Patlayıcı Gaz Ortamlarında Gaz Dedektörlerinin Seçimi, Montajı, Kullanımı ve Bakımı

Yazı Dizisi-2

Özkan Karataş

4. Uygun donanımın seçilmesi

Tutuşabilir gaz için ölçüm dedektörlerinin seçiminde çevresel faktörlere, kullanılacağı alan ile ilgili özelliklere ve amaçlanan uygulamaya dikkat edilmektedir. Dikkat edilecek kriterler aşağıda verilmiştir.

• Algılanması gereken gaz ya da gazlar, karşılaşılabilecek gazların derişimlerinin aralığı ve bundan dolayı gerekli ölçüm aralığı ve doğruluk,


• Potansiyel olarak girişim yapan gazlar ve bunların ortamdaki varlığı,


• Donanımın hangi amaçla kullanılacağı; alan izleme, personel güvenliği, sızıntı algılaması veya diğer amaçlar,


• Donanımın sabit, nakledilebilir veya taşınabilir olmasının gerekli olup olmadığı.


• Yayılma veya emme olmak üzere numune alma sisteminin seçimi,


• Kullanım bölge ya da bölgelerinin sınıflandırılması,


• Kullanım alanlarında karşılaşılacak çevresel şartlar,

Çalışma ortamı ile algılayıcıların malzemeleri, mahfazaları ve bunların uyumluluğu. Örneğin;

• bakır bileşenler, patlayıcı asetilitler oluşturma potansiyelinden dolayı asetilenin mevcut olduğu yere maruz bırakılmamalıdır.


• Sıfır kontrolleri dahil kalibrasyon özellikleri,

Kurulacak olan gaz algılama ve ölçme sistemi, tesisin güvenli olarak çalışması için gerekli minimum reaksiyon sürelerini sağlayacak şekilde tasarlanır. Bunun için aşağıdaki faktörler dikkate alınır.

• Tutuşabilir gazın potansiyel yayılma hızı,


• Algılayıcının tepki süresi,


• Veri iletim hatlarının gecikme süresi,


• Alarm cihazlarının ve anahtarlama devrelerinin gecikme süresi,

Havada yanıcı gazın alt ve üst tutuşma sınırları, sıcaklık, basınç ve oksijen derişimiyle değişir. Bu ortam şartlarındaki normal değişimler donanımın performansını önemli derecede etkilemezler. Ancak, sıcaklığın, basıncın veya oksijenin daha büyük değişimleri bekleniyorsa uygun ürün seçimi için imalatçıya danışmak gereklidir.

Sınıflandırılmış alanlarda uygun koruma sınıfında belgelendirilmiş gaz algılama donanımı kullanılır.  Belgelendirme, IEC 60079-0’a göre uygun gaz grubu, IIA, IIB veya IIC ve sıcaklık sınıfındaki donanımın kullanılmasını kapsamalıdır. Son olarak algılanacak maddeler için uygun sıcaklık sınıfına (T1 ila T6) dikkat edilmelidir.

Genel olarak, sabit donanım tehlikeli alana yerleştirilmiş algılayıcılardan veya numune alma noktalarından ve tehlikeli veya tehlikesiz alana yerleştirilebilen bir kontrol ünitesinden meydana gelir. Sistemin bütünü kalıcı olarak tesis edilir ve enerjisini şebeke gücünden alır. Burada dikkat edilmesi gereken nokta kontrol ünitesinin akü üzerinden beslenmesidir. Akü kapasitesi cihazların toplam enerji tüketimleri ve muhtemel elektrik kesinti süreleri göz önüne alınarak hesaplanarak seçilmelidir. Ayrıca ups sisteminin kullanılması donanımın güvenilirliğini arttıracaktır.

5. Serbest kalan gazın davranışı

Bir tutuşabilir ortamın oluşum hızı ve kapsamı, tutuşabilir malzemenin özellikleri ve gazın serbest kalmasına ait kimyasal ve fiziksel parametreler ile etkilenir. Aşağıdaki her bir parametrenin etkisi diğer parametrelerin değişmeden kalmış olduğunu kabul eder.

5.1 Gaz veya buharın serbest kalma hızı

Serbest kalma hızı büyüdükçe, tutuşabilir ortamın oluşum oranı ve kapsamı genişler. Serbest kalma hızı sırasıyla aşağıdaki parametrelere bağlıdır.

5.1.1 Serbest kalma kaynağının geometrik şekli

Bu durum serbest kalma kaynağının fiziksel karakteristikleri ile ilgilidir: açık bir yüzey, sızıntı yapan bir flânş gibi.

5.1.2 Derişim

Serbest kalan karışım içindeki tutuşabilir gaz veya buharın derişimi, serbest kalma oranını etkiler.

5.1.3 Tutuşabilir sıvının uçuculuğu

Bu durum prensip olarak buhar basıncı ve buharlaşma sıcaklığı ile ilgilidir. Buhar basıncı bilinmezse kaynama noktası ve parlama noktası kılavuz olarak kullanılabilir. Parlama noktası düştükçe tutuşabilir ortamın oluşum hızı ve kapsamı büyümektedir. Bazı sıvılar (örneğin: halojenli hidrokarbonlar), patlayıcı bir gaz ortamını oluşturma özelliğinde olmasına rağmen, bir parlama noktasına sahip değildir. Bu gibi durumlarda, tutuşabilir alt sınırında doymuş derişime karşılık gelen denge sıvı sıcaklığı, ilgili en büyük sıvı sıcaklığı ile karşılaştırılmalıdır. Bu gibi durumlarda sıcaklıkları (TF-x) K üzerinde olduğunda sıvılar dikkate alınmalıdır. Burada TF, parlama noktası ve x ise güvenlik sınırıdır. Bu güvenlik sınırı saf kimyasal maddeler için yaklaşık 5 K, ancak karşımlar için 15 K’ya artırılmalıdır.

5.1.4 Sıvı sıcaklığı

Buhar basıncı sıcaklık ile artar, böylece buharlaşma nedeniyle serbest kalma oranı da artar.

5.2 Tutuşabilme sınırları

Havadaki tutuşabilir gazların veya buharın hacimsel oranı olarak LEL düştükçe tutuşabilir ortamın kapsamı ve oluşum oranı artar. Verilen özdeş serbest kalma hızları ile düşük LEL değerli gazlar yüksek LEL değerli gazlardan daha hızlı tutuşma derişimine erişmektedir.

LEL ve UEL (Üst Patlama Sınırı)’nin her ikisi sıcaklık ve basınç ile değişir, ancak bu parametrelerdeki normal değişimler önemli derecede sınırları etkilemez.

5.3 Havalandırma

İyi bir havalandırma genellikle tutuşabilir ortamın kapsama alanını ve oluşum oranını azaltır. Havalandırmayı önleyen engeller tutuşabilir ortamın kapsamını ve oluşum oranını artırır. Diğer taraftan, bazı engeller, örneğin set, duvarlar veya tavanlar, tutuşabilir ortamın oluşum oranını ve kapsamını sınırlar.

5.4 Serbest kalan gazın veya buharın bağıl yoğunluğu

İhmal edilebilir bir başlangıç hızı ile serbest kalan gazın davranışı yoğunluk farklılığı nedeniyle ortaya çıkan hareket ile kontrol edilir ve havaya göre gazın bağıl yoğunluğuna bağlıdır. Gaz havadan önemli derecede daha hafif ise, yukarı doğru hareket eder. Gaz veya buhar havadan büyük bir oranda daha ağır ise, yer seviyesinde birikir.

5.5 Sıcaklık ve/veya basınç

Ortam sıcaklığı ve basıncından büyük bir oranda farklı olan, serbest kalmadan önceki gaz veya buharın sıcaklığı ve/veya basıncı, mutlak olan serbest kalma yoğunluğunu ve en azından kaynak civarında bulunan gaz veya buharın davranışını etkiler.

Yüksek basınçta ortama kaçan gaz, adiyabatik olarak genişlediğinden kuvvetli olarak soğutulabilir. Benzer şekilde sıkıştırılmış sıvılaştırılmış gaz (LPG veya amonyak) 0 ˚C’nin oldukça altında kaynama noktasına kadar soğutulmuş olacaktır.

Isıl olarak üretilen herhangi bir akış (sıcak veya soğuk yüzeylerden, bir tesisten veya teçhizattan olan dönüşüm akımları gibi) özellikle bir serbest kalmanın kaynağına bitişik ise gaz/hava karışımının yayılmasını ve dolayısıyla dağılmasını etkileyebilir.

5.6 Dikkate alınacak diğer parametreler

İklim ve topografik şartlar gibi diğer parametreler de dikkate alınmalıdır.

5.7 Bina dışı yerler ve açık yapılar

 Açık havada bulunan yerlerin ve açık yapıların olması durumunda, serbest kalan gazın dağılımı rüzgâr hızının ve rüzgâr yönünün her ikisinden etkilenebilir.

Daha karmaşık hava akış şekilleri binaların veya diğer yapıların etrafında oluşur. Büyük bir tesise gaz detektörlerinin yerleştirilmesinin amaçlandığı durumda, gaz yayılımına ait veya belli oranda büyütülen veya küçültülen rüzgâr tüneli deneylerine ait matematiksel modellerin kullanımı, tasarım aşamasında uygun olur.

5.8 Binalar ve kapalı yerler 

Serbest kalan gazın tutuşabilir birikmeyi sağlama oranı binalarda ve kapalı yerlerde daha fazladır. Bu birikme, gazın serbest kalma hızına, serbest kalma yerine, gazın yoğunluğuna, havalandırmaya ve eklenen herhangi bir ısıl akışa bağlıdır. Bu faktörler, algılayıcıların uygun konumlarının belirlenmesinde dikkate alınmalıdır.

5.8.1 Havalandırması olmayan binalar ve kapalı yerler

Teorik olarak, hava akışının ve ısıl etkilerin olmadığı durumda, havadan daha hafif gazın serbest kalması, serbest kalma kaynağından tavana kadar olan yerde birikmeye meyillidir. Havadan daha ağır gazın serbest kalması, serbest kalma kaynağından tabana kadar olan yerde birikmeye meyillidir.

Serbest kalma bir püskürtme momenti şeklinde olursa, bu davranış değiştirilebilir. Havadan daha hafif bir gaz püskürtmesi serbest kalma kaynağından aşağıya doğru yönlendirilirse, birikme tabakası tavandan serbest kalma kaynağının altındaki bir konuma kadar genişleyebilir. Benzer olarak, havadan daha ağır bir gaz püskürtmesi serbest kalma kaynağından yukarıya doğru yönlendirilirse, birikme tabakası tabandan serbest kalma kaynağının yukarısındaki bir konuma kadar genişleyebilir.

5.8.2 Havalandırması olan binalar ve kapalı yerler

Binaların ve kapalı yerlerin havalandırılması, “doğal yollarla ve mekanik havalandırma düzenleriyle”, veya her ikisinin birleşimi ile sağlanır.

Doğal havalandırma, bir binanın veya kapalı yerin yapısında bulunan herhangi bir açıklıktan binaya veya kapalı yere havanın girişi ve çıkışıdır.

Doğal havalandırmanın yukarı doğru akış oluşturduğu kapalı bir yerde havadan daha ağır olan bir gaz veya buhar serbest kalırsa, serbest kalma kaynağının aşağısının yanı sıra yukarısına doğru da genişleyebilir. Aksine, doğal havalandırmanın aşağı doğru akış oluşturduğu kapalı bir yerde havadan daha hafif olan bir gaz veya buhar, serbest kalma kaynağının yukarısının yanı sıra aşağısına doğru da genişleyebilir.

Fanlar vasıtasıyla kapalı bir yere doğru oluşturulan hava akışına mekanik havalandırma denir. Mekanik düzenlerle havalandırılan bir kapalı yerin içerisindeki gaz derişimi, doğal olarak havalandırılan kapalı bir yerde gaz derişiminden daha az olmalıdır.

Çok yüksek gaz derişimlerinin (LEL üzerinde) olması durumunda veya düşük parlama noktalı tutuşabilir sıvı üzerindeki bir alanda artırılmış havalandırma patlayıcı ortamın artırılmış hacmine yol açabilir.

Bundan sonraki yazımızda “  Sabit gaz algılama sistemlerinin tasarımı ve tesis edilmesi”  anlatılacaktır.