BÜYÜK ENDÜSTRİYEL KAZALAR RİSK DEĞERLENDİRMESİ VE MODELLEME ÇALIŞMALARI Prof. Dr. Mehmet Çakmak
Kantitatif Risk Analizi Stepleri: Tehlikelinin belirlenmesi Sonuçların değerlendirilmesi Frekansın değerlendirilmesi Riskin ortaya koyulması Riskin tipine bağlı olarak ikinci ve üçüncu stepleri farklı olarak yorumlanarak çözümlenebilir. Ör: Kimyasala maruz kalınan bir olay için yapılan QRA de bu stepler toksisite değerlendirmesi ve maruz kalma değerlendirmesi olarak adlandırılabilir. Ancak adı değişik olsa da yine sonuçlar ve frekansların çözümlendiği bir çalışmadır.
IDENTIFY ALL POTENTIAL HAZARDS ( HAZID ) Qualitative Screening MAJOR HAZARDS - Credible Events - Can cause Fatalities OR - Can cause Significant Damage to Plant FREQUENCY ASSESSMENT Leak Frequency Ignition Probability Safety Systems Etc DERIVATION OF RISK Fatalities CONSEQUENCE ASSESSMENT COMPARISON OF FATALITY RISK LEVELS WITH ACCEPTANCE CRITERIA Thermal Radiation Levels Explosion Overpressures Toxic Dispersions Plant FERM LAYOUT ETC. INTOLERABLE Unacceptable - Fundamental Improvements required ALARP Investigate alternatives and ensure all hazards are reduced as far as is reasonably practicable - Hierarchy of Control NEGLIGIBLE Acceptable - Maintain Normal Precautions
QRA in amacı risklerin kantitatif olarak belirlenerek objektif olarak karşılaştırma yapılabilmesi ve kontrol önlemlerinin alınmasıdır. Genel Metodoloji QRA potansiyel büyük kazalar ile ilgilenir. Bu kazaları, kaza sonucunda oluşacak ölüm ve tesis hasarı olarak tanımlar. Bu sebeple ilk önce tehlikeler kalitatif olarak ayırt edilmelidir ve azaltılmalıdır.
Genel Metodoloji Kazaların Belirlenmesi En etkili araç olayların tecrübeye dayalı hayal gücü ile tesisler özelinde ortaya koyulmasıdır. Bu sebeple tesis yetkilileri ve çalışmayı hazırlayacak olan birimin etkin bir şekilde birlikte çalışması gerekmektedir. Tepe Olayların Azaltılması Kazalar belirlendikten sonra büyük kaza riski teşkil etmeyen elenmelidir. Kaza Senaryolarının Oluşturulması Olay ağaçları ve hata ağaçları kullanılarak kaza senaryoları oluşturulmalıdır.
Olasılıkların tahmin edilmesi Olay ağaçlarındaki olasılıkların ve frekansların belirlenmesi tarihi verilerin istatistiksel olarak incelenmesi ile yapılır. İstatistiki veriler mevcut değil ise en iyi tahmin yapmak için uzman görüşleri dikkate alınır. Sonuçların belirlenmesi Sonuçların belirlenmesi modelleme çalışmaları yardımı ile yapılır. Potansiyel kaybın hesaplanması Frekans ve sonuç her bir senaryo için belirlendikten sonra yine her bir senaryo için frekans ve sonuçlar birlikte analiz edilerek potansiyel kayıplar belirlenir. ALARP ın incelenmesi Risklerin mümkün olan en düşük seviyeye getirildiğinin yansıtılması gerekmektedir.
ALARP As low as reasonably practicable Riskin kuantifikasyonu bir mühendislik çalışmasıdır Ancak ALARP ın değerlendirilmesi bir yönetimsel faaliyettir.
Senaryoların Oluşturulması Hidrokarbon olayları A = 0.475 x R x t where: A = leak area (m 2 ) R = pipe radius (m) t = pipe wall thickness (m) Proses Döküntüleri Equipment Total Freq. Percentage in Hole Size Range Item (per item < 10 mm 10 50 > 50 mm per year) mm Compressor 1.4 x 10-2 93% 6% 1% Heat exchanger (HC in 1.5 x 10-4 89% 11% shell) Heat exchanger (HC in 1.3 x 10-5 89% 11% tube) Pressure vessel 1.5 x 10-4 89% 11% Pump, centrifugal 1.7 x 10-2 82% 14% 4% Pump, reciprocating 0.31 83% 15.99% 0.01%
Equipment Total Freq. Percentage in Hole Size Range Gömülü borular için hata frekansı 3.5E-03 / km-yıl Item (per year) < 0.1 d 0.1-0.2 d > 0.2 d Flanged joint 8.8 x 10-5 96% 4% Instrument fitting 4.7 x 10-4 13% 7% 80% Valve 2.3 x 10-4 88% 6% 6% Piping d < 3 7.0 x 10-5 per metre 60% 25% 15% 3 < d < 11 3.6 x 10-5 per metre 60% 25% 15% d > 11 2.7 x 10-5 per metre 60% 25% 15%
Tutuşma Olasılıkları Akım elektriği Elektrikli ekipmanlar, kablolar Statik elektrik Sıcak yüzeyler Açıktaki alevler sigara Çarpma katı yüzeylerin birbirine çarpması, metal metal etkileşimi kıvılcım oluşturabilir
Ani Tutuşma (Immediate Ignition) Ani tutuşma genellikle çarpma olaylarında görülür (bu şekilde kıvılcımlar oluşur) Ani tutuşmalar personelin yangın çıkmadan önce kaçmasını engeller. Gecikmeli Tutuşma (Delayed Ignition) Gaz bulutlarının bir tutuşma kaynağına doğru sürüklenmesi ile olur. Bu tip tutuşmalar öncesinde personelin kaçması için yeterli vakit mevcuttur. Gecikmeli Tutuşma Olasılığının belirlenmesinde önemli faktörler - Sızan madde (Genelde gazlar, sıvılardan tutuşmaya daha yatkındırlar) - Bulutun büyüklüğü (Büyük bulutlar gecikmeli tutuşmaya daha yatkındırlar) - Sızıntı süresi - Bulutun yeri - Tutuşma kaynaklarının sayısı
Pozitif Olay Ağacının Güçlü ve Zayıf Yönleri Kazayı müteakiben oluşan olayların zincirleme bir şekilde yansıda incelenebilmesi Bariyerler ve bu bariyerlerin aktive edilme sırasının yansıda incelenmesi Yeni ve gelişmiş prosedürler ve güvenlik fonksiyonlarının incelenmesi hususunda güzel bir değerlendirmedir. Negatif Olay ağacının oluşturulması hususunda herhangi bir standart yoktur. Her bir analizde sadece bir başlangıç olayı değerlendirilebilir. Olay ağacı yapılan ihmaller konusunda yansıda herhangi bir bilgi sunmamaktadır.
Riskin Tolere Edilebilirliği Risk of Fatality / year Cause of Risk 1 in 1000 1 x 10-3 Risk of death in high risk groups within relatively risky industries, e.g. mining 1 in 10,000 1 x 10-4 General risk of death in traffic accident (UK) 1 in 100,000 1 x 10-5 Risk of death in an accident at work in the very safest parts of industry 1 in 1 million 1 x 10-6 General risk of death in a fire or explosion from gas at home 1 in 10 million 1 x 10-7 Risk of death by being struck by lightning
10-6 10-5 FACILITY 3x10-7 No Development Possible Industrial Zoning Possible Housing Probability of receiving a dangerous dose (i.e. major accidents only - fire, explosion, toxic) Unrestricted Land Use
Probit Etkinin şiddetine bağlı olarak ölümcül olma yüzdesi Termal Radyasyon İçin Probit
Basınç Artışı Probit Chlorine için Probit
MODEL KULLANARAK KAZA SONUÇLARININ TAHMİN EDİLMESİ
N-BUTANE ÖRNEĞİ