düz bir zemin üzerinde kömürleşme veya derin yanma nadiren oluşur. Bu sebeple, böyle bir zemin üzerinde oluşmuş delik veya kömürleşmiş bir alan her zaman bir sıvı hızlandırıcının varlığına işaret etmez. Hatta bir perdenin yanarak zemine düşmüş olma ihtimali daha yüksektir. Unutulmamalıdır ki, atmosferik basıncın altında, hiçbir sıvı kaynama noktasının üzerine kadar ısıtılamaz veya ısıtıldığında artık sıvı değildir. Bu sebeple yanmakta olan böyle bir göletin altta kalan yüzeyi soğuk halini muhafaza edebilir. Ortamda sıvı yakıt bulunduğu sürece zemin zarar görmeden kalabilecektir. Koruyucu sıvı tabakası tükendiğinde ateşi besleyecek yakıta ihtiyaç duyulur ki bu da çoktan ortamdan uzaklaşmıştır.

Bir sıvı yakıtın yanması sonucu zeminde kömürleşme ve yanma görülebilmesi şu şartların bulunması ile oluşur:

1. Eğer zeminde kırıklar, çatlaklar mevcutsa, 2. Eğer delikler veya aşırı ısıtılmış yanıcı maddeler mevcutsa, 3. Eğer zemin gözenekli bir yapıdaysa veya böyle yapıda bir malzeme ile

kaplanmışsa, 4. Eğer sıvı çok yüksek derecede kaynayan bileşenler içeriyorsa (22)

Çizelge 4: Bazı maddelerin ısıl özellikleri (23)

Erime noktası

Madde

Isıl iletkenlik katsayısı

Özgül

sıcaklık °F °C

Alüminyum 1400 0,22 1220 660

Pirinç 720 0,09 1650 899

Bakır 2600 0,09 1980 1082

Demir 320 0,13 2460 1349

Çelik 310 0,12 2370 1299

Cam 6 0,20 2600 1427

Tuğla 5 0,22

Beton 9-12 0,16-0,25

Ahşap 0,8-1,1 0,30-0,55

Sıva 3-6 0,23

Plastik 0,7-2 0,20-0,35

Poliüretan 0,18 0,38

15

5. Yanma Çeşitleri

Genel anlamda yanmanın temel bir kuralı vardır: “Sadece gaz yanar”. İstisnai olarak bazı metal ve kimyasallar dışında kalan bütün yakıtlar (yanıcılar) yeteri kadar ısıya maruz kaldıklarında gaz üreteceklerdir. Yanan madde de zaten bu gazdır. Örneğin selüloz içeren maddeler ısıya maruz kaldığında etan, metan, hidrojen, oksijen ve metil alkol formuna dönüşürler. Bu gazlar oldukça yanıcı gazlarıdır (24). Yanmanın iki çeşidi vardır. Bunlar alevli ve korlu yanmalardır. 5.1. Alevli Yanma

Oksijen ve yakıt (hidrojen) her ikisi birden görülebilen hidrojenin oksidasyonu için eşitlikte gaz durumu vardır. Böylece bu yöntem bir gaz-gaz reaksiyonu veya gaz fazı reaksiyonu olarak tanımlanabilir. Böylece; her iki bileşen tutuşmadan önce doğru oranlarda tam olarak karıştırılmışsa, tutuşma durumunda çok hızlı bir yanma (bir patlama) meydana gelecektir. Yakıtın beslenmesinin oranı, bir şekilde sınırlanabilirse, yanma oranı kontrol edilebilecek ve görünür alev (bir meşaleden çıkana benzer) tespit edilebilecektir. Bir gaz patlaması ve bir meşale alevi her ikisi birden gaz fazı reaksiyonudur.alevler her iki durumda meydana gelebilir. Gaz fazı patlamalarından biri karışım yeri dışındaki tutuşma noktasından dışarıya doğru çok hızlı yayılan, küre şeklindeki bir alevdir. Bu oluşum gözle görülemeyecek kadar hızlıdır. Bir meşale ya da yakıcıdaki alev kolayca görülebilir. Alevler gaz fazı yanmasının karakteristik bir özelliğidir. Yanma reaksiyonu alev içinde yer alır. Alevin varlığı bir gaz yakıtın mevcudiyetini gösterir ve aslında gaz yakıtsız alevli yanma meydana gelmez.

Alkol gibi sıvı bir yakıt, yanıcı sıvı veya gazyağı yandığı zaman da bir alev görülür. Sadece

gaz yakıtla alevli yanmanın meydana gelebildiğini bilmek, bize bir sıvının yanmasından önce uçucu gaz haline getirilmesi veya buharlaşması gerektiğini gösterir. Sıvı yakıtın yanmasıyla üretilen ısının bir kısmı sıvıya geri dönerek onu ısıtır ve alevleri besleyen daha çok buhar üretir. Uçucu gaz haline gelme durdurulursa yanma durur. Büyük fuel oil tanklarındaki yangınla mücadelede zaman zaman kullanılan bu strateji, yüzeyi soğutmak için tankın altından soğuk yakıtın dolaşımıdır ve böylece alev büyüklüğü ve uçucu gaz haline gelem azalır. Tankın daha alt bölümündeki yakıt etkili olarak soğutulursa ve yeterli süre sirkülasyon sürdürülebilirse yangın söndürülebilir.

Ahşap gibi katı bir yakıttaki alevli yanmayı anlamak daha zordur. Ahşap buharlaşmaz,

daha doğrusu gerçek anlamda uçucu gaz haline getirilemez. Yine de alev oluşması için gaz yakıt beslemesi yapılmak zorundadır. Bir katı yakıt olarak ısıtıldığı zaman ahşabın ayrışmasıyla sonuçlanan geri dönüşümü olmayan kimyasal reaksiyonlar meydana gelir ve ısınmamış halinde görülmeyen yeni bileşikler üretilir. Bu bileşiklerin çoğu oda sıcaklığında sıvı veya gazdır. Fakat üretildikleri sıcaklıklarda gazdırlar. “Termik bileşim, Kuru damıtma veya Isıl bozulma” olarak adlandırılan bu işlem; ahşap, kumaş, kağıt ve plastikler gibi katı yakıtlarla alevli yanma için gereken yakıt üretir. Yanma ısısının birazı ısıl bozulma için katı maddeye geri döner, ona eklenir ve bu şekilde alevler için gaz yakıt beslemesinin devamını sağlar. 5.2. Korlu Yanma

Alevi devam ettiren yanabilir gazların yeterli miktarını üretmek için sıcaklık etkisiyle eritilemeyen katı yakıtlar alevli yanmanın devamına uygun değildir. Bir element olan saf karbon veya mangal kömürü ısıya maruz kaldıklarında ayrışmazlar. Aynı zamanda karbon sıcaklık etkisi

16

ile uçucu gaz haline getirilemez. Odun kömürü yeterli sıcaklığa maruz bırakıldığı zaman, yine de, bir ekzotermik oksidasyon reaksiyonu başlayacaktır. Bu reaksiyon, katı maddenin yüzeyinde meydana gelir.yüzeyin bir tabakası tükenirken yeni bir tabaka açığa çıkar ve reaksiyon yakıt tükenene kadar devam eder. Bu, katı yakıt ve havada bulunan oksijen arasında gaz-katı yüzey reaksiyonudur ve bu korlu yanmanın iyi bir örneğidir. Reaksiyon oranı, yakıtın yüzey hacim oranı veya yüzey alanı ve ortamda bulunan oksijen ile sınırlandırılmıştır. Mangal kömürünün daha küçük parçaları aynı şartlar altında daha büyük parçalara göre daha hızlı tüketilir. Aşırı derecede hızlı reaksiyonların oluşması; kömürün çok küçük parçalara ayrılması ve hava ile teması ile mümkündür ki bu aynı zamanda kömür tozu patlamalarının neden oluştuğunu açıklamaktadır. Yüzey-hacim oranı küçükse (yakıtın daha geniş parçaları), reaksiyon oranı havanın girişinin artırılmasıyla mümkün olabilir. Bir mangal kömürü üzerindeki hava akımının hareketi, reaksiyonun meydana geldiği yer yüzeyindeki ürünler ve yanmayı etkileyen maddelerin daha iyi değişimini sağlayarak yanmayı hızlandıracaktır. Böylece, mangal kömürü üzerinde yaratılan hava akımı yanmayı daha sıcak hale getirecektir.

Giysi, ahşap, kağıt gibi pirolize edilebilen katı yakıtlar, alevli yanmayı etkileyen şartlar

yetersiz olduğunda korlu yanmaya geçebilir. Eğer hava girişi sınırlanmışsa, örneğin; çok az ısı alevli yanmayı destekleyen ısıl bozulma ürünlerinin yeterli miktarın üretmek için mevcut olabilir. O zaman yanma reaksiyonu, yakıt yüzeyinde meydana gelir. Daha iyi bir oksijen beslemesinin girişiyle, için için yanma; şartlar değişirse, alevli yanmayı mümkün kılmada etkili olabilen daha fazla ısı üretilebilir ve reaksiyon oranı artırılabilir.

Yetersiz bir hava beslemesine sahip olan bir mangal kömürü yanmasında oksidasyon,

aşağıdaki reaksiyonlara göre iki aşamada meydana gelebilir.

2C +O2 2CO2

2CO +O2 2CO2

CO kimyasal formülüyle sembolize edilen bileşik, karbon monoksittir. Daha fazla

yanmasını sağlayacak etkili bir oksijen beslemesiyle karşılaşmadan önce, birinci reaksiyonda, karbon monoksit mangal kömürünün yüzeyinden uzağa yayılabilir. Saf mangal kömürü yangınlarında görülen küçük alevler karbon monoksit yanmasının sonucudur. Karbon monoksit yangının ısısından çok uzağa yayılırsa, o oksijen bulmadan önce, tutuşması için gereken ısı ortamda bulunmayabilir. Böyle bir durumda çok fazla zehirli gaz toplanabilir. Bu sebeple yetersiz havalandırılan mangal kömürü yangınları kapalı yerlerde tehlikelidir.

Yapı yangınlarında meydana gelen karbon monoksit, zehirleme tehlikesi mevcut olabilen

yangından uzak yerlere, geçitlere, lağımlara veya kanallara doğru yayılabilir ve yayıldığı yerlerde toksik etki yaratabilir. Bir tutuşma kaynağı mevcutsa, CO gazı bir patlama meydana getirerek tutuşabilir veya oksijen beslemesi sınırlanmış fakat devamlı ise yanma esnasında mavi bir alev çıkararak tutuşabilir. Bu kaynaktan yayılan mavi alevler, bazı durumlarda yangından uzak yerlerde görülebilir ve yangın olay yerini incelemekte olan personeli şaşırtabilir.

Sürekli bir yanmanın oluşması için bazı faktörlerin bir araya gelmiş olması gerekir. Bu

faktörlerin bilinmesi yangın davranışını anlamak ve söndürme yöntemlerini belirlemek açısından önemlidir. Bu faktörlerin gösterilmesi için bazı modeller geliştirilmiştir.

Yanmanın gerçekleşmesi için üç temel unsurun varlığı gerekir. Bunlar: “Hava (oksijen), yakıt (yanıcı) ve ısı”dır. Buna “Yanma Üçgeni” adı verilir (Şekil 4). Bunlardan herhangi birinin

17

ortamdan uzaklaştırılması yanmanın sona ermesine yol açacaktır. Örneğin: Bir söndürme vasıtası olan suyun söndürme etkisi onun ısıyı ortadan kaldırma özelliği sayesinde olur.

OKSİJEN YAKIT

ISI

Şekil 5 : Yanma Üçgeni (25)

Su, kendisi ılık hale geçmek suretiyle yangının oluşturduğu ısıyı emer. Suyun belli bir miktarının sıcaklığını bir derice yükseltmek için gerekli sıcaklık başka herhangi bir madde için gerekenden çoktur. Başka bir deyişle, suyun özgül ısısı birçok maddeninkinden yüksektir. Suyun özgül ısısı 1 Btu/(lb.°F) veya 1 cal (g. °C) olarak tanımlanır. Kaynama noktasına (100°C) kadar ısıtılmış suyun 1 gramını buharlaştırmak için gerekli ısı 540 cal/g’dır.

Yangının üzerine , battaniye gibi, ağır bir örtü veya bir köpük tabakasının yerleştirilmesiyle

yanma gerekli oksijenden ayrılmış ve dolayısıyla da söndürülmüş olur. Bir orman yangınında, yangının etrafında buldozerle uzun şerit açmak, yakıtın ortadan kaldırılması veya sınırlandırılması ile yangının söndürülmesi için katkıda bulunabilir. Benzer şekilde, bina yangınları otomatik yangın kapıları kullanılmak suretiyle kontrol altında tutulabilir. Yangın söndürme en genel anlamıyla , yangın üçgeninin üç kenarından birinin kaldırılması suretiyle açıklansa da modern anlamda söndürme bu kadar basit değildir.

Belli başlı söndürme vasıtaları, özellikle halojenlenmiş hidrokarbonlar (molekülün bir

parçası olarak flor, klor, brom veya iyot atomları ihtiva eden hidrokarbonlar) oksijeni ortamdan kaldırma ve ateşi soğutma konusunda etkilidir. Bu sebeple bazı yazarlar bir “Yanma Prizması” belirlemişlerdir (Şekil 6). Bu prizmanın üç kenarı daha önce belirtilen yanma üçgenindeki hususları kapsarken dördüncü kenar ”Serbest Radikal Zincir Reaksiyonu”dur. Bu reaksiyonlar alevin kendisinin içinde meydana gelir ve alevli yanma için gereklidir. Daha önce verilmiş olan çeşitli yakıtlara ait oksidasyon formülleri sadece reaktantlara ve ürünlere aittir. Çeşitli yakıtların yanması sonucu oluşan serbest radikaller bir araya gelerek sabit moleküllerle reaksiyona girerek yeni serbest radikal oluşumunu sağlarlar. Oluşan bu yeni serbest radikaller de başka sabit moleküllerle reaksiyona girer. Bu şekilde zincirleme reaksiyon devam eder. Serbest radikalli zincir reaksiyona engel olan kimyasallar alevleri bastırmada ve dolayısıyla yangını söndürmede etkindir.

ISI

YAKIT OKSİJEN

Şekil 6: Yanma prizması (26)

Zincir Reaksiyonu

18

Yanma üçgeni ve yanma dörtgeni yanmanın devamı için gerekli faktörleri açıklasa da yanmanın başlaması için gerekli faktörleri açıklamakta yetersiz kalmaktadır. Bu sebeple tutuşturucunun önemini vurgulamak için “Yanma Beşgeni” (Şekil 7) belirlemişlerdir (27).

ISI OKSİJEN

YAKIT ZİNCİR REAKSİYONU

TUTUŞTURUCU

Şekil 7: Yanma Beşgeni (28) Bazı kaynaklarda (29) bu iki yanamaya ilave olarak bir de kendiliğinden yanmadan söz

edilmiştir:

5.3. Kendiliğinden Yanma Kendiliğinden yanma, hava akımının( havalandırmanın) zayıf olduğu bölgelerde ısının kendiliğinden artması sonucu oluşur. Örneğin bir samanlıkta istiflenmiş saman balyaları faaliyetleri ısı üretimine yol açacak bakteriler için mükemmel bir yaşama ortamıdır. Eğer böyle bir yer yeteri kadar havalandırılmamışsa ortamın sıcaklığı yükselerek ısı üretimini artıracak yeni reaksiyonların oluşmasına yol açar. Bu şekilde, ısı; samanların “tutuşma noktası”na kadar ulaştığında yanma kendiliğinden oluşacaktır. Kendiliğinden yanmanın bilinen başka bir örneği de, paçavra ve bezlerin depolandığı dolap gibi yerler ile; yüksek derecede doymamış yağların (Örneğin: Keten tohumu yağı) depolandığı yerlerdir. Yağ ve hava arasında meydana gelen etkileşim sonucu ısı yükselerek tutuşma sıcaklığına kadar gelecektir. Depolanma koşullarına göre bu tutuşmanın zamanı değişecektir. Şimdiye kadar, havadan alınan oksijenden bahsedildi. Ancak işlem, her zaman bu şekilde gerçekleşmez. Örneğin patlayıcı maddeler büyük miktarlarda gaz üretimi sağlayan çok hızlı ekzotermik oksidasyon reaksiyonu gösteren maddelerdir. Zaten patlamayı da bu ani gaz basıncı oluşturur. Bu reaksiyonda ateşleme o kadar hızlı oluşur ki havada bulunan oksijen reaksiyona katılamaz. Bu yüzden birçok patlayıcı ihtiyaç duyduğu oksijeni içermek zorundadır. Bu tip maddelere örnek olarak“Kara barut” verilebilir. Kara barut aşağıdaki bileşenlerden oluşur:

% 75 Potasyum Nitrat (KNO3) % 10 Kömür % 10 Sülfür

19

Bu birleşmede, potasyum nitrat, sülfür ve kömür için yeterli oksijeni sağlar. Kara baruta ısı uygulandığında potasyum nitrat ayrışır ve oksijen açığa çıkar. Aynı anda, bu oksijen, sülfür ve kömür ile birleşir ve ısı ve gaz üretir. Bu reaksiyonun kimyasal formülü şu şekildedir:

3C + S + 2KNO3 3CO2 (gaz) + N2 + KS + ISI (30) 6. Yanma Ürünleri 6.1. Duman Yanma sonucu açığa çıkan sıcak gaz, su buharıve içinde bulunan katı ve sıvı haldeki aeresol parçacıklarından oluşan bir karışımdır. Duman içinde bulunan gazlar yanıcı maddeye göre değişiklik gösterir. Ancak bazı gazlar her yanıcı madde yanmasında ortak ürün olarak oluşmaktadır. Duman yanıcı madde ve yanma koşullarına göre renk alır. Tam bir değer olmamakla birlikte katı yanıcı (A Sınıfı) madde yangınlarında beyaz duman, gaz yanıcı maddelerde sarımsı maviden kahverengine çalan duman, sıvı yanıcı maddelerde ise yoğun siyah duman oluşur. Duman rengine göre yanıcıyı değerlendirmek her zaman mümkün olmayabilir. Örneğin; kauçuk katı (A Sınıfı) bir madde iken yoğun siyah duman oluşur. Yine alkol sıvı yanıcı madde olduğu halde dumansız denecek kadar az ve sarımsı gri renk duman çıkarır. Yanıcı madde özelliği yanında yangın yeri, ortamda yeterli hava (O2) olup olmaması vb. Hususlar da dumanın renginde etkili olabilir. Duman bulunduğu alandaki yoğunluğuna bağlı olarak görüş mesafesini etkiler (31). Yapılarda duman etkisiyle büyük hasar oluşabilir. Fakat bu durum ender olarak bir göçme nedenidir. Bir yangında kurbanların çok küçük bir yüzdesi yaşamlarını ısı nedeniyle oluşan göçükler sonucunda dolaysız bir biçimde yitirirler. Bu durum özellikle itfaiyeciler ve kurtarma ekipleri için büyük tehlikedir. Buna karşılık ölümler çoğunlukla duman nedeniyle (zehirli gaz soluma ya da karbonmonoksit zehirlenmesi) olmaktadır. Araştırmalar, ölümlerin sayıca yarıdan çoğunun doğrudan karbonmonoksit zehirlenmesinden kaynaklandığını göstermiştir. Yanarak ölenlerin sayısı çok az olmakla birlikte kurbanların üçte ikisinde ölümcül yanıklar görülür ve bunların hemen hepsi ölüm sonrasında oluşan yanıklardır. Zehirli gaz ya da duman soluma nedenli ölümlerden sonra sıklıkla görülen yanmış ya da kömürleşmiş vücutlar değişik yangın ürünlerinin göreceli tehlikeleri konusunda yanlış izlenimler verebilir. Duman, katı ya da gaz haldeki yanma ürünleri için kullanılan genel bir terimdir ve yanmamış parçacıklarla, yanıcıdan kimyasal değişim yoluyla çıkan birtakım gazları birlikte içerir. Yanıcının ısınması ve uçucuların yayımı, bir sıcak gaz sütununun yükselmesine neden olur. Bu sırada sütuna taban düzeyinde hava katılır. Bu havanın bir miktarı, yanmayı desteklemek için gerekli oksijeni sağlar. Fazlası ise yükselen sütuna karışarak dumanın ayrılmaz bir bileşeni haline gelir. Olayın karmaşıklığına karşın duman, mimar tarafından tek bir sorun biçiminde ele alınabilir. Zira mimar tasarımını her bir bileşene karşı değil, karışıma karşı geliştirecektir. Mimar, dumanı tümüyle bir tehlike kabul etmeli, üretimini ve hareketini sınırlamaya çalışmalıdır.

Kesinlikle duman bileşenlerinden en çok olanı katılan havadır. Bu nedenle duman üretim

miktarını tahmine çalışırken katılan hava miktarını değerlendirmek yeterli olacaktır. Bu ise açık bir şekilde yangının boyutlarına (özellikle çevresel büyüklüğüne ve duman sütununun yüksekliğine) ve şiddetine (özellikle ısı üretimine) bağlıdır. Yapıların çoğunda duman üretim miktarını, değişkenlerin çokluğu nedeniyle, kesin biçimde hesaplama olanağı yoktur. Mimarın,

20

yangın genişledikçe (çevresel uzunluğu arttıkça) duman üretiminin de artacağını kavraması yeterlidir. Sprinkler sistemi normalde bir yangını 9 m2’lik bir alanda (12 m’lik çevre uzunluğu) sınırlamak üzere tasarlanırlar ve bu nedenle sprinkler sistemi kurulmuş yapılarda yangın sonucu üretilecek duman miktarının hesaplanmasında bunun beklenen en büyük yangın alanını gösterdiği varsayılır. Duman görünüş olarak içerdiği bileşenleri yansıtır ve çok açık renkten koyu isli bir siyah renge doğru değişim gösterir. Dumanın yoğunluğu, hava içinde taşınan yanmamış parçacıkların miktarına bağlıdır. Duman yoğunlaştıkça görüş uzaklığı azalacağından daha çok tehlike yaratır. Görüş uzaklığı hem dumanın yoğunluğuna hem de bireylerin psikolojik durumlarına bağlıdır. Duman çok seyrelmiş haldeyken yalnızca rahatsızlık nedenidir ancak görüş ciddi biçimde azaldığında kaçışları engelleyeceğinden son derece tehlikelidir. Kaçış yollarını açık tutmak amacıyla dumanı yeterince seyreltmek hemen hemen olanaksızdır. Bu nedenle mekana duman girişini önlemek doğal olarak daha iyidir.

Mimar her tür dumanı, zehirleyiciliği yanıcıların doğasına bağlı olarak değişmesine karşın, bir potansiyel öldürücü olarak görmelidir. Tüm karbon esaslı ürünler, karbondioksit ve karbonmonoksit çıkarırlar. Öteki yanıcılardan daha çok zehirleyici gaz çıksa bile hidrojen klorid, hidrojen siyanid ve azot oksitleri yangınlarda meydana gelen bilinen gazlardır. Bu gazların birarada bulunuşu, tek tek oluşlarına göe daha da çok zehirleyicidir. Mimarın belirli ürünlerden doğacak tehlikeleri bilmesi çok önemlidir. Özellikle poliüretan köpük çok miktarda hidrojen siyanid üretir. Bu gaz çok az miktarlarda olsa bile öldürücüdür. 6.2. Isı Bir cismin sıcaklığının artmasına neden olan fiziksel etkidir. Bir cisimden başka bir cisme sıcaklık farkı sonucunda aktarılan enerjidir. Farklı sıcaklıklardaki iki cisim yanyana getirildiğinde, ısı daha sıcak olan cisimden daha soğuk olanına doğru akar. Bu enerji aktarımı sonunda, her zaman olmasa da genellikle daha soğuk olan cismin sıcaklığı artar, daha sıcak olanın ki ise düşer. Isı ve sıcaklık arasındaki en önemli ayrım; ısı bir enerji biçimi, sıcaklık ise bir cisimde bulunan ısı enerjisi miktarının ölçüsüdür. Bu enerji miktarı JOULE ile gösterilir. Kimyasal tepkime sırasında ısı yayılıyorsa ekzotermik, ısı emiliyorsa endotermik reaksiyon adını alır.

Ekzotermik tepkime örnekleri ve bu tepkimeler sırasında açığa çıkan ısı miktarlarına ait bazı örnekler aşağıda verilmiştir.

2H2 + O2 2H2O + ISI 116 Kcal C + O2 CO2 + ISI 94 Kcal 2CO + O2 2CO2 + ISI 135 Kcal CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O + ISI 212 Kcal 2Mg + O2 2MgO + ISI 180 Kcal

Endotermik tepkime örnekleri ve bu tepkimeler sırasında açığa çıkan ısı miktarlarına ait bazı örnekler aşağıda verilmiştir:

2H2O + ISI 2H2 + O2 116 Kcal CO2 + ISI C + O2 94 Kcal

21

N2 + O2 + ISI 2NO 43 Kcal

Isı yanma bölgesinden uzaklaştırıldığı anda, maddenin sıcaklığı yanma sıcaklığının altına düşer daha sonra parlama noktasının altına iner ve ateş yok olur. Su, hem endotermik tepkimelere hem de ekzotermik tepkilere neden olur. Eğer su, magnezyum yanması gibi çok yüksek sıcaklığa ulaşmış ateşlere sıkılırsa, sıcaklığın etkisiyle parçalara bölünür ki; hızlı, şiddetli bir ekzotermik tepkime (patlama) oluşur. Buna rağmen su çok iyi bir söndürücüdür. Çünkü, yangınların çoğunda sıcaklık suyu parçalara bölecek kadar kimyasal olarak aktif değildir.Genellikle su buharlaşır, bölgesel olarak alevi soğutur ve parçalara bölünmeden önce alev bölgesinden uzaklaşmış olur. Bu esnada ise endotermik tepkime meydana gelmiş olur (33). Bir yangında üretilen ısı miktarı çoğu kez yangın şiddetinin bir ölçüsü sayılır. Isı üretim düzeyini belirleyen etmenlerin anlaşılması bir yapıyı hasara uğratacak (hem yangın oluşan yapıda hem de çevresindeki alanlarda) yangın potansiyelinin tahminine olanak sağlar. Bir kapalı mekan yangınında yanma hızının, mevcut yanıcı madde miktarı ve havalandırma düzeyine bağlı olduğu bilinmektedir. Bu nedenle üretilecek ısıyı da anılan bu iki ana etmen belirler.

Bir yapı içerisinde bulunan potansiyel yanıcı madde miktarı, yanıcı yük (yangın yükü) olarak tanımlanır (34). Bir başka deyişle hacim içinde yer alan yanıcı maddelerin bir kilogramının yanması halinde açığa çıkan kilokalori cinsinden ısı değerinin hacmin alanına bölünmesi ile bulunur. Yani bir binadaki yanıcı malzemelerin toplam ısıl enerjilerinin birim alana oranıdır (MJ/m2). Bu tanım hem yapıma giren ürünleri hem de yapının içerisinde yer alan sabit ya da hareketli donanımları içerir. Yanıcı yükün tahmin edilmesi, olası ısı üretimi ve yangın şiddeti hususunda yol gösterici olabilir. Yanıcı yükün kesin biçimde saptanması, olaya karışma olasılığı bulunan ürünlerin çokluğu nedeniyle zordur. Ayrıca, yapının çeşitli bileşen ve parçalarının üzerindeki yangın etkisi, sıcaklığın yüksekliği ve süresine bağlıdır. Bir hacimde ne kadar fazla yanabilecek malzeme varsa, sıcaklığın o kadar yükseleceği ve sürenin de uzayacağı açıktır (35). Mimar açısından yanıcı yükün, yapıma giren ürünlere ve yapının içerisinde yer alan nesnelere bağlı olarak değiştiğinin bilinmesi yeterlidir. Örneğin; büyük bir antreponun yanıcı yükü, aynı büyüklükteki bir spor merkezinin yanıcı yükünden çok daha büyüktür. Aynı ürünlerin duman üretim potansiyeli söz konusu olduğundan duman yükü terimi kullanılır(36).

Isı çıktısını yalnızca yanıcının doğası ve miktarı etkilemez. Yanıcıların yerleşme düzeni de önemlidir. Temel olarak, etkilenen yüzey alanı büyüdükçe yangının gelişim hızı da artar. Yanıcıların duvarlara ya da tavana yakın oluşu, yüzeyler boyunca yayılımı belirlemede bir başka etmendir. Düzenlemede yanıcılar yoğunlaştıkça yangının tümüyle ısı üretir hale gelişi zaman alır ve yangın daha uzun sürer. Yangının başladığı mekandaki havalandırma düzeyi, yangının şiddetini ve ısı çıktısını belirlediğinden havanın kesilmesinden doğacak olan ısı kaybı da büyük önem taşır. Havalandırma miktarı, pencere biçimi ve boyutlarıyla denetlenir. Pencereler küçük olduğu zaman sağlanabilecek oksijen miktarı yoluyla yangının büyüklüğü sınırlandırılabilir (hava denetimli yangın). Pencereler yangına gereksinilenden daha çok oksijen sağlıyorsa bu durumda yanma hızı mevcut yanıcılar tarafından denetlenecektir. Oksijen miktarını, yanma sürecinde kullanılacak olanın üzerinde artırmak yalnızca yangını soğutmaya yarar, zira bu fazlalık yükselen duman sütununa katılır. Pencerenin alanı ile birlikte biçimi de yangının şiddetini etkiler. Deneysel çalışmalar, alanları aynı olan iki pencereden dar ve yüksek olanın, kare olana göre daha yüksek bir yanma hızına olanak sağladığını göstermiştir.

22

Yangının şiddetini ve ısı çıktısını etkileyen son etmen mekanın boyutlarıdır. Geniş alanların daha büyük yanıcı yük içermesi olasılığı var ise de yangının duvarlara ve tavana uzak oluşu başlangıç evrelerinde yangını yavaşlatır. Genel bir anlatımla, alan büyüdükçe yangının gelişim süresi uzar ancak gelişme gerçekleşince yangın daha da şiddetlenir. Isı, bir yapının tamamen göçmesine neden olabilir (37) Yangın sıcaklığı, yangın yükü ile bağlantılıdır. Aynı mekanda altı farklı yangın yüküne bağlı olarak ortaya çıkan sıcaklıklar gösterilmiştir.

Çizelge 5: Yangın Yükünün Mekan Sıcaklığına Etkisi (38)

Yangın Yükü (MJ/m2)

Mekandaki Azami Sıcaklık C

250 420 335 550 420 730 500 920 670 985 1000 1130

Yanan bir maddede birim zamandaki toplam kütle kaybının ölöçüsü “yanma hızı”dır ve kg/hm2 olarak verilir. Yanma hızı yanan maddenin kimyasal özelliklerine ve oksijen durumu, depolama şekli, yüzey/hacim oranı, nem durumu gibi fiziksel verilere bağlıdır. Örneğin yanma hızı, gevşek yerleştirmelerde, çok sıkı bir yerleştirmeye göre; Ahşapta....................2.8 katı Plastikte....................1.9 katıdır (39). Yanıcı maddenin fiziksel ve kimyasal özellikleri, yangın yükü, çevre koşulları, hava ve mekanın biçimi ve özellikleri yanma hızını etkiler. Yangın yükü ve yanma hızının yanında yangının şiddetini etkileyen başka etmenlerde söz konusudur. Bunlar; - Yanma süresi, - Yanabilen malzemelerin özellikleri (miktarı, konumu, fiziksel ve kimyasal yapısı), - Hava miktarı, - Mekandaki ısı kaybı, - Mekanın boyutları ve biçimi, - Pencere ve kapıların boyutları ve biçimi, - Duvar ve tavanların ısı yalıtım değerleri olarak sıralanabilir (40).

23

Çizelge 6: Yapı Tiplerine Göre Yangın Yükleri (41)

Yapı Tipi Yangın Yükü Konutlar Düşük Apartman Daireleri Orta İçinde Kalınan Kuruluşlar (hastane, hapishane...)

Düşük

Oteller ve Ahşap Evler Orta Büro, Ticaret ve Okul Binaları Orta Dükkanlar Orta Toplantı ve Eğlence Yerleri Yüksek Endüstri Yapıları - Yağ, mobilya ve plastik atl. - Garaj, matbaa, tekstil atl. - Metal işleri, çimento fab.

Çok yüksek Yüksek Orta

Depolar - Yüksek yakıt riski - Orta yakıt riski - Düşük yakıt riski

Çok yüksek Yüksek Orta

Otomobil Park Yerleri Düşük

6.3. Alev Alev; genellikle hızlı tepkimeye girerek yanan maddelerde ısı, çoğu zamanda ışık yayan gaz kütlesi olarak tanımlanabilir.

Şekil 8: Alev Görüntüsü (42) Yanıcı maddelere göre alev rengi değişiklik gösterse de yangın yeri, yeterli oksijen alıp alamaması, oluşan yanma ürünü gazlar alev rengini de belirler. Yeterli oksijen (O2) alan bir yangında alev kızıl renktedir. Oksijen zayıfladıkça alev sarımtrak renge dönüşür.

24

Parlayıcı/patlayıcı gazların yoğunlaştığı yerlerde alev maviye doğru renk değiştirir. Özellikle akaryakıt tank/tanker yangınlarında bu renk değişimi önem kazanır. Şöyle ki; dolu tank siyah duman ve kızıl alevle yanar. Tank boşaldıkça (yakıt seviyesi düştükçe) duman kahverengi, alev ise sarıya doğru dönüşür. Tank seviyesi çok düştüğünde patlayıcı gazlar artmış olur ki bu durumda duman kahveden sarı-mor karışımına alev ise maviye doğru döner. Mavi alev o tankın infilak etmek üzere olduğunun işaretidir. Bu nedenle benzeri tank/tankerlerdeki yakıt seviyesi yüksek tutulmaya çalışılmalıdır (Yakıt azaldıkça su basılabilir) (43). Yanma esnasında görülen alevin, oksijen alan dış yüzeyi parlayan, ışık saçan gaz akımıdır. Bu yanma bölgesinin altında tam bir yanmanın olmadığı parıldama bölgesi ve çekirdekte ise halen yanmaya girmemiş yanıcı gazlar mevcuttur (44).

Şekil 9: Bir Alevdeki Gaz ve Yanma Bölgelerinin Şematik Gösterimi (45) Yanma esnasında sadece gaz halindeki yanıcı maddeler etkilidir. Katı ve sıvı maddelerin öncelikle ayrışması gerekir (46).

6.4. Yangın Gazları "Yangın Gazları" doğada bulunmayan, ancak yangın ortamındaki bazı maddelerin reaksiyonu sonucu oluşur. Yangın gazları diğer yanıcı gazlarda görüldüğü gibi patlayarak yanma özelliği taşımasının yanı sıra yanmayı da artırır. Sıcaklık, oksijen miktarı ve yanan malzemenin kimyasal yapısına bağlı olarak yangın sırasında farklı miktar ve cinslerde gazlar oluşmakla birlikte; CO, CO2, amonyak, HCN (azot içeren organik ve anorganik maddelerden açığa çıkar.), HCl (PVC gibi klorlu maddelerden dolayı oluşur.), akrolein (Selülozik materyaller ya da polietilen'in pirolizi nedeniyle) ayrıca metan, formaldehit, fenol, aminler ve asetik asit yangın ortamında çoğu kez rastlanan ve genel olarak toksik olan gazlardandır (48).

25

YANICI MADDE GAZLAR Tahta, Kağıt, Pamuk Formaldehit, metil alkol, formik asit, asetik asit Plastik Hidroklorik asit, siyanid azot oksitler Kauçuk Kükürtlü hidrojen, kükürtdioksit (SO2) İpek Amonyak, Siyanid Yün Kükürtdioksit, Kükürtlü hirdojen, siyanid 1.3.2 Duman ve İs (Kurum)

Yangın sırasında maddelerin yanması ve pirolizi nedeniyle oluşan yangın gazları ile birlikte katı ve sıvı partiküller dumanı oluşturur. Tam yanma için gereken oksijen miktarı mevcut olmadığında kömür, odun, kağıt, petrol gibi katı veya sıvı hidrokarbonların, yanmamış karbon partiküllerinin salınması veya ısıl bozunmaları sonucu "duman" meydana gelir.

Duman yayılımı sırasında duvar, cam, metal gibi farklı katı yüzeylerle karşılaşır. Duman

içinde bulunan partiküller; dumanın yoğunluğu ve yüzeyle temas etme süresine bağlı olarak, bu katı yüzeyler üzerinde birikerek is (kurum) oluşturur (49).

26

Madde ve Tutuşma Kaynağı Tip ve Boyut çevre faktörleri Yangın Yükü Maruz kalma Süresi

Termal Reaksiyon Kimyasal Reaksiyon

27

Şekil 10 : Dumanın oluşumu (50)

Dekompozisyon

Tutuşma

Yanma

Yayılma

Parlama

Yanıcı Bileşenler Duman Gazlar Sıvı Bileşenler Yanmaz Bileşenler Katı Bileşenler

Alevsiz Dekompozisyon Alev Karbonizasyon

İs, yanmanın başlangıç aşamasında yaklaşık % 6 oksijen, % 1-3 hidrojen içerir, yanmanın ilerlemesi ile C/H oranında artış meydana gelir ve giderek isin temel bileşeni olan karbon ağırlık kazanır. İsin yapısında absorplanmış sıvı ve gazların yanı sıra metal, tuz ve oksitler gibi anorganik maddeler, kükürt ve azotlu organik bileşikler, kısmen yanmış parçacıklar ve/veya reçine gibi çözünmeyen maddeler bulunur. Uygun bir organik çözücü kullanılarak is oluşumuna neden olan yakıt türünü tespit etmek mümkündür. İs; yanma olayının sonucu olduğu için, yanmayı etkileyecek her faktör is üzerinde etkilidir (51). Karbonmonoksit (CO) Havadan daha hafif, kolay alevlenen, renksiz, kokusuz ve zehirli bir gazdır. Organik maddelerin tam yanamamaları (yeterli oksijen olmaması) durumunda ortaya çıkan, her yangın olayında görülen ve en çok bilinen bir yanma gazıdır. Selülozun alevsiz yanmasından çok miktarda karbonmonoksit gazı çıkar. Karbonmonoksit insanların boğularak ölmesine neden olan bir solunum yolu zehiridir. Karbonmonoksitle zehirlenme migren şeklinde başlar, başdönmesine dönüşür, aşırı uyku isteği ile devam eder. CO kan zehirleyicidir ve kandaki hemoglobini CO hemoglobinini dönüştürerek vücutta oksijen eksikliğine yol açar. Bu durumda insan tehlikeyi algılar, ancak kapı pencere açacak ya da bulunduğu ortamı terk edecek gücü bulamaz.

Havadaki CO % Teneffüs Süresi Fizyolojik Etki 0.1 Saatlerce teneffüs edilebilir 0.4-0.5 60 dakika Bariz etkisi olmaz 0.6-0.7 60 dakika Hafif etkisi görülür 1.0-1.2 60 dakika Tehlikeli olmayan etkiler 1.5-2.0 60 dakika Tehlikeli sonuç 1.4-1.7 30 dakika Hareketsizlik 2.5-4.0 30 Dakika Ölüm tehlikesi 6.0-8.0 5 dakika Hareketsizlik 12.0-16.0 5 dakika Ölüm tehlikesi

Çizelge 7: CO Oranına Göre İnsanların Fizyolojik Tepkileri

Karbondioksit (CO2) Keskince bir kokusu ve ekşi bir tadı olan renksiz bir gazdır. Havadan ağır ve kaynama noktası – 78.8 C’dir. Yer atmosferinde hacimce yaklaşık olarak 3/10 000 oranında bulunan bu gaz karbon içeren maddelerin yanmasıyla, mayalanmasıyla ve hayvanların solunumuyla açığa çıkar. Karbondioksit bitkiler tarafından fotosentez tarafından kullanılarak karbonhidratlara dönüştürülür. Her yangın olayında görülen yanma ürünü bir gazdır. Atmosferdeki karbondioksit gazı güneşten gelen ışınımların bir bölümünün uzaya geri dönmesini önleyerek yeryüzündeki yaşamın sürmesinde rol oynar. Karbondioksit 31 C’de 75 kg/cm2 ya da – 23 C ile – 12 C arasında 16-24 kg/cm2 basınçla sıkıştırıldığında sıvılaşır. Karbondioksit soğutucularda, yangın söndürücülerde, can yelekleri ve botların şişirilmesinde, kömürün parçalanmasında, kauçuk ve plastiklerin köpüklendirilmesinde, seralardaki bitkilerin büyümelerinin hızlandırılmasında ve karbonatlı içeceklerde kullanılır. Karbondioksit, magnezyum dışında pek çok maddenin yanmasını engeller. % 5 oranında karbonmonoksit içeren bir havanın uzun süre solunması insanlarda bilinç yitimine ve ölüme yol açabilir.

Hidrojen siyanür (HCN) (asit)Bir çok azotlu madde yüksek sıcaklıklarda karbonla birleşerek asit siyanidrik veya siyanojen meydana getirir. Bu bileşik maddelere ipek, yün, deri gibi doğal

28

maddelerin ve poliüretan, poliamid, poliakrilonitril gibi plastik maddelerin dumanlarında rastlanmaktadır. Konut mobilyalarında poliüretan, poliamidler, kopolimerler, poliakrilonitriller, yün ve deri kullanılmaktadır. Satılan mobilyalarda, bu mobilyaların alev almaz oldukları söylenmektedir. Ancak hepsi yanar. 1 m3 havada asitsiyanidrik miktarı 300 mg’ı bulduğu takdirde hızla öldürür.

Asit siyanidrik ve siyanojen boğucu gazlardır, ancak karbonmonoksitten farklı etki yaparlar. Kandaki oksijenin taşınmasını önlemez, hücrelir tarafından kullanılmasını engeller, dolayısıyla metabolismayı zarara uğratırlar. Ciddi kazalarda mide bulanması, baş dönmesiyle ortaya çıkar; soluk almada zorluk ve boğulma belirtileri başlar; yüzde morarma; en sonunda; soğuma ve komayla ölüm görülür. Ölüm hemen gerçetleşmezse, hızla iyileşme mümkündür. Nitrojendioksit (NO2) ve Dinitrojentetraoksit (N2O4) Her iki gazda havadan daha ağırdır. Nitrik gazlar bazen kan zehirlenmelerine yol açar. Bunlar, nitrojendioksit (NO2) ve dinitrojentetraoksit (N2O4) karışımı olarak belirirler; havayla temas halinde, bioksit-peroksit haline dönüşürler. Nitrat buharları, sarı ile kırmızı ve kahverengi arasında değişebilen gaz bulutu olarak görülür. Yanmış maddelerde ender bulunur. Patlayıcılardan başka birde selüloitte vardır. Selüloidin kolay kullanılan bir plastik malzeme olmasından dolayı bol uygulama alanı bulması, bilhassa oyuncak fabrikalarında, sinemaların gösterme kabinlerinde çıkan yangınlarda, ölümle sonuçlanan kazalara neden olmuştur. İlk etki olarak baş ağrısı, kusma ve kasılmadır. Bu buharların iki fizyolojik zararı vardır: Ciğer mukozasına temas edince, nitrik asit içerdiklerinden, soluma güçlüğü, ardından mukozada ödeme neden olurlar. Diğer taraftan, kandaki hemoglobini metemoglobin haline çevirirler. Metemoglobin, oksijeni sabitlemeyen bir pigmenttir. Bu iki etkiden dolayı insan boğularak ölür. Nitrat buharı zehirlenmesi üç evreden geçer. Nefes yollarının tahriş olmasından dolayı nefes daralması ve ardından derin yürek darlığıyla başlar; ikinci evrede, insan, insan zehirleyici ortamdan uzaklaşır kendini iyi hissetmeden dolayı aşırı heyecan duyar; üçüncü evrede, zehirlenme kuvvetli olmuşsa, ciğerde oluşan ödemden dolayı, kalp durması nedeniyle ölüm meydana gelir. Amonyak (NH3) Özellikle ipek yangınlarında renksiz, ısırıcı kokan bir gazdır. Nitrik asit üretiminde, gübre sanayiinde ve soğutucularda kullanılır. Organik maddelerin çürümesinde görülen bir lağım gazıdır. Azot ihtiva eden yanıcı maddelerin ateşle temasından oluşur. Konsantrasyonu % 0.5 - % 1 olması halinde teneffüs edenlerin yarım saat içinde ölümüne sebep olur. Amonyak gözleri, burnu, boğazı, ve ciğerleri tahriş ederek etkisini gösterir. Gözlerde ve burun mukozalarında zedeleme yapar. Yüz kızarıklığı ve nabız yükselmesine neden olur. Amonyak buharı, püskürtme su ile yok edilebilir.

Klor (Cl2) Havadan daha ağır ve sarı yeşil renkte kendine has ısırıcı bir kokusu olan basınçla ve soğutma ile kolayca yeşilimsi sarı sıvıya dönüşen bir gazdır. Üst solunum yolları ve gözlerde tahrişe neden olur. Yüksek dozlarda sinir sistemini felce uğratarak şiddetli öksürük, nefes darlığı, akciğer ödemi ve ölümlere neden olabilir. Klor püskürtme su ile indirgenebilir. Deride tahrişlere, su toplanmasına neden olabilir. Klor hemen etki eden bir gaz olduğundan maruz kalanların giysileri çıkarılarak gözler su ile yıkanmalı ve kişiye su ve alkol buharı teneffüs ettirilmelidir. Kükürtdioksit (SO2) Yün, kauçuk yangınlarında oluştuğu gibi bitki maddeleri, boyalar ve kükürdün yanmasıyla meydana gelen havadan 2.2 kat ağır, sülfür kokulu bir gazdır. Bronşlardan başlayıp akciğere yayılan iltihaplanmaya ve hızlı ölüme sebep olur.

29

Kükürtlü Hidrojen (Hidrojen Sülfür) (H2S) Kauçuk ve yün yangınlarında meydana gelen havadan ağır, karbonmonoksitten daha zehirli, çürük yumurta kokusunda bir gazdır. Akrolin (Akrolik Aldehit) (C3H4) Havadan ağır, petrol ürünlürinin yanmasından meydana gelen ve milyonda on konsantrasyonu öldürücü olan bir gazdır. Fosgen (COCl2) Fosgen 8 C’de sıvılaşan, boğucu, kokulu, renksiz bir gazdır. Karbonik asidin asit klorürü ya da başka bir deyişle fosgen, suyla tepkimeye girerek hidrojen klorür ile karbondioksiti verir. Fosgen çok tepkin bir madde olması yüzünden solunduğunda aşırı ölçüde zehirleyicidir. Hemen tahriş edici etkiler gösötermemesine rağmen akciğer ödemine yol açar. Bu özelliğinden dolayı savaş gazı olarak kullanılır. Fosgenden ayrıca sanayide poliüretan üretiminde kullanılan izosiyanatların hazırlanmasında ve trifenilmetandan türeyen boyar maddelerin elde edilmesinde yararlanılır. Hidrojen Sülfit (HSO2) Kıl, yün, et, hayvan derisi gibi organik maddelerin az oksijenle yanmasından meydana gelir. Çürük yumurta kokusundadır. Havadaki konsantrasyonu % 0.2’nin üstüne çıkınca teneffüs edenlerin hislerini iptal eder. Bu özelliği ile büyük tehlikeler yaratır. Farkına varılmadığında çok sayıda ölüme neden olur.

Hidrojendioksit (HO2) Çok zehirli bir gazdır. Selüloznitrat, Amonyumnitrat ve organik nitratların yanması veya ayrışması neticesinde oluşur. Yangınlarda koyu kırmızı renginden anlaşılır. Bu gazı teneffüs edenlerde birkaç saat sonra ağrılar başlar. Birkaç gün içinde de ölüm meydana gelir. Karbondisülfür (CS2) Suni ipek ve suni yün sanayiinde, ayrıca haşerelerle mücadele sanayiinde kullanılmaktadır. Renksiz veya sarımtrak renkte, çürümüş turp gibi kokan bir sıvıdır. Buharları havadan 2.6 kat daha ağırdır. Kükürt karbonat bir sinir gazıdır. Teneffüs edilmesi halinde baş ağrısı, şuur bulanıklığı, baygınlık, solunum durması ve ölüm gibi tehlikeler yaratır (52). 7. Yangının Evreleri Bir yangın olayı başlaması ile bitimi arasındaki zaman diliminde değişik oluşum ve karakteristik yapı gösterir. Yangının evreleri olarak açıklanan bu olaylar beş grupta incelenir. 7.1. Hazırlık Evresi Yangın olayının başlama veya daha önceki halidir. Yanan halde atılan ya da düşen bir sigarının düştüğü yeri ısıtması, fazla güç çeken elektrik kablolarının ısınması ve hatta katı yanıcıların için için yanması hazırlık evresi için iyi birer örnektir. Hazırlık evresi yangını etkileyen faktörlere bağlı olarak birkaç dakika, birkaç saat, birkaç gün hatta birkaç hafta sürebildiği görülmüştür.

7.2. Alev Evresi Yangında ilk alevin görülmesi ile alev evresi başlar. Kondüksiyon, konveksiyon ve radlasyon ile yanan cisimden çıkan ısı yayılarak diğer yanıcı maddeleri tutuşturur. Yangının başladığı yerdeki koşullara bağlı olarak hızla veya yavaşça etrafa yayılır (53). Bu evrede yanıcı maddeler arasındaki mesafe fazla ve mekandaki hava yetersiz ise yangın kendiliğinden söner. Yangının yayılma hızına etkileyen en büyük etmen etrafta kolayca tutuşan ve çok ısı çıkaran malzemenin bulunmasıdır. Bu tür malzeme kendisi yanarken çıkardığı ısı ile kolay tutuşmayan diğer

30

malzemenin de tutuşmasına neden olur. Kapalı mahalde bulunan camların ısı etkisiyle kırılması temiz hava girmesine neden olacağından alevlerin beslenmesine neden olur. Camların kırılma ısısı 70-200 C arasında olup genellikle 100 C kabul edilir. Bu ısıya konutlarda 12-13 dakika gibi kısa sürede ulaşılır. Tabii ki ateş odağının cama yakınlığı bu sürenin de kısalmasına neden olur. Bu evrede genellikle yapılardaki eşyalar zarar görür. Bina strüktürü pek etkilenmez (54). Tutuşma koşulları mahalde bulunan malzeme türüne, yerleştirilme biçimine ve bazı etmenlere göre değişir. Tutuşma; yangında çıkan ısının değişmesine neden olur. Aşağıdaki şekil bir yangındaki sıcaklığın nasıl değiştiğini göstermektedir.

Şekil 11: Yangınlardaki sıcaklık değişimi (55)

Şekilde A-B olarak gösterilen aralıkta sıcaklık artışı çok yavaştır. Bu bölüme “Alev evresi” veya “büyüme evresi” denir. Bu evrede yangın kaynağına yakın olan malzemenin bile sıcaklığı azdır. B noktasında tutuşma ile birlikte yanma başlar, bu nedenle B evresine “yanma Evresi” denebilir ve bu zaman sürecinde sıcaklık birden bire hızla yükselir. Bu evrede başka tutuşmalar da görülür. Yanmadaki artış; üretilen ısının çevrede kaybedilen ısıya olduğu noktaya kadar sürer. Buradan itibaren sıcaklık düşmeye başlar. Şekilde C noktası olarak belirlenen andan itibaren “sönme evresi” başlar. Sönme evresinin önemli bir bölümünde de sıcaklık herhangi bir anda ek sorunlar çıkarabilecek kadar yüksektir. Sönöme eylemi tutuşmaya göre zaman olarak daha uzun bir zamanı içerir. Eğer yangın yerinde çökme, yeniden parlama, yeni malzemenin tutuşması gibi yeni bir durum ortaya çıkmazsa bir müddet sonra tamamen söner. Yangın sırasında varılacak en yüksek sıcaklık yanan malzemenin türüne bağlı olmakla beraber genelde rastlanan yangınlarda 1100 C’ı geçmez. Pratikte yanan malzeme yeknesak olmadığından ve düzgün yerleştirilmediğinden ara parlamalar, yıkılmalar, yüzeysel çökmeler vb. gibi nedenlerle yangınlardaki sıcaklık değişimi salınımlar gösterir ve bu teorik yapıdan farklı bir çok yapı ortaya çıkabilir. Yangın çıkma olasılığı bulunan yerlerdeki kişilerin bu evre içinde bulundukları yerden tehlikesiz bir yere gitmeleri için gerekecek süre bu evreden kısa olacak şekilde, yangın kapıları, merdivenleri vb. yerleştirilmelidir. Buna ek olarak kentteki itfaiye birimleri bu evre dolmadan yangın yerine yetişebilecek şekilde kent içine dağıtılmalıdır. İtfaiyenin tüm ekipleriyle kent içinde bir veya birkaç yere yerleştirilmeleri boyutları 10 km’yi geçen kentler için sakıncalıdır. Büyüme evresi boyunca ısınan malzemeden çıkan gazlar birikir ve bir süre sonra yanacak duruma gelir. Bu durum yangının hızını artıran bir etmendir. Özellikle gazların birden bire tutuşması yangının büyümesi sonucunu verir. Geniş hacimlerdeki yangınlar daha kolay ısı transferi olduğundan daha büyük olurlar ve hızlı gelişirler. Bu açıklamalardan sonra bir yangının büyümesini etkileyen etmenleri şöyle sıralayabiliriz:

Yangın yerindeki yanabilen malzemenin miktarı ve ölçüleri,

31

Yanabilecek malzemenin aralarındaki mesafeler, yani yerleştirilmeleri, Yangın yerinin ölçüleri ve biçimi, Yangın yerine hava girmesine yarayan açıklıkların büyüklüğü ve ölçüleri, Rüzgarın yönü ve hızı, Ortam sıcaklığı(56).

7.3. Genel Kavuşma Evresi

Genellikle kapalı yerler için daha önemli olan bu evrede mekandaki bütün maddeler yanar. Yani yangın her tarafı sarar. Yanıcı yüzeylerdeki bu artış ile ortam sıcaklığı yükselince kısa bir süre içinde olsa hava azalır. Buna karşılık karbonmonoksit (CO) en yüksek seviyesine ulaşır. Bu sırada kapı açılması, cam kırılması vb. nedenlerle temiz hava girişi olursa yangın patlamaya benzer bir gelişme gösterir. Flash-over olarak da adlandırılan bu evre özellikle küçük mekanlardaki ısı farklılığının ortadan kalktığı kısa bir süredir. Genellikle birkaç dakika sürer. Ancak 30 dakika kadar süren genel kavuşma evrelerine de rastlanılmaktadır. Büyük alanlarda bu evre oluşmadan (yanıcı maddelerin dağılımına göre) yangın bir bölümden diğer bir bölüme atlayarak sürebilir. Konut yangınının gelişiminin belirlenmesi için salon, yemek odası ve mutfak standart mobilyalarıyla yapılan bir deneyde, yangın yükü 434 MJ/m2 ile 700 MJ/m2 alınıp, yapı bileşenlerine bağlı olarak, yangından kaçış-kurtulma süreleri hesaplanmıştır. Tavan lifli malzemeden olduğunda, genel kavuşmanın alev almadan sadece 4 dakika sonra meydana geldiği; tavan 9 mm kalınlığında alçıdan yapıldığında, genel kavuşmanın 23 dakika sonra olduğu görülmüştür. Birinci deneyde, kaçış-kurtulma için kalan süre 7 dakika iken, ikinci deneyde bu süre 26 dakikaya yükselmiştir (57).

Yangın süresince havanın gerekli olduğu kesindir. Yanmanın olduğu hacimden genleşmiş sıcak gazlar dışarı çıkarken içeriye oksijeni bol hava girer. Bu olgu hava geçebilen her delik için geçerlidir. Hava deliklerinde bir tarafsız eksenin üzerinde sıcak hava hızla dışarıya çıkarken bunun altından daha ağır olan soğuk ve oksijeni bol hava içeriye girer. Aşağıdaki şekilde bu özellik görülmektedir.

Şekil 12: Yangın sırasında bir penceredeki gaz akımları (58)

32

Bu şeklin incelenmesinden de görüleceği gibi bir yangının kontrol altına alınabilmesi temelde bu gaz akımlarının kontrol altına alınabilmesine bağlıdır. İçeriye giren hava miktarı yanma hızını doğrudan etkileyeceğinden,

V’= H’ B Ʋ’m

Yazılabilir. Burada; V’ : İçeriye giren hava miktarını : Boşalma katsayısını H’ : Tarafsız eksenin altında kalan açıklığın yüksekliğini B : Pencerenin genişliğini

Ʋ’m : İçeriye giren havanın ortalama hızını

Göstermektedir. Eğer L; 1 kg odunun yanması için gereken hava miktarı ise, yanma oranı R, aşağıdaki gibi yazılabilir.

R= L

BH ' =

L

V '

Ortalama gaz hızı olan Ʋ’m ise Bernoulli Teoremi uygulanarak hesaplandığında,

V’ = ñ

ñ-ñ'2

3

2gh

Olarak bulunur. Bütün değerler yerine konulduğunda,

R = CA H olarak basitleştirilebilir.

Burada; C : Sabit bir sayıyı A : H.B çarpımı olarak alanı Göstermektedir. Denemeler sonucunda C katsayısının 5.0 ile 6.2 arasında değiştiği bulunmuştur. Yanma oranı, duvarda kullanılan malzemelerin özellikleri, açıklıkların ölçüleri gibi diğer etmenlerle beraber yangındaki sıcaklığı tanımlayan esas etmendir (59). 7.4. Sürekli Yanma Evresi Yangında sıcaklığın en üstlere yükseldiği ve şiddetli ısının yayıldığı evredir. Bu evrede açık alanlardaki yangın şiddeti had safhada sürerken tüm yapılarda yapı elemanlare büyük zarar görerek direncini kaybeder ve yok olur. Keza alevlerin kapı ve pencerelerden taşarak yanma gazları ile diğer bölümlere bu evrede taşınır.

33

Yangınların gelişmeleri birbirinden çok farklı olduğundan yangınların ciddiyetini tanımlayacak bir etmen bulmak zor olmaktadır. Örneğin; bir metrekaresinde 50 kg odun veya eşdeğeri yanıcı madde bulunan bir odada çıkan bir saatlik bir yangında sıcaklık ilk 20 dakikadan sonra 800 ºC’a, 40 dakikadan sonra 880 ºC’a ve 60 dakikadan sonra 920 ºC’a ulaşmaktadır. Bazı yangınlarda duvarda kullanılan malzemenin değişik olması ve hava giren açıklıkların ölçülerinin ve yerlerinin farklı olması bu koşulları kolayca değiştirebilir. Yanma oranı’nın değiştirebildiği zaman yangının etkisi de farklı olacaktır. Bu nedenle, hava akımını kontrol ederek yangını kontrol edebilme

W

HA

oranına bağlı olacaktır. Burada; A: Pencere alanlarını, H: Pencere yüksekliğini, W: Yüzey alanların yanıcı madde içeriğini göstermektedir. Yangını kontrol edebilme oranı denilen bu bağıntının incelenmesi sonunda, içinde, ahşap bir masa varken yangını kontrol altına alabildiğimiz bir odadaki ahşap masa sayısı artırılacak olursa, yukarıda bahsedilen oran azalacağından yangının kontrol edilebilme oranı düşecek yanı yangının ciddiyeti artacaktır. Bütün bu hesaplamalar bir yapı bölümündeki ısı dengesine bağlı olduğundan bu konuya kısaca değinmekte yarar vardır.

Şekil 13: Yangın sırasında ısı dengesi (60) Bir yangın süresince ortaya çıkan ısının iki kaynağı vardır. Bunun birincisi yanmakta olan malzemenin çıkardığı ısı, diğeri ise içeriye giren taze havanın ısısıdır. Buna karşılık ısı kayıpları, duvarların çektiği ısı, gazların ısınması, ışınım, konveksiyon ve kondüksiyon yoluyla olur. Kazancın kayıplara eşit olması zorunlu olduğundan, Q hava + Q yanma = Q gaz + Q ışınım + Q Y gaz + Q duvar

34

Yazılabilir. Görülüyor ki duvarların etkisi yangında önemli bir rol oynamaktadır. Duvar malzemesinin ısıya karşı davranışı yangını olasılığını önemli oranda etkimektedir.

Yangın sırasında ortaya çıkan sıcaklık, yukarıda anlatılan ısının sonucudur. Isıya etkiyen etmen çok fazla olduğundan sıcaklığın hesabı basit olmamaktadır. Bu tür yaklaşımlar için iki önemli formül vardır. Bunların birincisi F0 ile gösterilen sıcaklık etmeni olup,

F0 = TA

HA

Şeklinde yazılmaktadır. Bu bağlantıda; A: Pencere alanlarını, H: Pencere yüksekliğini, AT : Yapı bölümünün toplam alanıdır. İkinci bağıntı yangın süresi için verilmektedir ve aşağıdaki gibidir.

T = W.Y = HA

AW döşöşe

.330

. (Saat)

Bu bağlantıda; W : Toplam yanıcı malzemenin odun türünden eşdeğeri olup, bunun birim alana düşeni hesapta kullanılmaktadır. Y : Yangın süresi etmenidir. Birimi ise m2 h/kg’dır. Bu tür hesapları yapmak üzere pek çok bağıntı verilmiştir. Burada kullanılan bağıntı T.T. Lie tarafından verilen bağıntıdır (61). Yangın sırasındaki sıcaklık ise aşağıdaki eğriden elde edilebilir.

35

Şekil 14: Havalanmalı yangınlarda yangın süresi ile sıcaklık ilişkisi (62)

Sönme sırasındaki sıcaklık azalması 1 saatten az süren yangınlarda dakikada 10 ºC, 1 saatten daha uzun süren yangınlarda 7 ºC olarak kabul edilebilir. Örnek problem: Pencere alanı 1.67 m2 olan bir odanın pencere yüksekliği 1.8 m’dir. Binanın bu bölümünün iç alanı 48 m2’dir. Yangın yükü döşemenin birim alanı başına 100 kg olduğuna göre sıcaklık ve yangın süresi ne olur?

F0 = TA

HA. =

48

8.1.67.1 = 0.047 m1/2

T = 8.1.67.1.330

9.100 = 1.22 saat

Bu değerler bilindiğine göre Şekil : 16 yardımıyla sıcaklığın 900 ºC’a kadar yükselebileceği ve sürenin 1.22 saat olduğu hesaplanabilir. Yangın süresi 1 saatten fazla olduğundan sönme hızı dakikada 7 ºC’dir. Yangın yükü denilen faktör kısaca yapı bölümündeki yanmaya uygun malzemenin tümüdür. Bu tür malzeme miktarı arttıkça yapının yangın yükü artar 7.5. Sönme Evresi Önce sıcaklık yükselmesinin yavaş yavaş durduğu, sonra söndürücü madde etkisi veya yanıcı madde azalmasıyla sıcaklığın düşmeye başladığı, alev boylarının küçülerek kaybolduğu evredir. Sıcaklığın yavaş yavaş düşmesi yapı elemanlarındaki tahribatın bu evrede de sürmesine neden olur. Bazen sönmek üzere olan yangında, yapının veya yangını çevreleyen yapı kısımlarının yıkılması ile yangının diğer alanlara yayılmasının gerçekleştiği görülmüştür. Böyle hallerde aynı evrelerin yeniden meydana gelmesi kaçınılmazdır. Ancak yangın savunma ekiplerinin müdahalesi ile yangın, bazı evreleri oluşmadan söndürülebilir. Arzu edilende bu müdahaledir

36