Temel Yangın Bilgileri

	YANGIN SINIFI (Yangın türleri)	AÇIKLAMA	KULLANILMASI GEREKLİ TAŞINABİLİR SÖNDÜRME CİHAZI
	A sınıfı yangınlar	Odun, kömür, kâğıt, ot, doküman ve plastik gibi yanıcı katı maddeler yangını	öncelikle çok maksatlı kuru kimyevi tozlu veya sulu
	B sınıfı yangınlar	Benzin, benzol, makine yağları, laklar, yağlı boyalar, katran ve asfalt gibi yanıcı sıvı maddeler yangını	öncelikle kuru kimyevi tozlu, karbondioksitli veya köpüklü
	C sınıfı yangınlar	Metan, propan, bütan, LPG, asetilen, havagazı ve hidrojen gibi yanıcı gaz maddeler yangını	öncelikle kuru kimyevi tozlu veya karbondioksitli
	D sınıfı yangınlar	Lityum, sodyum, potasyum, alüminyum ve magnezyum gibi yanabilen hafif ve aktif metaller ile radyoaktif maddeler gibi metaller yangını	öncelikle kuru metal tozlu

Celsius çevirim formülleri

ilk ölçek	çevrilen ölçek	formül
Celsius	Fahrenheit	°F = °C × 1.8 + 32
Fahrenheit	Celsius	°C = (°F – 32) / 1.8
Celsius	Kelvin	°K = °C + 273.15
Kelvin	Celsius	°C = °K – 273.15

Maddenin adı	Öz ısı (Cal/g°C)
Su	1.00
Buz	0.50
Zeytinyağı	0.47
Naftalin	0.41
Hidrojen	0.41
Oksijen	0.22
Bor	0.58
Magnezyum	0.26
Alüminyum	0.217
Krom	0.12
Manganez	0.115
Demir	0.115
Nikel	0.110
Bakır	0.1
Çinko	0.095
Kripton	0.074
Baryum	0.045
Uranyum	0.026
Cıva	0.033
Gümüş	0.056
Kurşun	0.031
Bizmut	0.294
Cam, kum	0.15
Hava (sabit basınçta)	0.23
Su buharı	0.48
Kobalt	0.107

bu konuda suyun üstün olduğu görülür.

Yanma Isısı

Belirli bir sürede yangından açığa çıkacak ısı enerjisi, yanan maddenin yanma ısısına bağlıdır. Yanma ısısı, birim kütle başına yanma sonucu açığa çıkan enerji olarak tanımlanabilir. Birimi KJ/g ‘dır.

Yanma ısısı, yangın durumunda, yangın yayılma hızını, kontrol altına alınmasını ve can güvenliğini önemli ölçüde etkiler. Ahşap yanma ısısı 16-19 Kj/g; yanıcı sıvılar 19.9-44.8 Kj/g; yanıcı gazlar 10.1-12.1 Kj/g düzeyindedir.

Isı Transferi

Enerji akışı daima yüksek potansiyelden alçak potansiyele doğru olduğundan, ısı akışı da sıcaktan soğuğa doğru gerçekleşir. Isı akış oranı genellikle BTU/saat veya J/saniye olarak belirtilir. Isı transferi iletim, konveksiyon ve radyasyon olmak üzere üç mekanizma ile gerçekleşir.

Bu mekanizmaların anlaşılması, bina tasarımlarında ısı transferini dolayısı ile yangın yayılımını kısıtlayıcı önlemler almaya katkı sağlar.

İletim yolu ile ısı transferi

Sıcak maddenin atom ve moleküllerinin titreşimi, başka moleküllerle teması ve çarpışmaları sonucu ısı akışı gerçekleşir. Doğrudan temasla gerçekleşen ısı transferidir. Demir bir çubuğun bir ucunu ateşe değdirdiğinizde, ısı diğer uca doğru iletim yolu ile yayılacaktır. İletim yolu ile ısı transferini etkileyen dört faktör vardır: sıcaklık, malzemenin kesit alanı, uzaklık ve malzemenin yapısı. Uzaklık arttıkça ısı iletimi yavaşlayacaktır. Bu olgu sıcaklık gradyenti olarak bilinir ve uzaklık ile sıcaklığın değişme hızını belirtir. (ΔT/d). Kesit alanı büyüdükçe ısı transferi hızlanır. Metallerin ısıl iletkenliği (k) genellikle sıcaklık arttıkça azalır. Gazlarda ise tersi olur; sıcaklık arttıkça gazların ısıl iletkenliği de artar. Gazlarda gevşek molekül yapısı (daha az çarpışma dolayısı ile daha az ısı transferi) dikkate alındığında, gazların ısıl iletkenliği sıvı ve katılara göre düşüktür.  Isı transferini etkileyen bir diğer faktör malzemenin yapısı idi. Her malzeme için, malzeme boyunca ısı transferi oranı ile orantılı bir ısıl iletkenlik katsayısı tanımlanmıştır. Tüm bu faktörler Fourier Yasası içerisinde yer almıştır.

Fourier Yasası

Buna göre ısı transferinden oluşan ısı akısı q (W/m²) sıcaklık gradyentinin büyüklüğü ile orantılı ve ters işaretlidir: q=-k.A.dT/dx.  Bu eşitliğe göre ısıl iletim katsayısının boyutu W/m.K veya J/m.s.K olacaktır.

Termal iletim katsayısı yüksek olan malzemeler iyi ısıl iletkenlerdir ve düşük olanlar yalıtkanlardır. En iyi ısı yalıtkanları genellikle arasına hava girmesine uygun ince lifli yapıda katı mazlemelerdir, cam yünü, elyaf gibi. Bazı malzemelerin ısıl iletim katsayıları şöyledir:

Bakır 401 W/m°K

Gümüş 429 W/m°K

Alüminyum 237 W/m°K

Demir 72.8 W/m°K

Beton 1.7 W/m°K

Ahşap 0.13 W/m°K

Hava 0.023 W/m°K

 

Konveksiyon yolu ile ısı transferi

Konveksiyon yolu ile ısı transferi, ısınmış sıvı veya gaz akışkan bir ortamın hareketi ile meydana gelir. Yangın yayılımı açısından konveksiyon kritik öneme sahiptir. Yangınlarda, yangının havayı ve diğer gazları ısıtması sonucu konveksiyon görülür ve bu ısınan gazlar başka maddelerin tutuşmasına yol açarak yangını yayarlar. Isınan akışkanlar genleştiğinden, onları çevreleyen soğuk akışkan kısımlara göre yoğunlukları azalır ve böylece yükselerek hareket ederler. Isınan akışkanların bu hareketleri doğal konveksiyon oluşturur. Konveksiyon ile ısı transferi şu faktörlerden etkilenir:

• Akışkanın yoğunluk, viskozite, termal iletkenlik gibi özellikleri.
• Akış rejiminin hızı ve doğası
• Kesit alanı gibi yüzey geometrisi özellikleri
• Sıcaklık farkı

Konveksiyon ısı transfer katsayısı

(h) (W/m²K) , belirli bir malzeme için sabittir. Bu sabit ile konveksiyon ile ısı transferi I=h.A.Δ.T formülü ile hesaplanabilir. Burada I, ısı transaferi oranı, A akışkanın temas ettiği yüzey alanı, Δ.T ise akışkan ile temas ettiği yüzey arasındaki sıcaklık farkıdır.

Radyasyon yolu ile ısı transferi:

Isının elektromanyetik ışınımlar yoluyla taşınmasıdır.

Elektromanyetik ışınımlar dalga boyuna göre, kızılötesi, görünür ve ultraviole olmak üzere üç ana bölgede bulunur. Yangın sırasında ortaya çıkan elektromanyetik ışınımlar büyük ölçüde kızılötesi bölgededir; çok küçük bir kesimi ise görünür bölgede yer alır. Termal radyasyonun kendisi ısı değildir. Isıdan kaynaklanır ve bir nesneye çarptığında orada ısı oluşturur. Mutlak sıfırın üzerinde sıcaklığı bulunan tüm cisimler sürekli olarak termal ışınımda bulunurlar. İletim ve konveksiyondan farklı olarak termal radyasyon hareketi için herhangi bir ortama ihtiyaç duymaz. Bu nedenle ışınımla ısı transferi vakum altında dahi gerçekleşir. Bir nesnenin ışınımda bulunma kabiliyeti, ışınım emme kabiliyeti ile orantılıdır. Radyasyon, boşluktan düz hatlar veya demetler halinde geçer. Yolu üzerinde bulunan maddeler radyasyonu kısmen veya tamamen yansıtabilir, absorblayabilir ya da değiştirmez. Radyasyonun nesnelerle bu etkileşimleri ile ilgili bazı nicelikler şöyle gösterilebilir:

Reflektivite, ρ: radyasyonun bir madde tarafından yansıtılan kesri

Absorbtivite, α: radyasyonun bir madde tarafından absorblanan kesri

Transmissivite, τ: radyasyonun bir madde tarafından geçirilen kesri

Bunların toplamı 1’e eşittir. α + ρ + τ = 1

 

Kirchhoff Kanunu

Bir maddenin radyasyon gücü Kirchhoff Kanunuyla genelleştirilmiştir. Kanuna göre denge sıcaklığında, herhangi bir cismin toplam radyasyon gücü ile absorbtivitesi arasındaki oran, sadece cismin sıcaklığına bağlıdır. W₁/α₁ =W₂/α₂ eşitliği vardır. W₁ ve W₂ herbir cismin toplam radyasyon gücü, α1 ve α2 absorbtiviteleridir. Kanun, monokromatik ve toplam radyasyona uygulanabilir. Gelen radyasyondaki enerji dağılımı radyasyon verici yüzeyin karakterine ve sıcaklığına bağlı olduğundan, alıcı yüzeyin absortivitesi de verici yüzeyin bu özelliklerine bağlıdır.

 

Siyah Cisim

En yüksek absorbtivite değeri 1’dir ve bu değere, bir cismin gelen radyasyonun (yansıtma ve geçirme olmaksızın) tümünü absorblaması durumunda ulaşılır. Böyle bir cisme “siyah cisim” denir. Kirchhoff Kanuna göre, siyah bir cisim, herhangi bir sıcaklıkta ulaşılabilecek en yüksek radyasyon gücüne sahiptir. Bir cismin “emissivitesi (e, radyasyon çıkarması)”, cismin toplam radyasyon gücünün, aynı sıcaklıktaki siyah bir cisminkine oranıdır.

Kirchhoff Kanununda, siyah cisim toplam radyasyon gücü Ws, siyah cisim absortivitesi  αs=1, diğer cisim radyasyon gücü W₂,  absortivitesi  α₂ ile gösterildiğinde, diğer cisimin emissivitesi e₂=W₂/Wₛ= α₂ olduğu görülür.

Çevresiyle denge sıcaklığında bulunan herhangi bir cismin emissivitesi ve absorbtivitesi birbirine eşittir. Emissivitenin birimsiz  bir sabit olduğuna dikkat edilmelidir. Bazı malzemeler için e değerleri şöyledir:

Cilalı metal <0.1

Tuğla 0.8

Grafit 0.9

Meşe ve mermer 0.9

Emissivite ile beraber radyasyonla ısı iletimini etkileyen iki diğer faktör sıcaklık farkı ve mesafedir. Sıcaklık artışı ısı transferini hızla artırır. Mesafe içinse ters kare yasası geçerlidir. Mesafe iki katına çıktığında iletim dörtte bire düşer; aynı şekilde mesafe yarıya indiğinde iletim dört katına çıkar.

Isı Kaynakları

Çalışma ortamında genellikle, bir yangını başlatabilecek ve devam ettirecek pek çok ısı kaynağı bulunur.  Aşağıdakiler ısı kaynaklarının bir listesidir. (NFPA 1997b, 1-64-67):

1. Kimyasal ısı: Bir maddenin tamamen oksidasyonu sonucunda ortaya çıkan yanma ısısıdır.
2. Kendiliğinden ısınma: Bir maddenin çevresinden ısı çekmeksizin sıcaklığının yükselmesidir. Sıcaklığın yeterince yükselmesine izin verildiğinde kendiliğinden tutuşma meydana gelebilir.
3. Bozunma ısısı: Bileşiklerin bozunması ile ortaya çıkan ısıdır. Asetilen, bozunmaya başladığında ısı üreten maddelere bir örnektir.
4. Çözünme ısıs: Bir maddenin çözelti içerisinde çözünürken açığa çıkardığı ısıdır.
5. Elektriksel ısı: Direnç ısısı da denir. Elektrik iletimi sırasında iletkenlerin gösterdiği direnç nedeni ile meydana gelen ısıdır.
6. Ark ısısı ve kıvılcımlar: Ark, elektriksel bir sistemde toprak veya bir başka faz ile düşük empedanslı bağlantıdan kaynaklanan bir elektrik boşalmasıdır. Ark patlamalarında yüksek sıcaklıklar o noktayı çevreleyen havanın hızlı bir şekilde ısınmasına neden olur.
7. Statik elektrik yükü: Statik elektrik yükü, iki yüzey birbirine temas edip ayrıldığında oluşur, ve en az bir yüzey elektrik akımına karşı yüksek direnç gösterir (ve bu sebepten dolayı elektriksel bir yalıtkandır). Bu şekilde oluşan statik elektrik yükleri ark ve kıvılcımlara neden olabilir.
8. Şimşek/Yıldırım
9. Mekanik ısı: sürtünmeden kaynaklanan ısıdır.
10. Nükleer ısı: Çekirdek tepkimeleri sonucu ortaya çıkan ısıdır.

Yanmanın Fiziği

Yangının kimyasal özellikleri yanında, fizik de malzemelerin davranışında önemli rol oynar. Bir yangında yanan yakıt, sıvı, katı ve gaz olmak üzere üç halde bulunabilir. Yanma genellikle yakıt buhar veya gaz haline geçtiğinde meydana gelir. Bunun nedeni oksijenin de genellikle gaz halinde olmasıdır; böylece hem yakıt hem oksijen gaz halinde olduğundan tepkime hızlanır.

Katılar

Katıların yanmasını etkileyen faktörler, parçacık boyutları, nem oranları ve süreklilikleridir. Katılar ne kadar küçükse, yanmak için o kadar az ısıya ihtiyaç duyarlar. Toz patlaması bu kavrama örnektir, toz parçacıklarının yüzey alanları kütlelerine göre çok fazla olduğundan çok küçük tutuşturma kaynakları yanmaları için yeterli olur.

Sıvılar

Sıvılar yanmaz. Yanan, sıvı yüzeyinde oluşan buhardır. Bir sıvının yanıcı buhar üretme kabiliyetini belirleyen faktörler, alevlenme noktası, buhar basıncı ve buhar yoğunluğudur. Alevlenme noktası düşük sıvılar, normal çalışma ortamı şartlarında bile yanmaya elverişli buhar konsantrasyonları üretirler. Alevlenme noktası, sıvının buhar üretme kabiliyetinin bir ölçüsüdür. Özgül Ağırlık, sıvının suya göre ağır mı hafif mi yani batacağını mı yüzeceğini mi belirleyen faktördür. Özgül ağırlığı 1.0’den büyük olan sıvılar batar, küçük olanlar yüzer.

Alevlenme noktası:

Isınan maddeden çıkan gazların, bir alevin geçici olarak yaklaştırılıp uzaklaştırılması sonucunda yanmayı sürdürdüğü en düşük sıcaklığıdır.

 

Buhar Basıncı:

Belli sıcaklıkta, sıvı ya da katısıyla dengede bulunan buharın gösterdiği basınç.

 

Özgül Ağırlık:

birim hacimdeki maddenin havadaki ağırlığının, aynı sıcaklıkta ve eşit hacimdeki saf suyun havadaki ağırlığına oranıdır.

 

Gazlar

Gazlar kabaca yanıcı gazlar ve yanıcı olmayan gazlar olarak ikiye ayrılabilir. Oksijen kendisi yanıcı olmamakla beraber, oksidasyon işlevini yerine getirir. Oksijen kimi zaman tutuşma sıcaklığını düşürebilir. Bazı durumlarda özellikle yağlarla temasında, kendiliğinden yanma meydana gelebilir.

Malzemelerin Yangın Tehlikeleri

Yaygın kullanılan ve yangınlarda tehlike oluşturan mazlemeler ahşap ürünleri, tekstil ürünleri ve plastik ürünlerdir.  Her birinin yapısı ve arz ettiği tehlikeler farklıdır.

Ahşap

Ahşapın yanabilmesi için, yüzeyinden yanıcı gazların salındığı sıcaklığa kadar ısınması gerekir. Odunun yanması ile kg başına yaklaşık 17680-26520 Btu enerji açığa çıkmaktadır. Ahşabın fiziksel şekli, tutuşma ve yanma kabiliyetini etkiler. Ahşabın bir yangında yanmasını belirleyen en büyük faktörlerden biri yüzey alanının kütlesine oranıdır. Bu nedenle kağıt, büyük kütüklere çok daha düşük sıcaklıkta ve kolay alev alarak yanar. Kağıt, kütüğe göre oksijenle temas eden daha büyük yüzey alanına sahiptir ve kütlesi daha azdır. Bu nedenle yanmaya devam etmesi için daha az enerji gerekir. Ahşapın yangın açısından önemli bir diğer özelliği ise ısıl iletkenliğidir.

Isı miktarı Q ile tanımlandığında, malzemenin kalınlığı L ve birim zaman t , ısı geçişinin olduğu yüzey alanı A ve ısı geçişine sebep olan sıcaklık farkı ΔT ile ifade edilirse, sürekli rejim şartları altında ve ısı transferi sadece sıcaklık gradyenine bağlı olduğunda;

Isıl iletkenlik = ısı akış oranı × mesafe / (alan × sıcaklık farkı)

olur.

Ahşapın yanmasında bir diğer etken nem oranıdır. Ahşap ne kadar ıslaksa yanması için o kadar fazla ısı gerekir.

Ahşap kendiliğinden tutuşma noktasını aşana değin ısındığında tutuşma görülür. Bu sıcaklıkta yüzeyinden yazıcı gazlar açığa çıkar. Ortalama bir ısı kaynağına uzun süre maruz kaldığında kendiliğinden tutuşma sıcaklığına kadar ısınabilir. Ahşap civarındaki hava akımları da tutuşma ve yanmasını hızlandırabilir. Ahşabın ortalama tutuşma sıcaklığı 392 °C civarındadır.

Plastikler ve Polimerler

Binlerce çeşit plastik üretilmekte ve kullanılmaktadır. Bileşenlerine ve üretim yöntemine göre yaklaşık otuz farklı plastik sınıfı bulunmaktadır. Plastiklerin tehlikesi, yanma hızlarından ve yanarken çıkardıkları duman ve zehirli gazlardan kaynaklanmaktadır. Plastiklerin tutuşma sıcaklıkları genellikle ahşaptan yüksek olmakla beraber bazı tür plastikler küçük bir alevle bile kolaylıkla tutuşur ve hızla yanarlar. Bazı plastikler yanarken çok yoğun, isli siyah bir duman çıkarırlar. Bileşimlerine göre, karbonmonoksit, hidrojensiyanür, hidrojen klorür ve fosgen gibi zehirli gazlar açığa çıkarırlar. Bir diğer tehlikeleri, yanmakta olan plastiğin akışkan olması ve alevli şekilde damlamasıdır. Bu durum yangın yayılımı açısından tehlike arz eder. Ayrıca plastiklerin yanması ile oluşan gazlar hassas elektronik sistemlere de zarar verir.

Tekstil Ürünleri

Tekstil ürünleri çeşitli liflerden oluşur. Tutuşabilirlikleri, yangın yayılma hızları vb. gibi faktörleri bu liflerin yapısı ve içeriği belirler. Tekstil ürünleri kabaca doğal lifler ve suni lifler olarak ikiye ayrılabilir. Doğal lifler de kendi içinde selülozik lifler ve protein lifler olarak ikiye ayrılır. Doğal liflerin en yaygını pamuktur. Pamuk yanabilir ve yandığında duman, ısı, karbondioksit ve karbonmonoksit oluşturur. Protein lifler hayvanlardan elde edilen, yün, ipek vb. doğal liflerdir. Protein liflerin yangın tehlikesi daha düşüktür.

Suni lifler, yapay ipek, akrilik, naylon vb. gibi sentetik liflerdir.  Yapay ipek çözülmüş selülozdan yapılır ve pamukla benzer yangın karakteristikleri gösterir. Akrilik ve naylon diğer yandan, yandıklarında hidrojen siyanür üretebilir. Tamamen inorganik materyallerden yapılmış sentetik lifler de vardır, örneğin cam yünü, ve bunlar yanıcı değildir.

Tekstil ürünlerinin yangın riskini azaltmak için çeşitli yangın geciktirici kimyasal işlemler uygulanabilmektedir. Ancak tekstilin eskimesi, yıkanması, kuru temizlenmesi gibi faktörler tekstilin yangın geciktirici özelliğini kaybetmesine yol açabilmektedir. Ayrıca bu işlemler tekstili tamamen yanmaz hale getirmemekte, yalnızca tutuşmasını zorlaştırmaktadır. Yeterince büyük alevle temasında tekstil yine yanabilmektedir. Tekstillere uygulanan yangın geciktirici işlemler dört yolla çalışır:

1. Oksijenle bileşik yapmayan dolayısıyla yanıcı olmayan gazlar oluştururlar.
2. Zincir reaksiyonu bozan moleküller açığa çıkarırlar.
3. Oksijenle teması azaltmak üzere uçucu olmayan sıvı veya is üretirler.
4. Zincir reaksiyonu sekteye uğratacak ince bölünmüş parçacıklar oluştururlar.

Yangın geciktirici işlemden geçmiş bazı tekstil ürünlerine örnekler, uçaklarda kullanılan kumaşlar, halı, battaniye, çocuk uyku tulumları, kıyafetler, motorlu taşıtlardaki tekstil kısımlar, tente ve çadırlar, perdeler olarak verilebilir.