Varaudu pahan päivän varalle ja simuloi

Tänä päivänä alati kasvava tietokonekapasiteetti mahdollistaa hyvin monenlaisten ja monimutkaisten asioiden tutkimisen mallintamalla. Mallinnusta käyttäen voidaan tutkia skenaarioita, joita erilaisissa prosesseissa voi tapahtua ja tarkastella niistä aiheutuvia seurauksia ja ennen kaikkea saadun tiedon turvin pyrkiä minimoimaan seurausten haitalliset vaikutukset ja arvioida, mitä tulisi tehdä potentiaalisen vaaratilanteen sattuessa. Vaaratilanteisiin valmistautumisessa ja riskien ennakoinnissa voidaan hyödyntää virtauslaskentaa (CFD), jolla voidaan simuloida esimerkiksi haitallisten aineiden leviämistä ympäristöön tai laitosten ja rakennusten sisällä. Haitallisen päästön levitessä ympäristöön, on syytä olla tietoinen mahdollisista evakuointitarpeista, jotta ympäristössä asuvat ihmiset eivät altistuisi haitallisille kemikaaleille. Tulipalon sattuessa noki ja savu haittaavat merkittävästi näkyvyyttä, joten pahimpia mahdollisia skenaarioita on tärkeä miettiä etukäteen. Mitä kaikkea siis voidaan virtauslaskennan avulla simuloida?

Mitä jos rakennuksessa räjähtää, palaa tai vapautuu haitallista ainetta? Jos sisätiloissa sattuu tulipalo, voidaan esimerkiksi savun leviäminen mallintaa ja sitä kautta arvioida näkyvyyttä eri paikoissa ja täten laatia toimivia pelastussuunnitelmia. Toisaalta voidaan myös mallintaa erilaisia räjähdyksiä ja tutkia niistä leviäviä paineaaltoja, lämpötiloja tai säteilyä. Kun tiedetään vaikka jonkin prosessin yhteydessä käytettävä kemikaali, voidaan arvioida sen räjähtäessä ympäröiviin rakennuksiin aiheutuvia voimia. Saatu tieto auttaa mitoittamaan esimerkiksi rakenteiden kestävyyttä ja tarvetta mahdollisille paineenkevennyksille niin, että räjähdyksen paine purkautuisi mahdollisimman hallitusti ja ympäristöön koituva vahinko olisi mahdollisimman vähäistä. Sisätiloissakin vapautuu haitallisia päästöjä. Tällöin on tärkeää saada päästö mahdollisimman nopeasti hallintaan, ettei siitä koidu haittaa sisätiloissa oleskeleville ihmisille. Jos tiedetään minne mahdollinen päästölähde sijoitetaan, voidaan simuloinnin avulla tutkia millä tavoin toteutettuna voidaan ilmanvaihdon avulla saada mahdollinen vaaratilanne ohitettua. Voi olla myös tarvetta kontrolloida, että päästö ei pääse leviämään ulkoilmaan.

Mitä haittoja ympäristöön voi kohdistua? Siihen, miten jokin päästö leviää ympäristöön, vaikuttaa luonnollisesti olosuhteet; maaston muodot, tuuli ja joissain tapauksissa myös lämpötilalla ja kosteudella voi olla merkitystä. Nämä kaikki saadaan huomioitua CFD-mallissa. Kun esimerkiksi tehdasalueen geometria on saatu valmisteltua, voidaan vähällä vaivalla tutkia monia eri tilanteita, kuten eri tuulen suuntia tai muiden sääolosuhteiden vaikutusta. Useimmiten eri alueille on saatavilla tilastollista tietoa mm. tuulen suunnista ja nopeuksista. Aluetta voidaan kätevästi tarkastella huomioiden tyypillinen tuulensuunta ja miten se tulisi ottaa huomioon esimerkiksi rakennusten sijoittelussa tai päästöjen leviämisessä. Jos alueella on useampia potentiaalisia vaaratilanteita aiheuttavia kohteita, voidaan näitä kaikkia tarkastella erillisinä tai selvittää pahin mahdollinen tilanne ja tutkia, kuinka suuri katastrofi yhteisvaikutuksesta voisi pahimmillaan muodostua. Voidaan myös tarkastella miten esimerkiksi jokin rakennelma voisi estää leviämistä tai tulisiko rakennuksia sijoitella jotenkin tietyllä tavalla niin, että mahdollisen vaaratilanteen sattuessa haitta leviäisi mahdollisimman pienelle alueelle.

Miten huomioidaan terveys, kustannukset ja käyttövarmuus? Simuloimalla voidaan tuottaa myös viranomaisia varten tietoa erilaisista raja-arvoista. Miltei kaikille kemikaaleille tai hiukkaspäästöille on määritelty tiettyjä raja-arvoja, joiden puitteissa voidaan arvioida niille altistumisesta aiheutuvia terveysvaikutuksia tai muita seurauksia. Erilaiset pienhiukkaset tai kaasut keuhkoihin tunkeutuessaan ovat erittäin haitallisia terveydelle ja näin ollen haitallisten hiukkasten tai kaasujen pitoisuuksista on hyvä saada tietoa, jotta voidaan arvioida varoetäisyyksiä ja muita toimenpiteitä haittojen estämiseksi. Joskus myös altistusajalla on suuri merkitys elimistön kärsimiin vaurioihin, joten on tärkeä voida myös arvioida erilaisten tapahtumien kestoa. Jotkin hälytysjärjestelmät mittaavat sitä, kuinka kauan jotain asiaankuulumatonta pitoisuutta on ilmassa sen lisäksi, että niille on määritetty jokin pitoisuusraja, jonka ylittyessä ne laukaisevat hälytyksen ja aiheuttavat esimerkiksi tehtaan toiminnan alasajon. On siis varteenotettavaa esimerkiksi tehdasaluetta suunniteltaessa tutkia etukäteen erilaisia vaaraskenaarioita ja sen perusteella sijoittaa linjastoja tai säiliöitä niin, että vaaratilanteen aiheutuessa ei pääsisi syntymään esimerkiksi dominoefektiä, joka voi johtaa suureenkin vaaraan. Informaatioita voidaan käyttää myös hyväksi esimerkiksi hälytysjärjestelmiä suunniteltaessa niin, että ne toimivat turvallisesti mutta kuitenkin niin, ettei hälytyksiä ja niiden seurauksena toiminnan pysähdyksiä tai alasajoja tule aiheettomasti esimerkiksi sen vuoksi, että anturit on sijoiteltu huonosti.

Mallinnuksesta saadun tiedon perusteella voidaan miettiä erilaisia ratkaisuja, joilla vaaratilanteiden haitallisuutta saadaan vähennettyä. Ennakoimalla riskit ja tekemällä suunnitelmia niiden realisoitumisen varalle, voidaan säästää ihmishenkiä, lisätä työssä viihtymistä sekä tuottavuutta. Kaikkeen tuskin voidaan ennalta varautua, sillä aina ilmenee jotain yllättävää, johon kukaan ei ole osannut varautua. Mutta huolellinen valmistautuminen tarvittaessa asiantuntijan avulla kannattaa ja loppujen lopuksi säästää kustannuksissa pitkällä tähtäimellä sekä auttaa ihmisten, ympäristön ja omaisuuden turvallisuuden varmistamisessa.