BAYRAMPAŞA YANGINI-TOZ PATLAMALARI – IEC 60079-10-2 STANDARDI NEREDEYSE HİÇ İŞE YARAMIYOR!

Mustafa Bağan
TKSD Genel Sekreteri

A-GİRİŞ
“Esenyurtta Plastik fabrikasında patlama : 1 ölü, 6 yaralı – Hürriyet-28 Haziran 2014”
“Son dakika haberi : Bayrampaşa’da yangın büyüyor, Bölgedeki okullar tatil edildi-Milliyet- 22 Kasım 2016”
Her iki yangının nedenleri arasında hemen ilk akla gelen şey “Elektrik kontağı”dır. Kimsenin aklına toz yangını veya patlaması olduğu nedense gelmemektedir. Evet ortamın tutuşmasına “elektrik kontağı” neden olmuş olabilir ancak kontaktan önce yanıcı veya patlayıcı bir ortam var mıydı diye? Genellikle kimse sorgulamaz. Oysaki bilindiği gibi genellikle plastik maddeler yanıcı olup askıdaki tozları yeterli konsantrasyona ulaşması halinde yanıcı veya patlayıcı olabilmektedir. Yanıcı maddelerin bulunduğu ortamlar için Çalışanların Patlayıcı Ortamların Tehlikelerinden Korunması Hakkında yönetmelik (R.G. 30.04.2013 – 28633) “patlamadan korunma dokümanı” hazırlanmasını istemektedir. Bu dokümanı yanıcı tozlara göre de hazırlayabilmek için hangi metotlar kullanılabilir?
Bilindiği gibi patlayıcı ortamların (ATEX) belirlenmesinde gaz ve buharlar için kullanılan IEC 60079-1-10 ve tozlar için kullanılan IEC 60079-10-2 [1] standartları 2015 yılında güncellenmiştir. Gaz ve buharlar için bazı eksiklikler olmasına rağmen ortam hesaplamaları için açıklık getirilmiştir. Ancak toz için güncelleştirilen standart için aynı şeyi söylemek mümkün değildir. Tozlar hakkındaki standart daha önceki versiyonlarında olduğu gibi gene genel kavramları vermekte ve alan hesaplamaları hakkında herhangi bir metot önermemektedir.
Bu yazıyı kaleme almaktaki asıl maksadım bir tartışma ortamı yaratmaktır. Nedeni de her zaman olduğu gibi kural koyucu bir kural koyup uygulanmasını ister ancak uyulması gereken kriterlerin teknik olarak bulunması için de hiçbir yol göstermez. Bu tartışma sonucunda yanıcı tozların bulundukları ortamlar için umarım bir yol gösterici metne ulaşırız.
Tozların patlayıcı ortam yaratabilmeleri için aşağıdaki unsurların oluşmasının gerektiği hepimizce malumdur:
1- Yanıcı tozun varlığı
2-Yeterli konsantrasyonda havadaki dağılımı
3-Yeterli konsantrasyonda oksitleyici madde

1- Yanıcı tozun varlığı
Tozların yanıcı olup olmadığını belirlemek için kullanılan birçok uluslararası test metotları vardır. Örneğin Birleşmiş Milletlerin yayımladığı “Recommendations on the Transport of Dangerous Goods – Manual of Tests and Criteria” test metotları “Maddelerin ve Karışımların Sınıflandırılması, Etiketlenmesi ve Ambalajlanması Hakkında Yönetmelik” tarafından da önerilmektedir.
Pratik açıdan bakıldığında en kolay yol Güvenlik Bilgi Formundaki (GBF) bilgilerden faydalanmaktır. Güvenlik Bilgi Formunun 2. No’lu başlığı (2. ZARARLILIK TANIMLANMASI) zararlılıklara ait bilgileri vermektedir. Burada tozun yanıcı olup olmadığı belirlenebilir. Örneğin “Alevlenir katı kategori 1 veya 2; H228” gibi. Aşağıdaki özelliğe sahip katılar muhtemel toz patlamalarına neden olabilmektedir.
H228 : Alevlenir katı
H240: Isıtma patlamaya yol açabilir.
H241: Isıtma yangına veya patlamaya yol açabilir.
H242: Isıtma yangına yol açabilir.
H250: Hava ile temas ettiğinde ani yangınlara yol açabilir.
H251: Kendiliğinden ısınır; alev alabilir.
H252: Büyük miktarlarda kendiliğinden ısınır; yangına yol açabilir.

GBF’nin 2 No’lu bölümünde yanıcılık için herhangi bir sınıflandırma olmayabilir. Ancak özellikle 5 No’lu başlıkta “5. YANGINLA MÜCADELE ÖNLEMLERİ” altında “hava ile patlayıcı karışım oluşturabilir” ifadesine rastlanabilir. Örneğin polietilenin GBF’sinde 2 No’lu başlık altında yanıcılık özelliğine ait bilgi yoktur ancak 5.No’lu başlıkta bu ifade verilmektedir.

2- Tozun havada yeterli konsantrasyonda dağılımı
(MEC)
Tozların patlayıcı ortam yaratabilmeleri için havada askıda belirli bir konsantrasyonda bulunması gerekmektedir. Bu konsantrasyon sınırına ait bilgiler test ile belirlenebilir veya eğer varsa Güvenlik Bilgi Formunun 9 no’lu (9. FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLER ) başlığı altında verilebilir. Ya da literatür taramalarından (örneğin GESTIS-DUST-EX, ayrıca bu web tabanında Kst, MIE gibi veriler de mevcuttur. Diğer bir örnek Data_From_Echoff_Book. Bu örnekte oldukça geniş, laboratuarda yapılmış deneylerin sonuçları verilmektedir.) bulunabilir.

3- Yeterli konsantrasyonda oksitleyici madde
Hava (oksijen), işletmelerin her yerinde (özel koşullar hariç) bulunabilmektedir. Patlayıcı ortamın oluşmasında en zor engellenebilecek olan unsurdur.

B-ÖNERİLER

1. Genel Yaklaşım
Yanıcı toz ile çalışan işletmelerde genellikle prosesin dışında tozlu ortam oluşmaktadır. Toz hem askıda bulunabilmekte hem de yerde tabaka oluşturabilmektedir. Bu tozun tehlikeli miktara ulaşmasını belirleyebilmek için NFPA 654: 2017’[2] yol göstermektedir. Buna göre önerilen yöntemler aşağıda verilmektedir:
a-Toz tabakası derinliği kriteri
b-Kütle metodu A
c-Kütle metodu B
d-Risk değerlendirmesi

a-Toz tabakası kriteri
Standart proses dışında bulunabilecek toz tabakası derinliğini aşağıdaki formülle hesaplanmasını öneriyor :
LD (inç) = (1/32 in)(75 lb/ft2) / BD
LD : Tabaka derinliği (in)
BD: Kütle yoğunluğu (lb/ft3)
1/32 inç : 0,8 mm
75 lb/ft3 : 1200 kg/m3

Aşağıdaki koşullardan herhangi biri oluşuyorsa Toz patlaması veya flash yangını tehlikesi vardır :
1) Ayrılmamış toplam alanda birikmiş tozun derinliği (LD) toplam alanının % 5’inde tabaka kriterini geçiyorsa,
2) Ayrılmamış alanda birikmiş tozun derinliği (LD) 1000 ft2 (92,9 m2)’den fazla bir alanda tabaka kriterini geçiyorsa,
3) Ayrılmamış alanda, toz birikimin toplam hacmi, tabaka kriteri ile taban alanının %5’inin çarpılması ile elde edilen hacimden büyükse,
4) Ayrılmamış alanda, toz birikimin toplam hacmi, tabaka kriteri ile 1000 ft2 (92,9 m) çapılması ile elde edilen hacimden büyükse,

Örnek (NFPA 654’ten alınmıştır):
Bir tesiste prosesin dışında bir çok alanda toz birikimi vardır. Toplam alan 350 ft X 150 ft’dir.
a) Asma kat : alan – 15 ft X 100 ft -1/2 in. toz tabakası derinliği
b) Doğu taraftaki alan : alan -50 ftX150 ft – 1/8 in. toz tabakası derinliği
c) Batı taraftaki alan : alan – 15 ft X 10 ft – 1 ½ in. toz tabakası derinliği
Toz kütle yoğunluğu : 2lb/ft3
Toplam taban alan : 350ft X 150 ft = 52.500 ft2 (Not: asma katın alanı toplam alanı büyütmez)

1- Derinlik kriterinin uygulanması:
LD = (1/32 in. X 75 lb/ft3) /2 lb/ft3 = 1,17 in.
2- Müsaade edilen toz hacminin hesaplanması
Toplam alandaki tozun hacminin belirlenmesi için alan olarak 1000 ft2 alınır. Çünkü toplam alan 1000 ft2 ‘yi geçmektedir (toplam 20.000 ft2’den fazla alan için de 1000 ft2 kullanılıyor).

Müsaade edilen azami toz hacmi = 1000 ft2 X 1,17 / (1ft/12in) = 97,5 ft3

Mevcut toz hacimlerinin belirlenmesi
a) Asma kattaki toz hacmi : 1500 ft2 X ½ in. /(1ft/12in) = 62,5 ft3
b) Doğu taraftaki toz hacmi : 7500 ft2 X 1/8 (1ft/12in) = 78,13 ft3
c) Batı taraftaki toz hacmi : 150 ft2 X 1 ½ (1ft/12in) = 18,75 ft3

Mevcut toplam toz hacmi = 62,5 + 78,13 + 18,75 = 159, 4 ft3> 97,5 ft3 olduğundan patlama riski vardır.

Toz tabakası derinliğine göre aşağıdaki sınıflandırma (A.B.D. normlarına göre) önerilmektedir.
b- Ortamda bulunan toz miktarı patlayıcı ortam oluşturabilir mi?

Kütle A metodu
NFPA 654’e göre patlamaya neden olabilecek proses ekipmanları dışındaki toz miktarı aşağıdaki formüle göre bulunur:

M basic – exp = 0,004 X A floor X H (NFPA 654, 6.1.3.1)
Mbasic-exp: Binanın hasar görme kriterine dayalı toz kütlesi (kg)
Afloor: Alanın yüzeyi (m2) veya 2.000 m2
H: En düşük tavan yüksekliği veya 12 m

Örnek :

M basic – exp = 0,004 X A floor X H
= 0,004 X 1000 X 9,5 = 38 kg

Demek ki ortamda proses dışında en az 38 kg ağırlığında toz bulunması halinde patlayıcı ortam oluşma ihtimali vardır.

Kütle B Metodu
Kütle B metodunda şu denklem kullanılmaktadır.
Mexp = Bina hasar kriterine göre eşik toz kütlesi (kg)
Pes= NFPA 68’e göre hesaplanmış, yapının en zayıf elemanın dayanma basıncı (bar g)
DLF= NFPA 68’e göre hesaplanmış dinamik yük faktörü
Cw= ASTM E1226,’e göre ölçülmüş maksimum basıncı sağlayacak toz konsantrasyonu (kg/m3)
Pmax=ASTM E1226’e göre örnek toz üzerinde ölçülmüş maksimum basınç
Afloor=Alanın yüzeyi (m2)
H =Bölümün tavan yüksekliği(m).
ηD =Tozların sürükleme oranı

• Dinamik yük faktörü olmaması halinde DLF = 1.5en kötü senaryo olarak kullanılabilir.
• (ηD) faktörü 0,25 ila 1 arasında kullanılabilir

Örnek :
Bina çelik konstrüksiyondan yapılmıştır .
Kolonun dayanma basıncı = 0.036 bar (75 lb/ft2)
Kiriş =0.017 bar (35 lb/ft2) iç basınca basınca dayanıklı .
KSt = 150 bar-m/s
Pmax = 7 bar
Cw = 0.60 kg/m3
DLF = 1,5 (NFPA 68’e göre)
ηD = 0,25
Pes = 0,036 bar
P = 0,05

Yukarıdaki örnekte verilen alanın patlayıcı ortama neden olabilecek sınır değeri 78 kg’dır.

d- Risk değerlendirmesi
Risk değerlendirmesi mevcut birçok metot aracılığı ile gerçekleşebilir.

C-SONUÇ
Yukarıda NFPA standardından faydalanılarak verilen örnek ve öneriler bir yöntem olarak kullanılabilir. Burada en önemli sorun hesaplama sonucu elde edilen toz miktarlarını neye göre kıyaslamamız gerekecek? Bence burada en önemli kaynak İşçi Sağlığı ve Güvenliği (İSG) için tesiste yapılan ortam ölçümleridir. Yeterli midir? Hayır. Çünkü yapılan İSG ölçümleri sadece çalışanın nefes alma bölgesini örneklemektedir. Oysaki bu alanın dışındaki askıda madde miktarı değişik olabilir. Onun dışındaki alanlarda da özellikle kuytu alanlarda hem toz tabakası kalınlığı hem de askıdaki toz miktarı ölçülmelidir. Yapılan bu ölçümlerle hesaplama sonuçları mukayese edilerek bu miktarlara ulaşmamak için iyi bir temizlik programı da düzenlenebilir.

Kaynakça :
[1] TSE, Patlayıcı ortamlar- Bölüm 10-2: Tehlikeli bölgelerin sınıflandırılması-Yanıcı toz atmosferler(IEC 60079-10-2:2015)
[2] NFPA, NFPA 654 Standard forthe Prevention of Fire and Dust Explosions from the Manufacturing, Processing, and Handling of Combustible Particulate Solids:2017-Ocak 2017