Patlama Risk Değerlendirmesinde Bulanık Mantık Kullanımı

1. Patlama Risk Değerlendirmesinde Bulanık Mantık Kullanımı Merve ERCAN KALKAN, Veli DENİZ Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Kimya Mühendisliği Bölümü, Kocaeli ATEX (Parlayıcı ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik Sempozyumu 22-24 Eylül 2011 ANKARA

2. İçerik • Temel kavramlar: • Yanma,yangın, patlama, • Patlayıcı ortamlar • Mevzuatta risk değerlendirme • Literatürdeki Risk Değerlendirme Çalışmalarına Genel Bir Bakış • Önerilen yöntem: Bulanık mantık • Sonuçlar ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

3. Yanma, Yangın, Patlama Yanma: yanabilir bir malzemenin, bir oksitleyici ile birlikte, genellikle, duman yayılması ve/veya kızıl parıltılar ve/veya alevlerle birlikte ortaya çıkmış egzotermik reaksiyonudur. (TS 7486-Yangından Korunma) Yangın: 1)Dumanın veya alevin veya her ikisinin beraberce ısı yayması ile karakterize edilen yanma olayıdır. 2) Yanmanın zaman ve mekan olarak kontrol edilememiş bir şekilde yayılmasıdır. (TS 7486-Yangından Korunma) Patlama: Sıcaklık, basınç veya her ikisinde ani bir artışa yol açan ani indirgeme veya parçalanma tepkimesi (ISO 8421-1 Madde 1.13). Ani sıcaklık veya basınç veya her ikisi ile birlikte ortaya çıkan ani oksidasyon veya ayrışma reaksiyonudur. (TS 7486-Yangından Korunma) ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

4. Patlayıcı Ortamlar Patlayıcı ortamlar Hava alanları Limanlar Un değirmenleri Güç istasyonları Atık arıtma tesisleri… ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

5. Patlayıcı ortam Yanıcı maddelerin gaz, buhar, sis ve tozlarının atmosferik koşullar altında hava ile oluşturduğu ve herhangi bir tutuşturucu kaynakla temasında tümüyle yanabilen karışımı (Patlayıcı Ortamların Tehlikelerinden Çalışanların Korunması Hakkında Yönetmelik, 26.12.2003 tarih ve 25328 Sayılı R.G) Atmosfer şartları altında, tutuşma oluştuktan sonra yanmanın tümyanmamış karışıma yayıldığıgaz, buhar, sis veya toz halindeki yanıcı maddelerin hava ile karışımı (Muhtemel Patlayıcı Ortamda Kullanılan Teçhizat Ve Koruyucu Sistemler İle İlgili Yönetmelik, (94/9/AT)) Tutuşma başladıktan sonra yanmanın, yanmamış karışımın tamamına yayıldığı, gaz, buhar, duman veya toz haldeki yanıcı maddelerin ortam şartlarında havayla oluşturduğu karışım (Direktif 94/9/EC, Bölüm 1, Madde 1). ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

6. Olası tutuşturma kaynakları • Sıcak yüzeyler • Alevler ve sıcak gazlar • Mekanik kıvılcımlar • Elektrikli donanımlar • Statik elektrik • Kimyasal tepkime • Yıldırım • Elektrik akımında kaçak • Elektromanyetik ışınım • Ultrasonik dalgalar • Adyabatik sıkışma • Şok dalgaları TS EN 1127-1, Patlayıcı Ortamlar- Patlamayı önleme ve korunma- Bölüm1. Temel kavramlar ve metodoloji Direktif:94/9/EC,2006/42/EC/(98/37/EC)), http://www.tse.org.tr ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

7. Mevzuatta risk değerlendirme “Muhtemel Patlayıcı Ortamda Kullanılan Teçhizat ve Koruyucu Sistemler İle İlgili Yönetmelik(94/9/AT) “ “Patlayıcı Ortamların Tehlikelerinden Çalışanların Korunması Hakkında Yönetmelik” Tehlikeli yerler, patlayıcı ortam oluşma sıklığı ve bu ortamın devam etme süresi esas alınarak, bölgeler halinde sınıflandırılmıştır. Patlayıcı Ortamların Tehlikelerinden Çalışanların Korunması Hakkında Yönetmelik’te, işyerinde risk değerlendirmesi yapılırken patlayıcı ortamdan kaynaklanan özel risklerin değerlendirmesinde birtakım hususların dikkate alınması gerektiği belirtilmiş, ancak kullanılacak risk değerlendirme yöntemine değinilmemiştir. ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

8. Literatürdeki Risk Değerlendirme Çalışmalarına Genel Bir Bakış ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

9. Patlama risk değerlendirmesi Marmo ve ark., İtalya,2004 Yanıcı tozların hammadde, ürün veya ara ürün olarak elleçlendiği tesisler için bir dizi risk analizi yöntemi önermişlerdir. Farklı senaryolarda ve risk değerlendirmenin farklı aşamalarında “kontrol listesi”, “olsa olsa”, “hata ürü ve etkileri analizi(HTEA)”,“HazOp” ve “hata ağacı” yöntemleri kullanılmıştır. ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

10. Marmo ve ark.,İtalya,2004

11. Patlama risk değerlendirmesi Salzano ve ark.,2005 Domino etkisinin nicel değerlendirmesi kapsamında, Patlama dalgalarına bağlı olarak süreç ekipmanlarının zarar görme olasılığını tahmin etmek üzere modeller türetmişlerdir. Çalışmanın basınç dalgalarının neden olduğu olaylarda güvenli mesafenin tahminine olanak sağladığı ifade edilmiştir. ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

12. Patlama risk değerlendirmesi Voort ve ark.,2007 “Toz patlaması” tehlikesi taşıyan endüstriyel tesislerin dış güvenliğinde nicel risk değerlendirmesiiçin bir araç geliştirmiştir. Endüstriyel tesis boyut, şekil ve yapısal özellikleri tanımlanarak gruplara ayrılmış ve daha sonra ilgili patlama senaryoları gerçekleşme olasılıkları ile birlikte tanımlanmıştır. Mevcut modeller kullanılarak bireysel ve toplumsal risk hesaplanmıştır. ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

13. Patlama risk değerlendirmesi Shebeko ve ark., 2007 Petrol tesislerinde olay ağacı temelli nicel bir yöntem ile olası “bireysel ve toplumsal riskleri” hesaplamışlardır. Tank yangınları için farklı senaryolar tanımlanmıştır. Terminalin diğer bölgelerinde yaşanabilecek yangın ve patlamalar da dikkate alınmış ve terminal bölgesi ile komşu bölgeler için risk hesaplanmıştır. ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

14. Patlama risk değerlendirmesi Markowski, 2007 Patlayıcı atmosferin olma olasılığı, alev kaynağının bulunma ve etkin olma olasılığı, mevcut koruma ve önleme yöntemlerinin hata yapma olasılığı gibi bir takım etkenleri dikkate alarak patlama için yarı nicel bir Koruma Bölgesi Analizi(LOPA)önermişlerdir. Analiz, çeşitli patlama senaryolarına uygulanmış ve tehlike bölgeleri uzmanlar yardımıyla sınıflandırılmıştır. ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

15. Patlama risk değerlendirmesi Berta, 2009 • Elektrostatik yangın ve • patlama riskleri • Karmaşık endüstriyel sistemlerin çok değişkenli giriş ve çıkış fonksiyonlarına sahip olmaları nedeniyle genel bir problem • Esnek hesaplama adı altında “bulanık mantık”, “yapay sinir ağları” ve “genetik algoritmalar” gibi bir dizi yöntem önermiştir. • Kurulacak yeni yaklaşımların çalışma sistemleri üzerinde denetleme amacıyla kullanılabileceği gibi tasarım ve planlama aşamalarında da kullanılabileceği belirtilmiştir. ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

16. Patlama risk değerlendirmesi Moosemillar, 2011 Patlama Araştırma Birliği (Explosion Research Cooperative) için geliştirilen proje kapsamında çeşitli tasarım, işletme ve çevresel koşullardan kaynaklanan patlama sıklıklarının tahmini için “algoritmalar” geliştirmiştir. Senaryo tabanlı patlama sıklıkları, başlatıcı olayların meydana gelme sıklığı, ani patlama durumu olasılığı ve patlama ile sonuçlanan gecikmiş alevlenme olasılıkları tahmini için yöntemler geliştirilmiştir. Algoritmaların kayıtlı veriler ve uzman görüşlerine dayanarak oluşturulduğu belirtilmiştir. ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

17. Patlama risk değerlendirmesi Markowski ve ark., 2011 • İşyerlerinde patlayıcı atmosferin • olma olasılığı, etkin tutuşturucu • kaynakların bulunma olasılığı, • önleme ve azaltma bölgelerinin aktifliği ve sonuçların ciddiyeti gibi değişkenler sözel gruplar olarak belirtilmiş ve bu değişkenler arasındaki ilişkiler mühendislik bilgisine dayalı uzman görüşleri ile bir dizi küme halinde ifade edilmiştir. • Bu yöntemle, risk yarı nicelolarak tahmin edilmiştir. Uygulanan yöntemin her bir senaryo için tehlike ve risk olgularının daha iyi kavranmasını sağladığı öne sürülmüştür. ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

18. Önerilen yöntem: Bulanık mantık ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

19. Bulanık mantık İnsan bilgi ve deneyimlerinden yararlanarak ve bu verileri kural tabanları halinde işleyip, her bir kural tabanının belirli bir matematik fonksiyona karşı getirilerek sonuç çıkarılmasıdır. Krisp (klasik, net) kümeler Bulanık kümeler Bulanık sistemler kural veya bilgi tabanlı olarak ifade edilir ve bulanık “eğer-ise(if-then)” kurallarına dayalıdır. ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

20. Bulanık mantık Bir bulanık eğer-ise kuralı, sürekli üyelik fonksiyonları tarafından karakterize edilen bazı ifadelerin bulunduğu yapıyı ifade eder. Üyelik fonksiyonları Ör: Uzun boylu insanlar kümesi Üçgen üyelik fonksiyonu Trapezoidal (yamuk) üyelik fonksiyonu Gauss üyelik fonksiyonu 1 1 0 0 Klasik küme Bulanık küme ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

21. Bulanık mantık Çok kalabalık Çok az az normal Nüfus yoğunluğu için üyelik fonksiyonu örneği kalabalık 1 Eğer – ise kuralları 0 EĞER yemek çok lezzetli ve servis çok iyi İSE bahşiş oldukça yüksek, …. EĞER yemekler lezzetli ve servis normal İSE bahşiş normal …… EĞER yemekler az lezzetli ve servis normal İSE bahşiş düşük, X adet değişken Y adet değişken X*Y adet kural ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

22. Bulanık mantık Bulanık çıkartım sistemi(FIS) Matlab bulanık mantık (Fuzzy logic )araç kutusu ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

23. Bulanık mantık • Singleton • Gaussian • Triangular • . • . • . -Ağırlık merkezi -Merkezi ortalama . . -Çarpım IE -Mamdani IE . . . ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

24. Bulanık uygulamalar • İlk kez 1970’li yıllarda Londra’da bir buhar makinesinde • 1980’li yıllarda Danimarka’daki Çimento fabrikasının fırınında • …… • Japonya’daki Sendai metrosunda Fotoğraf ve video kameralar çamaşır makineleri TV mikrodalga, Otomobil Tren… .. ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

25. Risk Geleneksel risk algısı Olasılık Risk Şiddet • Bir olayın olma olasılığını ve sonucunu etkiyecek ve belirsizlikler içeren birçok etken(parametre) vardır. • Bununla birlikte bu etkenlerin önemli kısmı da nicel ifadelerden çok insan bilgi ve deneyimlerine dayanmaktadır. ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

26. Önerilen yöntem • Bu çalışmada, patlama riskinin bileşenleri olarak : • patlayıcı atmosferin varlığı, • tutuşturma kaynağının varlığı, • ortamdaki etkilenen sayısı (popülasyonu). ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

27. Önerilen yöntem ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

28. Önerilen yöntem Çıkış değişkeni Giriş değişkenleri ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

29. Önerilen yöntem Eğer- ise kuralları EĞER patlayıcı atmosferin varlığı “sürekli(bölge0)” VE tutuşturma kaynağının varlığı “sürekli(bölge0)” VE popülasyon “kalabalık” İSE patlama Şiddeti Oldukça etkilidir. EĞER patlayıcı atmosferin normal çalışma ortamında yok ise veya kısa süreli bulunuyorsa(bölge2) VE tutuşturma kaynağı yok ise veya kısa süreli bulunuyorsa(bölge2) VE popülasyon “ıssız” İSE patlama şiddeti “oldukça az”dır. ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

30. Önerilen yöntem Tutuşturma kaynağının varlığı Patlayıcı ortamın varlığı Ortam popülasyonu Patlamanın şiddeti ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

31. Önerilen yöntem ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

32. Sonuçlar Oluşturulan kural sistemi yorumlanacak olunursa başlangıçta sözel ifadeler yardımı ile oluşturulan üyelik fonksiyonlarının nicelleştirildiği görülür. Üyelik fonksiyonlarının değişimi halinde patlama şiddetinin nicel değerini tekrar yorumlamak da mümkün olacaktır. ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

33. Sonuçlar Son yıllarda yazılım/bilgisayar destekli yöntemler kullanıldığı ve geleneksek risk algısının dışına çıkılarak çeşitli araçların geliştirildiği görülmüştür. Bu çalışmada, patlama riskinin bileşenleri olarak patlayıcı atmosferin varlığı, tutuşturma kaynağının varlığı gibi patlama olayının gerçekleşmesini doğrudan etkileyebilecek etkenler ile birlikte, olay gerçekleştikten sonra şiddetini etkileyebileceği düşünülen ortamın nüfusu (popülasyonu) da dikkate alınmıştır. ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

34. Sonuçlar • Tesis civarındaki endüstriyel tesislerin yoğunluğu, olaya müdahale edecek personelin deneyimi, kentsel ya da kırsal kesimde konumlanması gibi birçok etmen olayın sonuçlarını değerlendirmede etkili olacaktır. • Elde edilen kural sistemi üzerinde etken/etkenlerin değiştirilmesine olanak sağlayan esnek bir sistem elde edilmiştir. Daha fazla etken içeren bir sistem belirsizliklerin üstesinden gelmede daha da etkili olacak ancak kural sayısında etken sayısına bağlı olarak bir miktar artış da meydana gelecektir. Önerilen sistem tek başına kullanılabileceği gibi diğer risk değerlendirme yöntemleri ile birlikte de kullanılabilir. ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu 22-23-24 Eylül 2011, ANKARA

35. Kocaeli Üniversitesi, Umuttepe Yerleşkesi Teşekkürler Kazasız günler….