LEL hesaplama: % hacim, ppm, g/m³ ve %LEL çevirici

Birim çevirici

Gaz karışımının LEL'i

LEL ve %LEL ne demek?

LEL, alt patlama sınırıdır: yanıcı bir gazın ya da buharın havada patlayabildiği en düşük derişim. İngilizce kaynaklarda LFL olarak da geçer. Hacimce yüzde olarak verilir; örneğin metan için yaklaşık %4,4.

Gaz dedektörleri ise çoğu zaman %LEL gösterir. Bu, derişimin alt patlama sınırına oranıdır. Dedektör “%20 LEL” gösteriyorsa ortamdaki gaz, patlama sınırının beşte birine ulaşmıştır. Kavramın ayrıntısı Patlayıcı ortam nedir? yazısındadır.

Çevirme formülleri

• ppm = hacimce % × 10.000
• %LEL = hacimce % / LEL × 100
• g/m³ = hacimce % × 10 × M / V_m

M maddenin mol kütlesi (g/mol), V_m ise bir mol gazın kapladığı hacimdir (L/mol). V_m sıcaklığa bağlıdır: ideal gaz yasasından V_m = R · T / p bulunur ve 20 °C'de, atmosfer basıncında 24,06 L/mol eder. Araç girdiğiniz sıcaklık için bu değeri kendisi hesaplar.

Hacimce % ile ppm ve %LEL arasındaki çevirme sıcaklıktan etkilenmez. Yalnız g/m³ değeri sıcaklıkla değişir.

Çözümlü örnek

Bir kazan dairesindeki dedektör metan için %20 LEL'de alarm veriyor. Bu derişim başka birimlerle ne eder?

• Hacimce %: 20 × 4,4 / 100 = %0,88
• ppm: 0,88 × 10.000 = 8.800 ppm
• g/m³ (20 °C): 0,88 × 10 × 16,0 / 24,06 ≈ 5,85 g/m³

Bu örneği araçta Örnek değerleri doldur düğmesiyle görebilirsiniz.

Karışımın LEL'i: Le Chatelier kuralı

Birden çok yanıcı gaz bir aradaysa karışımın alt patlama sınırı, bileşenlerin sınırlarının basit ortalaması değildir. Le Chatelier kuralıyla hesaplanır:

LEL = 100 / ( y₁/LEL₁ + y₂/LEL₂ + … )

Burada y, her yanıcı bileşenin yanıcılar içindeki hacimce yüzdesidir (toplamları 100).

Örnek. Yanıcı kısmı %70 metan (LEL 4,4), %20 etan (2,4) ve %10 propandan (1,7) oluşan bir gaz:

LEL = 100 / (70/4,4 + 20/2,4 + 10/1,7) = %3,32

Bunun pratik bir sonucu vardır. Dedektör alarmı saf metana göre %20 LEL'e, yani %0,88'e ayarlanmışsa, bu derişim karışımın kendi sınırının yaklaşık %26,5'ine karşılık gelir. Alarm, sanıldığından geç gelir.

Bu hesap PKD'nin neresinde durur?

Patlamadan korunma dokümanı hazırlarken bu çevirmeleri ve karışım hesabını şu bölümlerde kullanırız:

• Madde özellikleri. Her yanıcı gaz ve buharın patlama sınırları hem hacimce yüzde hem g/m³ olarak, kaynağıyla birlikte yazılır.
• Bölge hesabı. Salınan gazın havalandırmayla ne kadar seyreldiği, alt patlama sınırına oranla değerlendirilir.
• Dedektör ve havalandırma koşulları. Alarm eşikleri %LEL olarak verilir. Dedektörün kalibre edildiği gaz ile ortamdaki gaz farklıysa eşiğin gerçekte neye karşılık geldiği gösterilir.
• Karışımlar. Doğal gaz, LPG ya da tiner gibi karışımlarda sınır, karışımın bileşimine göre hesaplanır.

Birim çevirmek işin kolay kısmıdır. Zor olan; doğru madde verisini seçmek ve salınımın nerede, ne kadar olacağını belirlemektir.

Sonuçları kullanırken

• LEL değerleri kaynağa göre değişir. Listedeki değerler kaynaklardaki aralığın alt, yani ihtiyatlı ucudur. Elinizdeki güvenlik bilgi formunda farklı bir değer varsa onu yazabilirsiniz; şüphede düşük olanı seçin.
• Sıcaklık arttıkça alt patlama sınırı düşer. Tablo değerleri oda sıcaklığı içindir. Sıcak bir proseste gerçek sınır tablodakinden düşüktür.
• Le Chatelier her karışımda işlemez. Birbirine benzeyen hidrokarbonlarda iyi sonuç verir. Hidrojen içeren ya da birbirinden çok farklı maddelerden oluşan karışımlarda güvenilirliği düşer.
• Dedektör, kalibre edildiği gaza göre gösterir. Başka bir gazda gösterge gerçek değerden farklı olabilir. Üreticinin düzeltme katsayılarına bakın.

Kaynaklar

• ISO/IEC 80079-20-1 (gaz ve buharların sınıflandırma verileri; önceki adıyla IEC 60079-20-1)
• GESTIS madde veri tabanı (IFA): patlama sınırları ve mol kütleleri

Bu araç bilgilendirme amaçlıdır. Dedektör ayarları ve bölge kararları için üreticinin bilgileri, maddenin güncel güvenlik bilgi formu ve ilgili standartlar esas alınır.

Sık sorulanlar