YANMA VE YANGIN KAVRAMLARI İÇİNDEKİLER Giriş Yanma Yanma Koşulları Yanma Türleri Gaz Yakıtlar Yakıtlar Yangınla İlgili Kavramlar YANMA VE YANGIN Doç. Dr. Kemal ÇOMAKLI HEDEFLER Bu üniteyi çalıştıktan sonra; Yanma hakkında bilgi edinebilecek, Yakıt türlerini anlayabilecek, Yanmadan kaynaklanan yangınlar ve yangınla ilgili kavramları öğrenebileceksiniz. ÜNİTE 1
GİRİŞ Enerji kullanımı günümüzün en önemli sorunlarının başında gelmektedir. Enerji deyince aklımıza yakıtlar ve yanma gelmektedir. Çünkü kullandığımız enerjinin yaklaşık %70 ini yakıtları yakarak temin etmekteyiz. Ancak yakıtların kullanılması birtakım sorunları beraberinde getirmektedir. Özellikle yanma sonucu açığa çıkan zararlı gazlar gerek çevreye gerekse tüm canlılara zarar vermektedir. Ayrıca yanma sonucu çeşitli yangınlar ve afetler ortaya çıkmaktadır. Bu zararların en aza indirilmesi için yanma ve yangın konusunda yeterince bilgi sahibi olunmalıdır. Bu ünitede yanma ve yangın konusu kısaca ele alınmıştır. Günümüzde şehirlerin büyümesi, insanların daha fazla toplu yaşamaya başlaması birçok riski de beraberinde getirmiştir. Bunlardan en önemlisi de yangınlardır. Yangınlar sonuçları bakımından insanlara en acı veren doğal felaketlerden biridir. Şehirlerde binaların iç içe olması ve toplu yaşam bölgeleri yangı riskini artırmaktadır. Türkiye de yangınlar önemsenmediğinden, yangın ile ilgili düzenlemelerin uygulandığı AB ülkelerine göre daha az yangın olmasına rağmen daha fazla can ve mal kaybı yaşanmaktadır. YANMA Bir yakıtın büyük miktarda enerji vererek oksijenle tepkimeye girmesine yanma denir. Yanma bir kimyasal işlemdir. Amaç kimyasal enerjinin ısı enerjisine dönüştürülmesidir. Yanma; yanıcı maddenin, ısı ve oksijenle birleşmesi sonucu oluşur. Yanma olayının oluşabilmesi için aşağıdaki yanıcı madde, ısı ve oksijenin bir arada bulunması gerekir. Bu olaya Yangın Üçgeni adı verilir. Şekil 1.1 Yanma Üçgeni Bu işlem genel olarak; yyyyyyyyyy + oooooooooooooo yyyyyyyyyy ürrünnnnnnnnnn + ıııııı denklemi ile belirlenir. Yanma işlemi sırasında reaksiyondan önce var olan maddelere yanma işlemine girenler, yanmadan sonra çıkan ürünlere ise yanma sonu ürünleri denir. Genel anlamda yanma işlemi: Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 2
Yavaş yanma Hızlı yanma Patlamalı yanma Kendiliğinden yanma olarak dörde ayrılabilir. Demirin paslanması yavaş yanmaya örnek verilebilir. Yakıtların yanması ise hızlı yanmadır. Gaz yakıtların kontrolsüz yanması patlama şeklinde olur. Kendiliğinden yanmaya en güzel örnek ise kömür ocaklarında veya depolarında kömürün kendiliğinden yanmasıdır. Yanma Koşulları 1. Her üç şart bir arada ve yeter miktardadır. O hâlde yanma olayı vardır. Şekil 1.2 Yanma Üçgeni 2. Yanıcı madde yoktur. Yanma gerçekleşmez. Şekil 1.3 Yanma Üçgeni (Yanıcı Madde eksik) Boş yakıt deposu dolu depoya göre daha tehlikelidir. Yanıcı madde denildiğinde ilk akla gelen yakıtlardır. Güneş enerjisini bünyelerinde depolamış ve havada bulunan oksijen ile yakıldığında enerji veren maddelere yakıt adı verilir. Güneş enerjisi yakıtların içinde fosil ve nükleer şekilde depolanmıştır. Yakıtlar tepkime yoluyla ısı üretirler ve genel olarak hidrokarbon bileşiklerinden oluşurlar. Hidrokarbonlar; Elde edilme yöntemlerine göre; Doğal Yapay Fiziksel durumlarına göre Katı Sıvı Gaz şeklinde sınıflandırılırlar. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 3
Katı Yakıtlar: Katı yakıtlar için biokütle (odun) ve kömür örnek verilebilir. Katı yakıtların başında kömür gelir. Şekil 1.4 Kömürün yanması Sıvı Yakıtlar: Sıvı yakıtların temeli ham petrole dayanır. Kömür bitkisel örtünün fosilleşmesi sonucunda oluşurken petrol deniz canlılarının çürümesiyle oluşur. Ham petrolün damıtılması ile günlük hayatta kullandığımız sıvı yakıtlar elde edilir. Ham petrolün damıtılması işlemi aslında basit olarak bir ısıtma işlemidir. Damıtma işleminin sonunda benzin, motorin, gaz yağı, fuel-oil, makine yağları gibi ürün grupları elde edilir. Şekil 1.5 Sıvı yakıt pompası Gaz Yakıtlar: Gaz yakıtların çoğu ya fosil yakıttır ya da fosil yakıtların yan ürünüdür. Temel gaz yakıtlar LPG ve doğal gazdır. Sıvılaştırılmış Petrol Gazı (LPG); esas olarak propan ve bütan içerir. Genellikle petrol rafinerilerinin prosesleri sırasında veya doğal gazın temizlenmesi işlemleri sırasında elde edilir. Normal koşullarda gaz hâlinde bulunan bütan ve propan basınç altında sıvılaştırılarak genellikle ev yakıtı olarak kullanılır. Son zamanlarda benzinli motorlarda yakıt olarak da kullanılmaktadır. Türkiye de kullanılan LPG nin bileşimi : % 30 propan, % 70 bütandan oluşmaktadır. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 4
Doğalgaz; Havaya % 5 ile % 15 arasındaki oranlarda karışırsa patlayıcıdır. Havadan hafiftir. Kapalı ortamlarda üst kısımlarda toplanır, havalandırma bacaları tavana yakın veya tavanlarda yapılır. Şekil 1.6 Bir gaz yakıtın ocakta yanması Doğal Gaz: Fosil kaynaklı bir gaz yakıttır. Doğal gaz kompozisyonunda büyük miktarda metan ve az miktarda da diğer gazlardan bulunur. Doğal gazın bileşimi kaynağa göre değişir. Fakat tipik değerler şöyle verilmektedir; metan, CH 4 (%90-95); etan C 2H 6 (%1-4); propan C 3H 8 (%1-2) ve azot N 2 (%0-4). Doğal gaz sıkıştırılmış hâlde depolanarak (CNG) taşıtlarda kullanılmaktadır. Doğalgaz renksiz, kokusuz, zehirsiz bir gazdır. Teneffüs edilmesi durumunda öldürücü etkisi yoktur. Sadece bir ortamda biriktiği zaman oksijen noksanlığı nedeniyle boğma etkisi vardır. Kokusu olmadığından kullanılmadan önce koku verici maddeler ilave edilir. Bireysel Etkinlik Katı sıvı ve gaz yakıtların yakılmasında nelere dikkat edilmesi gerektiğini düşününüz. 3. Oksijen yoktur veya yeterli miktarda değildir. Yanma da yoktur. Yanma işleminde her mol oksijen için 0,79/0,21=3,76 mol azot bulunur. Şekil 1.7 Yanma Üçgeni (Oksijen eksik) Yanma işlemi için oksijen havadan temin edilir. Saf oksijen sadece kesme ve kaynak işlemlerinde kullanılır. Kuru hava hacim olarak; %20,9 oksijen %78,1 azot %0,9 ve az miktarda karbondioksit, helyum, neon ve hidrojenden oluşur. Ancak normal havada ayrıca nem vardır. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 5
Yanma işleminin iyi anlaşılabilmesi için yanmada kullanılan bazı ifadelerin iyi bilinmesi gerekir. Bunlar aşağıda sıralanmıştır. Hava yakıt oranı (H/Y): Yanmanın gerçekleşmesi için yanma odasına alınan hava ile yakıtın hacimsel ya da kütlesel miktarlarının oranına denir. Genellikle kütlesel oran olarak alınır. H/Y ile gösterilir. HH YY = mm haaaaaa kkkkkk/kkkkkk mm yyyyyyyyyy Teorik veya Stokiyometrik Hava/Yakıt Oranı: Bu oran yakıtın tamamen yanması için gerekli olan minimum hava miktarını verir. Buna göre kuru-hava için teorik kütlesel hava yakıt oranı aşağıdaki gibi hesaplanır; (HH/YY) = (OO mmmmmm) 0,232 = 1 kkkk yyyyyyyyyyyy yyyyyyyyyyyy iiçiiii gggggggggggggg aaaa aaaa OO 2 kkütttttttttt 0,232 kkkkoo 2 /kkkkkkkkkkkk Burada O min birim kg yakıtın yanması için gerekli minimum oksijen (O 2) miktarıdır ve 0.232 faktörü ise hava içindeki oksijenin (O 2) kütlesel kesridir. Yani 1kg kuru havada 0.232 kg oksijen bulunur. Hava Fazlalık Katsayısı: (HFK), Birim miktardaki yakıt için kullanılacak gerçek hava miktarının, Teorik tam yanma için gerekli minimum hava miktarına oranıdır. λ ile gösterilir. Boyutsuz olduğu için kütle ve molar olabilir. HHHHHH = λλ = (HH/YY) ggggggçeeee (HH/YY) tttttttttttt Fazla Hava Yüzdesi: Teorik tam yanma için gerekli minimum hava miktarına göre gerçek hava miktarının fazlalığı veya azlığı % olarak verilebilir. Bu tip verilişler genellikle mol esasına göredir (%150-1,5 misli gibi). Fazla Hava Yüzdesi = 100 (λ 1) 4. Isı yoktur veya yeterli değildir. Yanma yine gerçekleşmez. Şekil 1.8 Yanma Üçgeni (Isı eksik) Bir cismin sıcaklığının artmasına neden olan fiziksel bir etkidir ve sıcaklık farkı nedeniyle aktarılan enerjidir. Farklı sıcaklıklardaki iki cisim yan yana getirildiğinde ısı, daha sıcak cisimden daha soğuk olana doğru akar. Isı, iletim, taşınım ve ışınım yayılır. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 6
Isının iletim ile yayılması: Bir metal çubuk bir ucundan ısıtıldığı zaman ısı çubuk boyunca sıcaktan soğuğa doğru ilerler. Bu tip ısı yayılımındaki esas, ısının maddenin atomları arasında transferidir. Yanıcı bir maddenin atomları ısıya maruz kaldıklarında, normalden daha hızlı hareket etmeye başlarlar. Isının taşınım ile yayılması: Taşınım, ısınan hava veya gazlar sonucu transferidir ve ortam sıcaklığını artırır. Yangın büyümeye başladığında, etrafındaki hava da bu yolla ile ısınır. Isınan hava yükselmeye başlar. Isının ışıma yoluyla yayılması: Buna radyasyon da denir. Isının elektromanyetik dalgalar sonucu yayılmasıdır. Cisimlerin tutuşması (yanmaya başlaması) için gerekli olan sıcaklığa yanma sıcaklığı (noktası) denir. Cisimlerin yanma sıcaklıkları farklı farklıdır. Örneğin petrol ürünlerinin yanma sıcaklığı 200-650 o C dir. Pamuk 400 o C de gazete kâğıdı 230 o C de, tahta 240-270 o C de tutuşmaktadır. Bu rakamların yüksek olması yanma başlangıcının zor olacağı anlamına gelmemelidir. Mesela kibritin neden olduğu sıcaklık 850-1100 o C arasında yine bir elektrik arkının oluşturabileceği sıcaklık 550-1000 o C civarında olabilir. Reaksiyon Tipine Göre Yanma Türleri Yanma, reaksiyonun tamamlanıp tamamlanmamasına göre de dört grup altında toplanır. Reaksiyon Tamamlanmasına Göre Yanma Teorik Tam Yanma Tam Yanma Eksik Yanma Kısmi Eksik Yanma Şekil 1.9 Reaksiyon tipine göre yanma türleri Eksik yanma ürünü olan (karbonmonoksit) zehirleyici bir gazdır. Kokusuzdur. Havadan ağır olduğundan zeminde toplanır. Teorik Tam Yanma (TTY): Reaksiyona giren yakıt moleküllerinin tamamının yandığı yanma gazları içerisinde sadece CO 2, H2O, SO 2 ve N2 nin bulunduğu ve yanmada minimum miktarda O 2 nin kullanıldığı yanma şeklidir. Yanmış gazlar içerisinde yanıcı bileşen bulunmamaktadır. Hava fazlalık katsayısı (HFK)=λ= 1 dir. Tam Yanma (TY): Yakıtın yanması için gerekli hava miktarı TTY da kullanılan hava miktarından fazladır ve yanma gazları içerisinde CO 2, H 2O, N 2, SO 2 den başka hava fazlalığı nedeniyle O2 de bulunur. HFK=λ > 1 dir. Eksik Yanma (EY): Yetersiz hava kullanılması nedeniyle yanma ürünleri içerisinde CO 2, H2, CO 2, H 2O, SO 2, N 2 nin yanı sıra noksan yanma ürünleri olarak bilinen CO, C nh m (yanmamış hidrokarbon) gibi bileşikler de bulunur. Özellikle içten yanmalı motorlarda, zengin karışım sebebiyle bazen zorunlu olarak karşılaşılır. HFK= λ< 1 dir. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 7
Kısmi Eksik Yanma (KEY): Yeterli oksijen olmasına rağmen yanma odasındaki hava yakıt karışımının yetersiz olması, sıcaklık değişiklikleri ve yakıtın yanma hacmi içerisinde kalış süresindeki yetersizlikler gibi nedenlerden yanma gazları içerisinde CO2, H2O, N2, SO2 den başka O2 ve CO, H2, C gibi eksik yanma ürünleri görülen yanma şeklidir. Bireysel Etkinlik Kış aylarında rastlanan soba zehirlenmelerinin nedenlerini düşününüz. Yanma şekline göre yanma türleri Yavaş yanma Kendi kendine yanma Hızlı yanma Parlama patlama şeklinde yanma Detonasyon Yavaş Yanma: Yavaş yanma şu durumlarda meydana gelir: Yanıcı maddenin bünyesi itibarıyla, yanıcı buhar veya gaz meydana getiremediği hâlde; Yeterli ısının olmaması hâlinde; Yeterli oksijenin olmaması hâlinde; yavaş yanma meydana gelmektedir. Örneğin; demir (Fe), bakır (Cu), gibi metallerin havadaki oksijen ve hava ısısıyla oksitlenmesi olayında olduğu gibi. Yanıcı madde buhar veya gaz çıkaramamakta dolayısıyla demir oksit (FeO) veya bakır oksit (CuO) oluşmaktadır. Yeterli oksijen olmaması durumunda canlıların gerçekleştirdikleri solunum olayı da bir nevi yavaş yanma olayıdır. Kendi Kendine Yanma: Yavaş yanmanın zamanla hızlı yanmaya dönüşmesidir. Özellikle bitkisel kökenli yağlı maddeler normal hava ısısı ve oksijeni, içinde kolaylıkla oksitlenmekte ve bu oksitlenme sırasında gittikçe artan ısı bir süre sonra alevlenmeye yetecek dereceyi bularak maddenin kendiliğinden tutuşmasına neden olmaktadır. Bezir yağına bulaştırılmış bez parçasının yanması örnek olarak verilebilir. Hızlı Yanma: Hızlı yanma iki şekilde meydana gelir. Alevli yanma ve korlaşma. a) Alevli Yanma: yanmanın bütün belirtileri (alev, ısı, ışık, korlaşma) ile oluştuğu bir olaydır. Meydana gelen yanıcı buhar ve gazlar oksijenle birleşirken alev meydana getirirler. b) Korlaşma: Katı maddelerde yangının son evresinde meydana gelen yüksek ısıdaki alevsiz yanma şeklidir. Gazı alınmış kok ve odun kömürleri, sigaranın yanışı gibi. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 8
Parlama Şeklinde Yanma: Düşük sıcaklıklarda buharlaşan maddelerde görülen yanma şeklidir. Benzin buharının alev alması parlama şeklinde yanmadır. Patlama Şeklinde Yanma: Düşük sıcaklıkta buharlaşan sıvılar ile gazların serbest kaldıklarında bulundukları hacmin tamamını kaplamaları neticesinde alt ve üst patlama limitleri arasında, bir ısı kaynağı ile karşılaşmaları hâlinde meydana gelen yanma şeklidir. Bazı durumlarda meydana gelen doğal gaz patlaması bu duruma örnek verilebilir. Şekil 1.10 Bir gaz yakıtın patlaması Detonasyon: Önceden sıkıştırılmış karışımların ses hızının üstünde ve çarpma dalgasıyla meydana gelen birkaç bin m/sn hızla yanabilen alev reaksiyonudur. Buna dinamit patlaması örnek verilebilir. Şekil 1.11 Bir taş ocağında dinamitin patlatılması Yakıtların madde hallerine göre farklı yanma şekilleri vardır. Katı sıvı veya gaz olmasına göre yanma şekilleri tablo 1.1 özet olarak verilmiştir. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 9
Tablo 1.1. Yakıtların yanma şekilleri MADDE HALLERİ YANMA ŞEKLİ MADDE ÖZELLİĞİ GAZ Yalnız alevli Hidrojen, bütan, propan vb. SIVI KATI Gaz haline geldikten sonra yalnız alevli Yalnız korla Yalnız alevle. (Eğer bu maddeler yanmadan önce, ısıtılarak önce sıvı, daha sonrada gaz hâline getirilirse.) Benzin, fuel-oil, eter vb. Alüminyum, sodyum, magnezyum vb. Zift, katı yağlar vb. Alev ve kor hâlinde. Bileşiklerinde parçalanma olur ve gaz üretmeye başlarlarsa) Odun, kömür, kumaş vb. Yanmada Kullanılan Bazı Terimler Adyabatik alev sıcaklığı yanma odasında kullanılan malzemelerin erime sıcaklıkları için önemlidir. Her ne kadar yukarıda anlatıldığı gibi temel üç unsur olması yanmayı başlatsa da İyi bir yanma için aşağıdaki beş şartın sağlanmış olması gerekir. Bunlar; Uygun hava-yakıt karışımı Yeterli miktarda hava Tutuşma sıcaklığının üzerinde bir sıcaklık Reaksiyonun oluşması için yeterli süre Alevin ilerleyebilmesi için uygun reaktant yoğunluğudur. Yanma işlemlerinde kullanılan iki önemli sıcaklık vardır. Bunlar çiğ noktası sıcaklığı ve adyabatik alev sıcaklığı. Çiğ noktası sıcaklığı: Yanma ürünleri sabit basınç altında soğutulurken ürünler içerisindeki su buharının yoğuşmaya başladığı sıcaklıktır. Su baharının kısmi basıncına karşılık gelen sıcaklıktır. Suyun kısmi basıncı P su,ksmi ve mol sayısı n su, ürünlerin toplam basıncı P toplam ve mol sayısı n toplam ise P ssss,kkkkkkkkkk = ( nn ssss )PP nn tttttt tttttt şeklinde hesaplanır. Termodinamik tablolar kullanılarak bu basınca karşılık gelen sıcaklık bulunur. Bu sıcaklık çiğ noktası sıcaklığıdır. Adyabatik alev sıcaklığı: Yanma işleminde ulaşılabilecek maksimum sıcaklığa adyabatik alev sıcaklığı denir. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 10
YANGIN ve KAVRAMLARI Yangın, kontrolümüz dışında gerçekleşen yanma işlemidir. Yanmayı oluşturan üç temel unsurun (yanıcı madde, hava ve yeterli tutuşma sıcaklığı) kontrolsüz bir şekilde bir araya gelmesi sonucunda yangın başlar. Yangınlar sonuçları bakımından insanlara en acı veren doğal felaketlerden biridir. Şehirlerde binaların iç içe olması ve toplu yaşam bölgeleri yangı riskini artırmaktadır. Şekil 1.12 Yangın Yangınlar bir evde, iş yerinde, fabrikada ve tesiste karşılaşılabilecek en ciddi ve boyutları kolay kolay tahmin edilemeyecek olaydır. Her yıl binlerce yangın olayı meydana gelmekte bu yangınlar sonucu ciddi can ve mal kayıplar meydana gelmektedir. Yangınlarla iyi mücadele edebilmek için yukarıda anlatılan yanma olayı iyi anlaşılmalıdır. İnsanlar gerek üretimde gerekse günlük yaşantıda yanıcı, parlayıcı, patlayıcı maddeler kullanmaktadır. Bunun için yanma olayını ve kontrolünü ile bir yangın durumunda yapılabilecekler iyi bilinmelidir. Genellikle, birçok yangın küçük ihmalle ile çıkmaktadır. Şekil 1.13 Bir binadaki yangın görünümü Yanma Sonucu Ortaya Çıkan Ürünler Yanıcı bir maddenin sonucunda genellikle duman, alev ve ısı açığa çıkar. Bunlar kısaca aşağıda açıklanmıştır. Duman: Duman, katı ya da gaz hâldeki yanma ürünleri için kullanılan genel bir terimdir ve yanmamış parçacıklarla, yanıcıdan kimyasal değişim yoluyla çıkan birtakım gazları birlikte içerir. Yanma sonucu açığa çıkan sıcak karbondioksit, azot, oksijen gibi gaz, su buharı ve içinde bulunan katı ve sıvı hâldeki parçacıklarından oluşan bir karışımdır. Duman içinde bulunan gazlar yanıcı maddeye göre değişiklik gösterir. Duman yanıcı madde ve yanma koşullarına göre renk alır. Tam bir değer olmamakla birlikte katı yanıcı madde yangınlarında beyaz duman, gaz yanıcı maddelerde sarımsı ve mavi duman, sıvı yanıcı maddelerde ise yoğun siyah duman Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 11
oluşur. Duman rengine göre yanıcıyı değerlendirmek her zaman mümkün olmayabilir. Duman içerisinde en çok hava bulunur. (azot+oksijen). Çünkü ortalama 1 kg yanıcı madde için 15-20 kg hava kullanılmaktadır. Bu nedenle bir yanma işleminde duman miktarı tahminen hava miktarına yaklaşık eşit olacaktır. Ancak yangınların çoğunda duman üretim miktarını, değişkenlerin çokluğu nedeniyle, kesin biçimde hesaplama olanağı yoktur. Yangının genişledikçe (çevresel uzunluğu arttıkça) duman üretiminin de artacağının bilinmesi yeterlidir. 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. Dumanı oluşturan gazlar aşağıda açıklanmıştır. Isı: Sıcaklık farkı sonucu ortaya çıkan enerjidir ve bir cismin sıcaklığının artmasına neden olan fiziksel etkidir. Farklı sıcaklıklardaki iki cisim yanyana getirildiğinde, ısı daha sıcak olan cisimden daha soğuk olanına doğru akar. Isı ve sıcaklık arasındaki en önemli ayrım; ısı bir enerji biçimi, sıcaklık ise bir cisimde bulunan ısı enerjisi miktarının ölçüsüdür. Isı bir enerji türü olduğundan birimi de enerji birimi olan Joule (J) dür. Ancak diğer enerji birimi olan kaloride (cal) kullanılmaktadır. Yanma bir ekzotermik reaksiyondur. Yani reaksiyon sonucunda ısı açığa çıkar. Ekzotermik tepkime örnekleri ve bu tepkimeler sırasında açığa çıkan ısı miktarlarına ait bazı örnekler aşağıda verilmiştir. C + O 2 CO 2 + ISI 2CO + O 2 2CO 2 + ISI CH4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2O + ISI 393 kj 564 kj 886 kj Isı, yanma bölgesinden uzaklaştırıldığı anda, maddenin sıcaklığı yanma sıcaklığının altına düşer, daha sonra parlama noktasının altına iner ve ateş yok olur. Bir yangında üretilen ısı miktarı çoğu kez yangın şiddetinin bir ölçüsü sayılır. Isı üretim düzeyini belirleyen etmenlerin anlaşılması bir yapıyı hasara uğratacak yangın potansiyelinin tahminine olanak sağlar. Bir kapalı mekân yangınında yanma hızının, mevcut yanıcı madde miktarı ve havalandırma düzeyine bağlı olduğu bilinmektedir. Bu nedenle üretilecek ısıyı da anılan bu iki ana etmen belirler. 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 hâle gelişi zaman alır ve yangın daha uzun sürer. Yanma işleminde hava miktarı, yangının şiddetini ve ısı çıktısını belirlediğinden havanın kesilmesinden doğacak olan ısı kaybı da büyük önem taşır. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 12
Havalandırma miktarı, pencere biçimi ve boyutlarıyla denetlenir. Pencereler küçük olduğu zaman sağlanabilecek oksijen miktarı yoluyla yangının büyüklüğü sınırlandırılabilir Yangının şiddetini ve ısı çıktısını etkileyen son etmen mekânın 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. Yangın sıcaklığı, yangın yükü ile bağlantılıdır. Tablo 1.2. Yapı Tiplerine Göre Yangın Yükleri Yapı Tipi Konutlar Apartman Daireleri İçinde Kalınan Kuruluşlar (hastane, hapishane...) Oteller ve Ahşap Evler Büro, Ticaret ve Okul Binaları Dükkanlar Toplantı ve Eğlence Yerleri Endüstri Yapıları - Yağ, mobilya ve plastik atl. - Garaj, matbaa, tekstil atl. - Metal işleri, çimento fab. Depolar - Yüksek yakıt riski - Orta yakıt riski - Düşük yakıt riski Otomobil Park Yerleri Yangın Yükü Düşük Orta Düşük Orta Orta Orta Yüksek Çok yüksek Yüksek Orta Çok yüksek Yüksek Orta Düşük Alev: Alev; genellikle hızlı tepkimeye girerek yanan maddelerde ısı, çoğu zamanda ışık yayan gaz kütlesi olarak tanımlanabilir. Yanıcı maddelere göre alev rengi değişiklik gösterse de yangın yeri, yeterli oksijen alıp alamaması, oluşan yanma ürünü gazlar alev rengini de belirler. Yeterli oksijen (O 2) alan bir yangında alev kızıl renktedir. Oksijen zayıfladıkça alev sarımtırak renge dönüşür. 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). Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 13
Yangınların Sınıflandırılması Yangınların çok farklı kategorilerde sınıflandırılabilmekle birlikte en yaygın ve önleme söndürme çalışmalarında fayda sağlayacak yaklaşım yanan maddenin cinsine göre yapılan sınıflandırmadır. Tanımlanması ve uygulanacak söndürücü ve yöntemlerin de sınıflandırılması amacıyla TS EN 2 de yangınlar 4 (A, B, C, D ) sınıf olarak belirlenmiştir. Bu konu bir sonraki bölümde detaylı bir şekilde ele alınmıştır. Yangın Nedenleri Yangınlar için birçok neden sıralanabilir. Şekil 1.14. te Genel kabul gören nedenler aşağıda sıralanmıştır. Korunma önlemlerinin alınmaması Bilgisizlik İhmal Kazalar Sıçrama Sabotaj Doğa olayları Şekil 1.14 Yangın sebepleri Korunma önlemlerinin alınmaması: En önemli nedendir. Yangın, elektrik kontağı, ısıtma sistemleri, LPG tüpleri, parlayıcı patlayıcı maddelerin yeterince korunmaya alınmamasından doğmaktadır. Bilgisizlik: Yangına karşı önlemlerin nasıl alınacağını bilmek gerekir. Yangın çıkabilecek aletlerin doğru kullanımını bilmemek, soba ve kalorifer sistemlerini yanlış yerleştirmek, tavan arasına ve çatıya kolay tutuşabilecek eşyalar koymak, elektrik tesisatını uygun yapmamak yangına sebep olabilir. İhmal: En önemli sebeplerdendir. Yangın konusunda bilgili olunabilir ancak söndürülmeden atılan bir kibrit veya sigara izmariti, kapatmayı unuttuğunuz elektrikli çay makinesi, LPG tüpü, ateşi söndürülmemiş ocak, fişi prizde unutulan her türlü elektrikli cihaz; sebebiyle büyük yangınlar çıkabilir. Kazalar: Bazı kaza ve olaylar (kalorifer kazanının patlaması, elektrik kontağı gibi) yangına neden olmaktadır. Ancak bununda temeli ihmale dayanmaktadır. Sıçrama: Kontrol altındaki bir ateşin, kaynak veya metal kesimi yapılırken sıçrayan bir kıvılcımın ihmal veya bilgisizlik sonucu bazı yanıcı maddeleri tutuşturup yakması veyahut patlatması her zaman mümkündür. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 14
Sabotaj: Terör saldırıları sonucunda veya bazı insanların, çeşitli amaç ve kazanç uğruna kasıtlı olarak yaptıkları işler yangın çıkar. Bu tür olaylara karşı gerekli önlem alınmalıdır. Doğal olaylar: Güneşin bir mercek altında yüksek sıcaklıkta kuru otları tutuşturması veya Rüzgârlı havalarda kuru dalların birbirine sürtmesi sonucu, yıldırım düşmesi, deprem ve benzeri doğa olayları sonucu özellikle orman yangınlarına sebep olabilir. Şekil 1.15. Doğal olay sonrası orman yangını Ödev Yangın sonucu açığa çıkan ürünlerin zararları ve tehlikeleri konusunda bir çalışma yapınız. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 15
enerji veren maddelere yakıt denir. Yanma ise kimyasal bir reaksiyondur. Ancak diğer kimyasal reaksiyonlardan farkı büyük miktarda ısı açığa çıkmasıdır. Yanmanın olabilmesi için üç şartın yerine gelmesi gerekir. yakıt Özet Yandığında oksijen yeterli sıcaklık Yangın ise kontrolümüz dışında gerçekleşen yanma işlemidir. Yanmayı oluşturan üç temel unsur kontrolsüz bir şekilde bir araya gelmesi sonucunda yangın başlar. Yangınlar sonuçları bakımından insanlara en acı veren doğal felaketlerden biridir. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 16
DEĞERLENDİRME SORULARI Değerlendirme sorularını sistemde ilgili ünite başlığı altında yer alan Bölüm Sonu Testi bölümünde etkileşimli olarak cevaplayabilirsiniz. 1. Aşağıdakilerden hangisi bir yangın nedeni değildir? a) Sigara b) Sabotaj c) Radyasyon d) Teknik arıza e) Hiçbiri 2. Aşağıdakilerden hangisi yanma için gerekli unsurlardan değildir? a) Yanıcı madde b) Hava c) Azot d) Sıcaklık e) Uygun hava yakıt oranı 3. Aşağıdakilerden hangisi sıvı yakıtlardan değildir? a) Benzin b) Mazot c) Gaz yağı d) Fuel-Oil e) Linyit 4. Aşağıdaki yakıtların hangisinde patlama riski vardır? a) Kömür b) Benzin c) Doğal gaz d) Odun e) Fuel-Oil I. Eksik yanma II. Kısmi eksik yanma III. Tam yanma 5. Yukardakilerin hangisi ya da hangilerinde hava fazlalık katsayısı 1 (HFK>1) den büyüktür. a) Yalnız I b) Yalnız II c) Yalnız III d) I ve II e) II ve III Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 17
6. Aşağıdakilerden hangisi yanma türlerindendir? a) Teorik tam yanma b) Tam yanma c) Eksik yanma d) Kısmi eksik yanma e) Hepsi I. Yalnız korla II. Yalnız alevli III. Alev ve korla 7. Katı yakıtlar yukarıdakilerden hangisi ya da hangileri yanma şeklinde yanar? a) Yalnız I b) Yalnız II c) Yalnız III d) II ve III e) I, II ve III I. İletimle II. Taşınımla III. Işınımla 8. Bir Yanma olayında ısı yukardakilerden hangisi ya da hangileri vasıtasıyla taşınır. a) Yalnız I b) Yalnız II c) Yalnız III d) II ve III e) I, II ve III 9. Alevlenme noktasındaki yanıcı bir maddeyi; yanma noktasındaki diğer bir yanıcı maddeden ayıran en önemli özellik aşağıdakilerden hangisidir? a) Alevlenen maddenin yanmasını sürdürmesi b) Isı kaynağına bağlı olmaksızın yanıp sönmesi c) Isı kaynağı uzaklaştığında sönmesi d) Birbirini ayıran özelliği yoktur e) Hiç bir durumda sönmemesi 10. Demirin paslanması aşağıdakilerden hangisine en iyi örnektir? a) Yavaş yanma b) Kendi Kendine Yanma c) Hızlı Yanma d) Parlama e) Patlama Cevap Anahtarı 1.c, 2.c, 3.e, 4.c, 5.e, 6.e, 7.e, 8.e, 9.c, 10.a Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 18
YARARLANILAN VE BAŞVURULABİLECEK DİĞER KAYNAKLAR Acaroğlu M., Ünaldı M., Aydoğan H. (2010). Yakıtlar ve Yanma.Yer Nobel yayıncılık Birinci S. A., (2005) Yanma Ve Yangın Bilgisi- I Kocaeli Üniversitesi İzmit Meslek Yüksekokulu İtfaiye Ve Yangın Güvenliği Programı ders notları Çengel Y.A., Boles M.A. (2008). Mühendislik yaklaşımıyla Termodinamik. Yer Güven yayıncılık Güner Y. ; (2002). Yapılarda Yangın Güvenliği. Basılmamış Eğitim Notu; İYEM Gebze; Nisan Kara Y.A. (2008) Yakıtlar ve Yanma Ders Notları. Atatürk Ün. Müh. Fak. (Yayınlanmamış) MEB. (2011) Yangın önleme ve yangınla mücadele. (862ısg007). Ankara Yayınevi Stollard P. (1991).Fire From First Principles.Chapman Hall,London, Telli K.(1984). Yakıtlar ve Yanma. Akdeniz Ü. Isparta Müh. Fak. Yayınları Yıldırım G., Yangın Güvenliği; Basılmamış Ders Notları; Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 19