Kimyasal Yük Bozulmalarının Bulanık Mantık Yaklaşımı İle Hata Ağacı Analizi

Abstract

Kimyasal yükler taşınması, elleçlenmesi ve yüklenmesi bakımından özel uzmanlık gerektirdiği için, deniz taşımacılığında taşınan en zorlu yük grubu olarak kabul edilir. Çevreye ve insan sağlığına zararlı olabildikleri için operasyonların son derece profesyonel olarak gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Ayrıca kimyasal yükler bu özelliklerinin yanında son derece dikkate alınması gereken bir özellikleri daha vardır ki bu özellik günümüz kimyasal yük taşımacılığında en yüksek riskli kabul edilen durumlardan birisidir. Yüklerin yükleme limanındaki kadar saf ve bozulmamış şekilde tahliye limanında teslimatı son derece mühimdir. Yüklerin hem kimyasal hem de fiziksel özelliklerinin özenle korunması gemi sorumluluğunda olan bir şarttır. Olası bir yük bozulması durumunda donatan ve geminin P&I Club sigortası çok yüksek meblalarda tazminatla yüz yüze gelebilmektedir. Kimyasal yükler kirlenme (contamination), oksitlenme, poimerleşme, renk bozulması şeklinde bozulurlar. Gemi tanklarına alınan kimyasal yükün analizi sonucunda yükün yapısında başka kimyasal ürünlere yada tank yıkamasında kullanılabilecek olan deniz suyuna ait kalıntılar bulunması ve bu kalıntıların yükte oluşturduğu kimyasal kontaminasyona kirlenme denir. Örneğin deniz suyundan kaynaklanan kirlenme genelde deniz suyunun içerisinde bulunan Cl-1 (klor) atomunun ürünün yapısında bulunabilecek olan ve zayıf bir bağa sahip OH-1 (hidroksit) grubuyla yer değiştirmesi sonucu gerçekleşir. Örneğin kimyasal formülü CH3OH olan metil alkol, klor yani tuzdan tam arındırılmamış bir tanka alınırsa zayıf bağa sahip OH-1 grubu deniz suyundaki Cl-1 atomuyla yer değişerek, formülü CH3Cl olan metil klorüre (methyl chloride) dönüşür. Benzer şekilde daha önce organik yapılı ürün taşınmış ve tam arındırılmamış tanka alınan metil alkol yapısındaki bu zayıf bağlı OH-1 grubu önceki yükten kalmış olabilecek CH-3 grubuyla yer değişir ve yükün kimyasal özelliği yine korunamamış olunur. Oksidasyon, yüklerin O2 (oksijen) ile tepkimeye girerek kimyasal özelliklerinin değişmesi anlamına gelir. Bu tür bozulmalarda yükün kimyasal özelliğinin değişeceği gibi patlamalara da sebebiyet verebilir. Örneğin, etil, eter gibi eter sınıfı yükler O2 ile tepkimeye girdiklerinde patlama tehlikesi oluşturan peroksit oluşumuna neden olurlar. Bu durum da yalnızca yük bozulması ile sonuçlanmayıp, geminin kaybına ve büyük çevre kirliliklerine neden olabilmektedir. Örneğin, etil, eter gibi eter sınıfı yükler O2 ile tepkimeye girdiklerinde patlama tehlikesi oluşturan peroksit oluşumuna neden olurlar. Bu durumun da önüne geçebilmek için yapılması geren mutlak iş yüke bu reaksiyonu yavaşlatıcı inhibitör eklemek ve tanklara padding yapmaktır. Padding, gaz, buhar yada özel sıvılarla yapılabilen ve yükün tank içerisinde yüzeyini kapatarak oksijenle temasını kesmeye yönelik işlemdir. Gaz ile yapılan padding, kimyasal tankerlerde inertleme sisteminin fonksiyonlarından bir diğeridir. Polimerleşme, aynı tip moleküllerin birbirine yapışarak daha büyük bir molekül oluşturmasıdır. Belirli hidrokarbon karışımları ışık, ısı, hava veya başka materyallerle (pas gibi) temaslarda zamana bağlı olarak hızlı bir şekilde polimerleşmeye meyillidir. Bu tür reaksiyonlar genelde yoğunlaşma yada katılaşma yönünde olur. Polimerleşen yüklerin bir kısmı kendi kendine reaksiyona girebilir. Bu tür yüklere de “self reactive” yükler denmektedir. Polimerleşme reaksiyonları sıcaklıkla doğru orantılı olarak artar. Polimerleşmeyi geciktirmek için bazı reaksiyon önleyicileri, (inhibitör) yüklemeden önce yüke katılmış olmalıdır. Ancak inhibitörlerin de aktif çalışma sıcaklık aralıkları vardır. Sıcaklığın fazlaca artması inhibitörü etkisiz kılacaktır. Kimyasal tankerlerde taşınan yükler yüksek saflık ve kalitededirler. Bu yüzden yükün renginde gerçekleşecek değişiklik bozulma manasına gelebilmektedir. Kimyasalların görünümü genelde saydam ya da yarı saydam olduğu için bulanıklık ya da beyazlaşma istenmeyen bir karışımın varlığına işarettir. Ürünlerin farklı sebeplerden dolayı renklerinde gerçekleşen bozulmaya renk bozulması (decolorızatıon) denmektedir. En çok karşılaşılan renk bozulması sebebi tankta ya da devrelerde bulunabilecek pastan kaynaklanmaktadır. Renk bozulması genellikle çözelti halinde bulunan yüklerde yaşanır, alkali ve aminlerde yaşanan renk bozulması en çok karşılaşılan yük bozulması durumlarının başında gelir. Bunun en bilinen örneği de kostik soda çözeltisinde yaşanabilen renk bozulması durumudur. Böyle bir üründe yaşanacak renk bozulması, ürünün çok küçük bir pastan bile etkilenerek tamamen kahverengine yakın bir renk alması sebebine dayanabilir. Kostik soda endüstride temizlik maddelerinde, sabun üretiminde, kağıt hammaddesi gibi üretimlerde kullanılır. Buradan da anlaşılacağı gibi tüketici sabunu ya da kağıdı beyaz görmek ister ve tercihini bu yönde kullanır. Bu yüzden renk bozulması sonucu kostik soda kullanılış amacının dışına çıkar. Böyle bir off spec durumunda tercih edilen yol genelde renk bozulmasına uğrayan ürün kimyasal olarak bir değişime uğramadığı için yan ürün olarak değerlendirilmesidir ve bozulmamış bir kostik sodadan edilmesi beklenen kardan eksik kalan kısım taşıyandan yani taşıyanın kulüp sigortasından temin edilmesi şeklinde olur. Bu sebeple, kimyasal yük taşımacılık sektörü gemi kaynaklı yük bozulması olaylarının kök sebeplerini ortaya koyan ve önlenmesine yönelik tavsiyeler sunan özgün bir çalışmaya ihtiyaç duymaktadır. Kimyasal yük taşımacılık sektörünün bu yöndeki ivedi ihtiyacı, yük bozulması olayının kök sebeplerini daha önce olmadığı kadar açık ve derinlemesine inceleyen bu çalışmayı yapmamızdaki ana motivasyon kaynağıdır. Çalışmada sunduğumuz fault tree analysis (FTA) metodunun tercih edilme sebebi kök sebepleri ortaya koymak ve ana olay olan yük bozulması olayının ihtimalinin hesaplanmasıdır. Bu hesaplama için kök sebep olaylarının ihtimallerinin bilinmesi gerekmektedir. Hata ağacı analizi yeterli bilgi ve raporlamanın olmadığı bu durumlarda uzman tahminlerinin sözel olarak alındığı ve metodolojik dönüşümle sayısal ihtimallerin elde edildiği fuzzy yöntemiyle desteklenmiştir. Bu sayede sadece kök sebeplerin analiz edilmesi ve yük bozulması olayının ihtimalinin hesaplanması değil, ayrıca kök sebeplerin yok edilmesi ile ana olay ihtimalinin düşmesi sonucunda fayda-maliyet analizi yapılması imkanı da sunmaktadır. Çalışmada sunduğumuz örnek fayda-maliyet hesaplamasına göre gemilerde yük bozılması kök sebeplerinin elimine edilmesi ile yük bozulması ihtimali azaltılacağı için taşıma firmasının kar etmesi mümkün olabilmektedir. Bu durum zarardan kar edilmesi olarak düşünülse dahi, bir geminin günlük maliyet hesabına olası yük bozulmasından edilecek yaklaşık zarara göre maliyet eklenmesi söz konusu olduğu için, bu çalışma ışığında yapılacak iyileştirmeler sayesinde geminin günlük maliyetlerini azaltmanın mümkün olduğu ortaya konmuştur.

Chemical cargoes are the unquestionably toughest cargoes carried via seas, as they require special expertise in terms of handling, storage and transportation aspects. As such kind of cargoes may be expolosive, toxic, corossive, contaminant for environment and dangerous for human health, they always require fully careful and professional operations. Nevertheless, chemical cargoes are needed to be paid attention by the ship for some different aspect. One the most important aspects is delivering the cargo as pure as in loading port. For protecting the purity of the cargo, both physical and chemical specialities of cargo are needed to be protected carefully. In case of any chemical cargo contamination originated from ships may result with high costs that recourse the shipowner and P&I clubs of the ships. Though a probable contamination ends up with serious results, the necessary precautions are not be taken academically. There are several and vital precautions to prevent a cargo contamination in the industry, which are not adequate and produced as a result of systematical cause and effect anaylsis. For that respects, the industry is passionately looking for a systematic way which proposes root causes of cargo contamination briefly and produces a solution way to reduce the probability of contamination event. Such kind of needs are motivated us to make a novel study which produces all probable root causes of chemical cargo contamination event as brief as not previously. Furthermore the proposed approach which is named as fuzzy fault tree analysis (FFTA) is suitable to make an extensive cost-benefit analysis as it is possible to observe how much the probability of contamination event reduces, when any of root causes is eliminated. Fault tree analysis (FTA) is a systematic way to obtain reliability of complex systems both qualitatively and quantitatively. FTA serves estimation about failure probability of top event (TE) using generic data. In other words, it uses exact values to for estimation of TE failure probability. Purpose of this study is not only calculating the failure probability of TE by fuzzy approach, but also proposing a source for cost-benefit analysis. In other words, the main purpose of this study is to identify an appropriate management tool to reduce the risk by reducing the probability of the contamination, where the fuzzy approach based FTA method is used to determine the existing probability of the contamination. In this research, a case study of eliminating one of the root causes of TE is carried out. Obtained benefits and costs of this process are also produced subsequently.