Patlamadan Koruyucu Sistemler yazı serimizin üçüncüsünde yeni oluşmuş bir patlamayı tamamen bastırmaya ve etkisini sınırlandırmaya yönelik olarak tasarlanan Patlamayı Bastırma Sistemlerini ele alıyoruz.
Patlamayı Bastırma Sistemleri
Patlamayı bastırmak aslında patlama sonrası oluşan yangını söndürmek olarak da yorumlanabilir. Buradaki terminolojideki nüans patlama olayının çok hızlı gerçekleşen bir yanma olmasından ileri gelmektedir.
Dolayısıyla Patlamayı Bastırma Sistemleri’nde “reaksiyon süresi” çok önemlidir ve bu sistemler konvansiyonel yangın söndürme araçlarından farklılıklar içermektedir.
2014/34/AB Direktifine uyumlaştırılan ve 30.6.2016’da yürürlüğe giren Muhtemel Patlayıcı Ortamda Kullanılan Teçhizat ve Koruyucu Sistemler ile İlgili Yönetmelik Ek-2’ye göre Patlamayı Bastırma Sistemleri aşağıdaki biçimde tanımlanmıştır:
“ 3.1.6. Patlamayı bastırma sistemleri
Patlamayı bastırma sistemleri, azami basınç artış oranını ve azami patlama basıncını gerektiği şekilde dikkate alınarak, bir olay vukuunda yeni başlamış bir patlamaya mümkün olan en erken aşamada tepki verecek ve en etkili şekilde durduracak şekilde planlanmalı ve tasarlanmalıdır. “
Patlamayı bastırma kapalı bir kaptaki yanmanın başlangıç safhasında algılanarak sınırlandırılması ve tahrip edici bir basınca ulaşmasının engellenmesidir.(TS EN 14373- Patlamayı baskılayıcı sistemler)
Patlama basıncı tehlikeli seviyeye çıkmadan önce ve mümkün olan en kısa zaman dilimi içerisinde ekipman içindeki yanma algılanır ve içeri patlama bastırıcı ajan (suppresant) enjekte edilir. Patlamayı bastırmak için kullanılan maddeler ya yanma ile oluşan zincirleme reaksiyonu ketleyici ya da yanma ile oluşan ısı enerjisini soğurarak yanmanın yayılmasını engelleyici rol oynamaktadırlar.
Patlamanın yayılmasını önlemek için kullanılan bir tasarım önlemi: Tank içi alev borudan yayılmaya başlayınca yükselen sıcaklık algılanıyor ve bastırıcı ajan boru içine enjekte edilerek patlamayı izole ediyor.
Bir patlama bastırma sistemi bir dedektör, kontrol paneli ve bastırıcı maddenin içinde bulunduğu basınçlı kaptan oluşur.
Dedektör yanmanın başlangıcındaki yayılmaya 1 ms ve altında bir sürede algılama yeteneğine sahip olmalıdır.
Dedektör sinyalini işleyen kontrol paneli patlama bastırıcı haznedeki diski açar ve söndürme ajanı yanan bölgeye enjekte edilir.
Bu noktada patlama bastırıcı sistemlerin en efektif olarak toz yangınlarında kullanıldığına dikkat çekmek istiyorum. Bu yöntemin metal tozu yangınlarında etkisinin sınırlı olduğuna dair çeşitli yayınlar vardır. (Suppression of Metal Dust Explosions”, British Material Handling Board Report,1988)
Resim 18: Boru hattı üzerinde bir kıvılcım dedektörü
Boru hatlarında akan bir toz materyaldeki kıvılcım algılayan ve bir patlama bastırma sistemine uyarı göndererek patlamayı izole eden sistemlerdir
Bir patlamanın “bastırılması” demek ekipman içinde oluşabilecek maksimum basıncın (Pmax) ekipman mukavemet sınırının altına düşürülmüş bir basınca (Pred) indirgenmesi demektir.(Şekil 1)
Bu indirgenmiş basınç (Pred) genellikle 0,2 ila 1 bar arasındadır.
Şekil 1 de gösterilen 1 nolu nokta yanmanın algılanıp patlama bastırma sisteminin aktive olduğu noktayı,3 nolu eğri ise bastırma işlemi esnasındaki basıncın zamanla değişimini göstermektedir.
2 Numaralı eğri ise patlamanın bastırılmadığı durumu ifade etmektedir.
Resim 19 Patlama bastırma süreci (Y-basınç,X-zaman),Kaynak: TS EN 14373
Patlamayı bastırıcı ajanlar aslında bize hiç de yabancı olmayan yangın söndürme maddeleridir ve bunlar kimyasallar (halon alternatifi gazlar),su ve sodyum bikarbonat, monoamonyum fosfat vb. yangın söndürme tozlarıdır.
Patlama bastırma sistemleri en çok patlama tahliyesinin olanaksız olduğu ve tahliye edilecek güvenli bölgenin mevcut olmadığı iç mekanlarda kullanılır.
Patlama bastırma sisteminin etkinliği aşağıdaki etmenlere bağlıdır:
- Patlayıcı ortamın fiziksel özellikleri (patlama hacmi,patlayıcı maddelerin karakteristikleri, sıcaklık, yanma hızı, patlama basıncı…)
- Bastırıcı ajanın özellikleri (tip, miktar ve etkinlik)
- Bastırma sisteminin özellikleri (reaksiyon süresi, basınç,çap, bastırma cihazı sayısı vb.)
Patlama bastırma sistemlerinde sıklıkla optik veya basınca duyarlı dedektörler kullanılır.
Optik algılayıcılarda genellikle atmosfere açık ve toz yoğunluğunun algılama kalitesini etkilemeyeceği ekipmanlar tercih edilir.
Basınca duyarlı dedektörler ise önceden set edilmiş bir basınçta bastırma sistemine sinyal gönderen ve genellikle kapalı kaplarda tercih edilen enstrümanlardır.
Bastırıcı ise önceden basınçlandırılmış bir tüp içine konmuş yangın söndürme materyalidir.
Bu materyal patlayıcı atmosferi oluşturan kimyasallar ile uyumlu olmalı, toksik etkisi bulunmamalı, kolay temizlenebilmeli ve çevreye zarar vermemelidir.
Sistemin üçüncü önemli bileşeni olan bastırma sistemi (tüp) ise bastırma materyalini en kısa sürede boşaltacak şekilde tasarlanmalı ve en kısa zamanda içerdiği materyalin tamamını boşaltacak kadar hızlı olmalıdır. Bu nedenle bu cihazlara Yüksek Hızla Boşaltan Bastırıcı (High Rate Discharge Suppressor) ismi verilmiştir. Patlama sonucu oluşan basınç genellikle en tehlikeli seviyeye 50 ms’nin altında ulaşmaktadır.
Bu nedenle patlamayı bastıracak kimyasal maddenin bu sürenin çok daha altında olacak şekilde (örneğin birkaç milisaniye) tankın içine enjekte edilmesi gerekir.
Aşağıda bir HRD bastırma sisteminin aktivasyon aşamaları açıklanmıştır:
- Tank içinde ateşlemenin oluşumu
- Patlamanın algılanması
- HRD Cihazının aktive olması
- Tank içi basıncın azalması
- Patlamanın bastırılması
Resim 20 Bir HRD Sistemin çalışması esnasında zamana bağlı olarak basınç sınırlandırılması Kaynak: Reinische Feuerschutz GmbH
Kombine sistemler (tahliye+bastırma+izolasyon)
Birçok ekipmanın birbirine çeşitli yollarla bağlı olduğu tesislerde genellikle bahsi geçen tüm sistemler kombine olarak kullanılmaktadır.
Aşağıda verilen örnekte bu sistemlerin kombine kullanımı açıklanmıştır:
- Silo ve siloya mal taşıyan konveyörde patlama tahliye kapakları
- Proses tankında patlama bastırma sistemi
- Proses tankı ve toz toplama sistemi arasında izolasyon valfi
- Toz toplama sisteminde alev sızdırmaz tahliye
Resim 21: Patlama önleyici kombine bir sistem
Böylece yazı serimizin üçüncü bölümünü tamamlamış oluyoruz.
Dördüncü ve son bölümde Patlamaya Dayanıklı Tasarım konusuna giriş yapacağız.
Tüm çalışma hayatımız patlamasız ve yangınsız olsun…
