Transcript 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

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
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
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
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
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 tüm
yanmamış karışıma yayıldığı gaz, 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
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 korunmaBölüm1. 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
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
Literatürdeki
Risk Değerlendirme Çalışmalarına
Genel Bir Bakış
ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu
22-23-24 Eylül 2011, ANKARA
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
Başlıklar
Marmo ve ark.,İtalya,2004
Alanlar
CE işaretli
makine ve
ekipmanlar
1-Yasal
gereklere
uygunluk
2-Enstrüman
ve
prosedürlerin
uygunluğu
Dökümantasyon ve
prosedürlerin kontrolü
3- Ciddi kaza 4- Çalışanların
riskleri
maruz kaldığı
riskler
Olsa olsa,
Olsa olsa,
Kontrol
listesi,
HTEA
Olsa olsa,
Kontrol
listesi, HTEA
Kontrol
listesi,
HTEA
Kontrol
listesi,
Olsa olsa,
CE işareti
bulunmayan
makine ve
ekipmanlar
Olsa olsa,
Olsa olsa,
Kontrol
listesi
Olsa olsa,
Kontrol
listesi
Olsa olsa,
Olsa olsa,
HTEA
Olsa Olsa,
Çalışma
alanları
Kontrol
listesi
Kontrol
listesi,
Kontrol
listesi
Olsa olsa,
Kontrol
listesi
Olsa olsa,
Kontrol
listesi,
HazOp,
Kontrol
listesi
HazOp,
Hata ağacı
Olsa Olsa,
Kontrol
listesi
Karmaşık
tesisler
Olsa olsa
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
mesafenin tahminine olanak sağladığı ifade edilmiştir.
güvenli
ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu
22-23-24 Eylül 2011, ANKARA
Patlama risk değerlendirmesi
Voort ve ark.,2007
“Toz patlaması” tehlikesi taşıyan
endüstriyel tesislerin dış
güvenliğinde nicel risk değerlendirmesi için 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
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
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
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
Patlama risk değerlendirmesi
Moosemillar, 2011
Patlama Araştırma Birliği (Explosion
Research Cooperative) için geliştirilen
proje kapsamında çeşitli tasarım,
işletme ve çevresel koşullardan
kaynaklanan patlama sıklıklarının
geliştirmiştir.
tahmini
için
“algoritmalar”
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
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 nicel olarak 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
Önerilen yöntem:
Bulanık mantık
ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu
22-23-24 Eylül 2011, ANKARA
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
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) Gauss üyelik
üyelik fonksiyonu
fonksiyonu
1
1
0
0
Klasik küme
Bulanık küme
ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu
22-23-24 Eylül 2011, ANKARA
Bulanık mantık
Çok az
az
normal
kalabalık
1
Çok
kalabalık
Nüfus yoğunluğu için
üyelik fonksiyonu
örneği
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
Bulanık mantık
Matlab bulanık mantık (Fuzzy logic )araç kutusu
Bulanık çıkartım sistemi(FIS)
ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu
22-23-24 Eylül 2011, ANKARA
Bulanık mantık
-Singleton
-Gaussian
-Triangular
.
.
.
-Çarpım IE
-Mamdani IE
.
.
.
-Ağırlık merkezi
-Merkezi ortalama
.
.
ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu
22-23-24 Eylül 2011, ANKARA
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
Risk
Geleneksel risk algısı
Olasılık
Şiddet
Risk
•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
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
Önerilen yöntem
Patlayıcı
atmosferin varlığı
Tutuşturma
kaynağının varlığı
Etkilenen
sayısı (Nüfus)
Patlamanın
etkileri
Bölge 0
Bölge 0
(Sürekli)
(Sürekli)
Kalabalık
Oldukça etkili
Bölge 1
Bölge 1
Olağan
Etkili
(n.k’da ara sıra)
Bölge 2
(n.k’da ara sıra)
Bölge 2
Issız
Orta Dereceli
Olasılık çok düşük
veya kısa süreli
Olasılık çok düşük
veya kısa süreli
-
-
-
Az
-
-
-
Oldukça Az
ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu
22-23-24 Eylül 2011, ANKARA
Önerilen yöntem
Çıkış değişkeni
Giriş değişkenleri
ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu
22-23-24 Eylül 2011, ANKARA
Önerilen yöntem
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
Önerilen yöntem
Patlayıcı
ortamın
varlığı
Tutuşturma
kaynağının
varlığı
Ortam
popülasyonu
Patlamanın
şiddeti
ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu
22-23-24 Eylül 2011, ANKARA
Önerilen yöntem
ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu
22-23-24 Eylül 2011, ANKARA
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
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
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
değerlendirme yöntemleri ile birlikte de kullanılabilir.
diğer
ATEX (Parlayıcı Ve Patlayıcı Ortamlarda Güvenlik) Sempozyumu
22-23-24 Eylül 2011, ANKARA
risk
Kocaeli Üniversitesi, Umuttepe Yerleşkesi
Teşekkürler
Kazasız günler….
35