Büyük endüstriyel kazaların önlenmesi ve etkilerinin azaltılması çalışmalarında, kimya ve proses mühendisliği temelinde ve proses güvenliği kapsamında yapılan çeşitli hesaplamalar ve mühendislik çalışmaları kritik öneme sahiptir. Bu çalışmalarda ele alınması gereken bazı temel mühendislik disiplinleri ve ilgili analizler şunlardır:
1. Termodinamik Analiz
Durum Denklemleri: Proses koşullarındaki maddelerin termodinamik davranışlarını anlamak için durum denklemleri kullanılır.
Enerji ve Entropi Hesaplamaları: Isı transferi, basınç değişimleri, enerji verimliliği ve süreç stabilitesini sağlamak amacıyla enerji ve entropi denklikleri hesaplanır.
Faz Dengesi: Sıvı-buhar, sıvı-sıvı veya katı-sıvı faz geçişleri sırasında sistemin güvenliğini sağlamak amacıyla faz denge hesapları yapılır.
2. Akışkanlar Mekaniği
Akışkan Hareketi ve Basınç Dağılımları: Boru hatları, pompalar, vanalar ve diğer ekipmanlar içerisindeki akışkan hareketleri ve basınç düşümleri incelenir.
Çok Fazlı Akışlar: Gaz-sıvı, sıvı-katı gibi çok fazlı akışlar analiz edilerek, bu akışların kontrolü ve güvenliği sağlanır.
Sızıntı ve Yayılma Analizleri: Olası kaçak durumlarında tehlikeli maddelerin yayılma modelleri oluşturularak, bu yayılmaların önlenmesi ve etkilerinin minimize edilmesi için önlemler alınır.
3. Isı ve Kütle Transferi
Isı Değiştirici Tasarımı: Proses ekipmanlarında ısı değişimi sırasında oluşabilecek risklerin değerlendirilmesi ve optimize edilmesi.
Kütle Transferi: Reaktörlerdeki kimyasal reaksiyonlar sırasında veya ayırma proseslerinde (damıtma, absorpsiyon, vb.) kütle transferi süreçlerinin güvenli bir şekilde yönetilmesi.
Termal Stabilite: Ekipman ve proseslerin termal stabilitesinin sağlanması için ısı transfer analizlerinin yapılması.
4. Reaksiyon Mühendisliği
Kimyasal Reaksiyonların Kontrolü: Patlayıcı veya zehirli maddelerin oluşumunu önlemek amacıyla kimyasal reaksiyon kinetiklerinin detaylı incelenmesi.
Reaktör Tasarımı: Güvenli ve verimli bir kimyasal reaktör tasarımı için reaksiyon mühendisliği prensiplerinin uygulanması.
5. Matematiksel Modelleme
Proses Simülasyonları: Tesis genelinde proseslerin ve potansiyel kaza senaryolarının simülasyonları yapılarak, güvenlik riskleri değerlendirilir.
Risk Analizi: Olası tehlikelerin ve bu tehlikelerin olasılıklarının hesaplanarak, alınması gereken önlemler için matematiksel modeller geliştirilir.
6. Hesaplamalı Akışkanlar Mekaniği (CFD)
Akış Dinamiği Simülasyonları: Gaz ve sıvıların akış dinamikleri, CFD kullanılarak detaylı bir şekilde analiz edilir. Özellikle tehlikeli maddelerin sızıntı ve yayılım senaryoları simüle edilerek, bu senaryolara karşı alınması gereken önlemler belirlenir.
Patlama ve Yangın Modelleri: Olası patlama ve yangın durumlarının etkilerini analiz etmek ve bu etkileri minimize etmek için CFD modelleri oluşturulur.
Bu mühendislik disiplinleri ve analizler, büyük endüstriyel kazaların önlenmesi ve etkilerinin azaltılması için gerekli temel çalışmaları kapsamaktadır. Bu hesaplamalar ve modellemeler, proseslerin güvenli ve sürdürülebilir bir şekilde işletilmesine olanak tanır.
