View Factor กับการวิเคราะห์อันตรายจากเพลิงไหม้ (ตอนจบ)

จากบทความตอนที่ 1 เราพูดถึงเรื่องการแผ่ความร้อนจากดวงอาทิตย์มายังคน ซึ่งเรามองทั้งดวงอาทิตย์และคนเป็นจุด และแสงเดินทางเป็นเส้นตรง ดังนั้นค่า View Factor ของกรณีนี้จะขึ้นกับระยะทางระหว่างโลกและดวงอาทิตย์ ตำแหน่งของคนบนผิวโลก และความหนาของชั้นบรรยากาศที่ตำแหน่งสังเกตการณ์เท่านั้น แต่หากวัตถุต้นกำเนิดความร้อนไม่อาจสมมุติเป็นจุดได้ ค่า View Factor จะขึ้นกับรูปทรงเรขาคณิตของวัตถุต้นกำเนิดด้วย

ในกรณีของการเกิดเพลิงไหม้แบบ Pool Fire รูปทรงของแหล่งกำเนิดความร้อนมีลักษณะที่แตกต่างกันออกไปขึ้นกับรูปทรงที่กักเก็บสารเชื้อเพลิงในช่วงการรั่วไหล หาก Bund หรือ Curb ที่กักสารรั่วไหลมีลักษณะเป็นสี่เหลี่ยม เปลวไฟที่เกิดขึ้นจะมองเห็นก็จะเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยม (รูปที่ 1-ซ้าย) หากเป็นกรณีไฟไหม้บนถังทรงกระบอก (รูปที่ 1-ขวา) หรือการรั่วไหลแบบไม่มีการจำกัดขอบเขต เปลวไฟที่มองเห็นก็อาจสมมุติเป็นรูปทรงกระบอก ซึ่งรูปทรงของเปลวไฟนี้มีผลต่อการคำนวณค่า View Factor

โปรแกรมสำเร็จรูปที่ใช้ในการวิเคราะห์อันตรายจากการเกิดเพลิงไหม้ (Consequence Modeling Software) มักจะจำกัดการคำนวณค่า View Factor โดยสมมติให้เปลวไฟมีรูปทรงกระบอกเท่านั้น (หากตอนคำนวณด้วยโมเดล Pool Fire โปรแกรมให้เลือกใส่แค่ Pool Area หรือ Pool Diameter แปลว่าใช้รูปทรงกระบอกคำนวณ View Factor) ดังนั้นในขนาดพื้นที่รั่วไหล (Pool Area) ที่เท่ากันจะให้ผลของการคำนวณที่เท่ากันไม่ว่าพื้นที่จำกัดการรั่วไหลจะมีลักษณะใด ซึ่งอาจทำให้ระยะอันตรายมีค่าต่ำกว่าค่าที่คำนวณเมื่อ View Factor รูปทรงอื่นๆ ในกรณีที่พื้นที่ในการเกิดเพลิงไหม้มีขนาดเท่ากัน

ตัวอย่างหนึ่งคือกรณี Bund Fire เราลองเปรียบเทียบการคำนวณระยะปลอดภัยโดยใช้ View Factor รูปทรงกระบอกที่ และรูปทรงสี่เหลี่ยมที่ให้ Pool Area เท่ากันคือ 5 ตารางเมตร เราใช้ Python ในการคำนวณ (รูปที่ 2 ถึง 5) ระยะปลอดภัยจากความร้อนในกรณีเพลิงไหม้โดยมีสารไฮโดรคาร์บอน n-Hexane เป็นเชื้อเพลิง โดยเทียบ Base Case (เปลวไฟทรงกระบอก) กับผลการคำนวณโดยใช้ Software ALOHA ที่ค่าความคุมอื่นๆ เช่นความชื้นในอากาศ ความเร็วลม และอุณหภูมิบรรยากาศที่เท่ากัน ผลที่ได้เป็นดังในตาราง

จะเห็นได้ว่าในกรณี Bund Fire การใช้ View Factor รูปทรงสี่เหลี่ยมจะได้ค่าที่ Conservative กว่า (ในพื้นที่ไฟไหม้เท่ากัน ต้องการระยะปลอดภัยมากกว่า) ยิ่งด้านที่หันเข้าหาตัวรับความร้อนกว้างขึ้น ความแตกต่างของระยะอันตรายก็ยิ่งเพิ่มขึ้น ในกรณีที่เขื่อนกักเก็บมีรูปทรงสี่เหลี่ยมที่ด้านกว้างต่อยาวเท่ากับ 5:1 ระยะอันตรายจะแตกต่างจากการคำนวณโดยใช้ View Factor ทรงกระบอกเกิน 30% เลยทีเดียว

บางประเทศในยุโรปที่มีการทำงานด้านวิจัยและพัฒนาเพื่อลดความเสี่ยงในอุตสาหกรรม มีการบังคับใช้วิธีการคำนวณระยะอันตรายโดยใช้ค่า View Factor ที่เหมาะสมกับในแต่ละกรณีเพื่อให้แน่ใจว่าค่าที่ได้จะ conservative พอ เช่นในกรณีของ Flammable Storage Area มีการบังคับให้วิเคราะห์อันตรายจากไฟไหม้ภายในกำแพงของถังเก็บสารไวไฟด้วย View Factor ทรงสี่เหลี่ยม

กรณีที่ 1 View Factor ทรงกระบอก

ระยะปลอดภัย = 11.8 เมตร (SaSI) (รูปที่ 2)

ระยะปลอดภัย = 12 เมตร (U.S. NOAA ALOHA software) (รูปที่ 3)

กรณีที่ 2 View Factor ทรงสี่เหลี่ยม (ด้านกว้าง = ด้านยาว)

ระยะปลอดภัย = 14.1 เมตร

กรณีที่ 3 View Factor ทรงสี่เหลี่ยม (ด้านกว้าง > ด้านยาว)

ระยะปลอดภัย = 16.2 เมตร

อนึ่ง บทความนี้ต้องการสะกิดให้ผู้อ่านตระหนักถึงความสำคัญของทฤษฎีพื้นฐานที่เราจำเป็นต้องเข้าใจ เพื่อใช้วิเคราะห์สมมุติฐานที่ใช้ในโปรแกรมสำเร็จรูปต่างๆ ที่ได้มีการตั้งไว้เป็นค่าเริ่มต้น รวมไปถึงข้อจำกัดในการใช้ในแต่ละกรณี ผู้เขียนตั้งใจยก View Factor มาเป็นประเด็นในบทความนี้ ด้วยเชื่อว่าผู้ใช้โปรแกรมส่วนมากพยายามมองหาตัวแปรนี้ในขณะทำงาน แต่เนื่องจาก View Factor นั้นมักจะถูกกำหนดให้อยู่บนสมมุติฐานของเปลวไฟการเผาไหม้ที่เป็นรูปทรงกระบอกไปเลย ดังนั้นการทดลองคำนวณเปรียบเทียบผลลัพธ์กับโปรแกรมสำเร็จรูปจะทำให้เราเข้าใจถึงข้อจำกัดในการใช้งานในแต่ละกรณี และเพื่อทราบว่าความเสี่ยงที่เรากำลังพิจารณาอยู่นั้นมีการเผื่อค่าความปลอดภัย (Safety Margin) เอาไว้มากน้อยเพียงใด ความเสี่ยงที่กล่าวมานี้ควรจะถูกสื่อสารไปยังผู้ปฏิบัติงานให้เข้าใจอย่างเหมาะสม