Havadan hafif patlayıcı gazların kapalı ortamlarda birikme davranışının deneysel olarak incelenmesi

Gaz maddenin dört temel halinden biridir. Gazların yoğunluğu az, akışkanlığı son derece fazladır. Madde gaz galindeyken belirli bir şekli yoktur fakat hacmi vardır. Katı ve sıvıların aksine Gaz'ı oluşturan moleküller her yönde hareket edebilir, bulundukları kabın hacmini alırlar. Her oranda birbirleriyle karışabilen gazların oluşturdukları karışımlar homojendir. Hacimleri dolayısıyla yoğunlukları basınç ve sıcaklığa tabidir. Sanayi devriminin başladığı 1750 yılından itibaren gazlar endüstriyel üretim süreçlerinin girdisi, yarı mamulü veya çıktısı olmuşlardır. Üretim süreçlerinin herhangi bir anında kullanılan veya ortaya çıkan gazların sürekli kontrol altında tutulması gereklidir. İstenmeyen bir salınım veya kaza halinde ortaya çıkacak gazlar çalışanların ve tesislerin güvenliği açısından oldukça büyük risk teşkil etmektedir. Gazlar oluşturdukları risk gruplarına göre yanıcı/parlayıcı, zehirleyici veya durağan gazlar olarak adlandırılırlar. Yanıcı/parlayıcı gazların ortama salınması ve oluşan konsantrasyonun Alt Patlama Sınırını (LEL) geçmesi halinde çok büyük yıkımlar gerçekleşmektedir. Dünyadaki en büyük endüstriyel kazalar zehirleyici gazların ortama salınması sonucu oluşmuştur. İtalya'da Seveso ve Hindistan'da Bhopal kazaları bunlara örnek olarak gösterilebilir. Durağan gazlar zehirleyici veya patlayıcı olmamasına rağmen ortamdaki Oksijen miktarını azalttıkları için ani boğulmalara neden olabilmektedir. Tesislerdeki gaz dedektörlerinin yerleşimine rehberlik etmesi amacıyla TS EN 60079-10-1 ve TS EN 60079-29-2 standartları kullanılmaktadır. Yerleşim sırasında dikkat edilmesi gereken çok fazla kriter olmasına rağmen özellikle algılanacak gazın molekül ağırlığına, bölge sınıflandırmasına, gaz gruplarına, koruma metotlarına, ortam havalandırmasına ve sıcaklığına dikkat edilmelidir. Gaz algılama sistemlerinin seçimi ve yerleşimi kriterleri izlenirken en önemli konulardan biri gaz dedektörünün kaçan gazı en kısa zamanda algılayabilmesidir. Algılamanın en kısa zamanda gerçekleşmesi için gaz dedektörünün uygun yükseklikte konumlandırılması gereklidir. Havanın moleküler kütlesinden (28,97 g/mol) daha fazla ağırlığa sahip olan gazlar, kapalı bir alanda yer seviyesinde ve daha az moleküler ağırlığa sahip gazlar tavan seviyesinde birikme eğilimine sahiptirler. Genel kabul olarak havanın moleküler kütlesinden daha ağır gazların algılanması için gaz dedektörleri taban seviyesinden 20-30 cm yüksekliğine yerleştirilirler. Moleküler kütlesi havadan hafif gazların algılanması için ise tavan seviyesinin 20-30 cm aşağısında bir yerleşim yapılmaktadır. 4 Hidrojen ve 1 Karbon molekülünden oluşan Metan gazı 16 g/mol ağırlığı ile havadan hafif patlayıcı bir gazdır. Genel kabullere göre ortamda salınan Metan gazının algılanması için gaz dedektörünün tavan seviyesinden 20-30 cm daha aşağıya yerleştirilmesi beklenmektedir. Bu tez çalışması ile havadan hafif patlayıcı gazların kaçak durumunda nasıl bir birikme davranışı sergileyecekleri metan gazı özelinde incelenmiştir. İncelemenin yapılması için özel bir kabin tasarlanmış ve içerisine farklı yüksekliklerde endüstriyel Metan gaz dedektörleri yerleştirilmiştir. %30 LEL ve %50 LEL konsantrasyonundaki gazlar ve farklı akış hızlarıyla gaz kaçağı modellenmiş ve sonuçlar kayıt altına alınmıştır. Sonuçlar incelendiğinde kabinin farklı yüksekliklerinde bulunan bütün gaz dedektörleri düzenli artan birikmeyi ortaya koymuştur. Birikme kabininin her noktasında olmakla birlikte her iki gaz konsantrasyonunda da tavan yüksekliği 150 cm olan kabinde 122 cm seviyesinde en yoğun gaz birikmesi oluşmuştur. Havadan hafif bir gazın birikmesinin yukarıdan aşağıya doğru azalması beklenirken deney sonuçları bu beklentinin doğru olmadığını, daha düşük yüksekliklerde göreceli daha yüksek gaz konsantrasyonlarının olabileceğini göstermiştir.