Basınçlı Hava Sistemleri

Basınçlı hava sanayide enerji kaynağı olarak kullanılır. Ayrıca pnömatik yolla malzemenin taşınmasında, bir maddenin konumunun değiştirilmesinde kullanılır. Bunların dışında basınçlı hava yağ, boya
gibi malzemelerin istenilen yere püskürtülmesinde kullanılır.

• Bir cismin konumunu değiştirmede
• Yağ, boya gibi malzemelerin istenilen yere püskürtülmesinde
• Pnömatik yol kullanılarak malzemelerin taşınmasında
• Enerji kaynağı olarak kullanılır.

• Yer altı depo ve korunakları
• Otomotiv ve elektronik sanayi
• Havacılık ve denizcilik sektörü
• Üretim makineleri (Takım tezgahları, pnömatik devreler, iş makineleri, presler)
• Kontrol mühendisliği
• Kara yolu tünelleri
• Konut yapımı
• Tıbbi işlemler
• Yer altı su tünellerinde kullanılmaktadır.

• Hava ile yüksek hızlara çıkarılabilmektedir.
• Aşırı yükleme durumlarına karşı emniyetlidir.
• Uzak mesafelere taşınabilmektedir.
• Basınçlı havanın kaynağı olarak kullanılan
hava, atmosferde bol miktarda bulunur ve
çevre kirliliğine neden olmaz.
• Kendi kendine tutuşma riski olmadığı için
sıcak ortamlarda rahatlıkla kullanılabilmektedir.
• Endüstriyel tesislerde ortam temizliğinin
gerektiği yerlerde kullanılmaktadır.
• Daha az yatırım ile büyük miktarlarda enerjinin depolanmasında, taşınmasında ve hizmete sokulmasında çok avantajlıdır.

• Projelendirme sırasında, kullanılacak alanda gerekli olan basınç miktarı ve debi belirlenmeli, kompresör kapasitesi ve sayısı
saptanmalıdır.
• İşletmedeki basınçlı hava sisteminin boyutlandırılması yapılmalıdır.
• Kontrol devreleri tasarlanmalıdır.
• Sistem devreye alındıktan sonra bakım işlemlerini yapacak olan elemanlar eğitilmelidir.

Uluslararası Standartlar Organizasyonu (International Organization for Standardization) anlamına gelen ve uluslararası geçerliliği olan standartları belirlemede tam yetkili olan kurumdur.

Tasarımlarına göre genelde dörde ayrılmaktadır. Bunlar; pistonlu, rotary, vidalı ve diyaframlı kompresörlerdir. 

• Küçük titreşim hareketleri vardır.
• Sessiz çalışırlar.
• 90 kW üzerindeki güçlerde çalıştırılmaları hâlinde pistonlu kompresörlere göre daha fazla güç tüketimleri vardır.

Vidalı kompresörler, iki adet vida şeklindeki helisel rotorun birbirine zıt yönde dönmesi prensibine göre çalışmaktadır.

Tek kademeli olup diyaframın aşağı yukarı hareketi ile havayı sıkıştıran kompresörler diyaframlı tip kompresörlerdir.

Dinamik kompresörler, kompresöre alınan havaya, döner kanatların yardımı ile kinetik enerji vererek havanın akış hızını artırır. Havanın hızı düştükçe dağıtım sistemindeki havadaki kinetik enerjinin bir kısmı basınç enerjisine dönüşür. Eksenel ya da santrifüj kompresörler, dinamik kompresörlere örnek olarak verilebilir.

• Kompresör tipi
• Özgül güç tüketimi
• İşletme basıncı
• Basınçlı hava filtreleri
• Basınçlı hava kurutucuları
• Yüksüz güç tüketimi
• Kullanım faktörü

Kompresör seçimi yapılırken ihtiyaç duyulan hava miktarı ile işletme basıncı önemli bir faktör olarak ortaya çıkmaktadır. Basınçlı hava sistemleri genellikle, 1 bar’lık basınç düşümüne izin verilerek 7, 10 ve 16 bar gibi basınç değerlerinde çalışıtırılırlar. Kompresör ile havanın kullanıldığı sistem arasındaki tüm bağlantı elemanları, kompresörün maksimum çıkış basıncından daha büyük bir basınca dayanabilecek şekilde tasarlanmalıdır. Son kullanım noktasındaki pnömatik cihaz, normal işletme basıncından daha düşük bir basınçta çalışıyorsa cihazın önüne bir basınç regülatörü yerleştirilmelidir. İşletmelerde kullanılan
kompresörün basıncı, emniyetli olması amacıyla daha yüksek basınçlarda çalıştırıldığı zaman, kompresör sürekli ihtiyaç duyulan basıncın üzerinde çalışacağı için hem sıkıştırma enerjisi kaybına neden olacak hem de hava kaçaklarını artıracaktır. Eğer işletmelerde iki ayrı basınç değerine sahip havaya ihtiyaç olursa bu durumda iki seçenek söz konusudur. Birinci seçenek olarak ihtiyaç duyulan basınçlardaki hava için ayrı ayrı tesisat tasarlanabilir. İkinci seçenek olarak düşük olan basınçta gereken hava debisi miktarının daha az olduğu tesislerde, yüksek basınçlı olan devreden bir regülatör aracılığı ile basınç düşürülerek alçak basınçlı devreye hava verilebilir. Uygulamada ve teknikte basınç için çok farklı birimler kullanılabilmektedir.

ppm (Parts Per Million) Bir karışım içerisindeki madde miktarının
milyonda birlik bölümüdür.
µm (Mikro Metre) 1 metrelik uzunluğun 1 milyonda biri büyüklüğündeki kısmıdır.

• Basınçlı hava sistemini ihtiyaç duyulan basınçtan daha yüksek basınçta beslemek enerji tüketimini ciddi oranda artırır.
• Yukarıdan çekilen yatay boru hatları havanın akış yönüne %1-2 arasında bir eğimle, 1 metrede 1-2 cm alçalarak gitmelidir. Borunun uç kısmında biriktirme tüüpü ve boşaltma musluğu bulunmalıdır. Yatay borulardan aşağı doğru indirilecek olan borular mutlaka üstten bağlanmalı ve uç kısmına boşaltma musluğu takılmalıdır. Kompresör deposunda ya da tesisatta biriken su, sık sık boşaltılmalıdır.
• Tesisatta kullanılacak olan boruların uzunlukları minimum seviyede tutulmalıdır. Bu yüzden, eğer mümkünse basınçlı hava, kullanılacağı yerde üretilmelidir. Çok geniş alanlara yayılmış olan tesislerde basınçlı havanın tek bir noktada üretilip bütün tesise dağıtılması ekonomik değildir. Bunun yerine havanın kullanılacağı noktalarda küçük kapasiteli sistemler kurmak daha ekonomik olabilmektedir.
• Havanın taşınması mümkün olduğunda düz borular ile yapılmalıdır. Dirseklerde büyük kayıplar meydana gelmektedir. Dirsek kullanılmasının gerekli olduğu durumlarda, dönüş çapları, borunun iç yarıçapının en az on katı olmalıdır.
• Sistemdeki basınçlı hava ihtiyacına göre kapasitesi dikkatle hesaplanmış kompresör ya da kompresör grupları, kompresörde meydana gelen titreşimleri boru tesisatına iletmemesi için tesisata esnek bir parçayla bağlanmalıdır.

• Transfer işlemleri: Bir parçanın bulunduğu yerden başka bir yere üfleyerek sürüklenmesi.
• Soğutma işlemleri: Sıcak parçaların üzerine hava üflenerek soğutulması.
• Temizleme işlemleri: Çalışanların üzerindeki toz ve talaş temizliği, tezgah temizliği.
• Kurutma işlemleri: Yıkanmış olan parçaların üzerindeki suyun üflenerek kurutulması.
• Ayırma işlemleri: Konveyör üzerinde ilerleyen hatalı ürünlerin üflenerek atılması.

• Üfleme sistemlerinde regülatör kullanılmalıdır. Bunun yerine kısıcı ya da hız ayar valfi kullanılmamalıdır.
• Üfleme memelerinin şekli ve yeri iş parçasının durumuna göre ayarlanmalıdır. Hava tabancasının yeri ve üfleme memesinin açısı,
kullanılacak hava miktarını etkilemektedir.
• Memeye bağlı olan besleme hortumunun çapı olabildiğince büyük olmalıdır. Şekil 5.7’de bunu gösteren bir şekil verilmiştir.
• Kullanılacak olan valfler olabildiğince üfleme noktasına yakın konumlandırılmalıdır.

Bir hareketi diğer bir ekipmana iletmek için kullanılan makine parçası.

• Hava ile çalışan tüm ekipmanlar durdurulur. Ekipmanların durdurulduğundaki saat not edilir.
• Sistem tam hat basıncına ulaşıncaya kadar kompresör çalıştırılır.
• Kompresör tam yükte çalışmaya başladığı zaman saat tekrar not edilir.
• Aradaki zaman farkı hesaplanır.
• Kompresörün yüklü ve yüksüz hâldeki çalışma süreleri en az dört defa kaydedilmelidir.
• Bu işlemlerin ardından Eşitlik 5.1 yardımıyla kaçak miktarı bulunur.
• Hava kaçakları nedeniyle kaybedilen güç (W), eşitlik 5.2 yardımıyla bulunur.

• Kompresör ile hava girişi arasındaki boru bağlantısının düz, kısa ve büyük çaplı olması gerekir. Bu durum basınç kayıplarını minimuma indirir.
• Kompresör girişindeki her 25 mbar’lık basınç düşüşü kompresör performansını %25 oranında azaltmaktadır.
• Havanın kompresöre giriş sıcaklığının 5°C artması, enerji tasarrufunda %2’lik bir azalmaya neden olmaktadır. 100 m3 debide 21°C sıcaklıkta kullanım yerine gönderilen havanın değişik sıcaklıklardaki debi karşılıkları ve elde edilen enerji tasarrufları Çizelge 5.6’da gösterilmiştir.
• Kompresöre giren havanın temiz olması için, kompresör girişine hava filtreleri yerleştirilmelidir.
• Filtrelerin bakımının zamanında yapılması gerekmektedir. Kullanım ömrü dolan filtreler yenileriyle değiştirilmelidir.
• Zamanında değiştirilmeyen filtreler tıkanmalara neden olur ve basınç düşmeleri meydana getirir.
• Kompresöre alınan havanın soğuk, kuru ve temiz olması sıkıştırma verimini artırır. Bu yüzden kompresörün giriş ağzının kuzey yönüne doğru ve yağmurdan korunaklı bir yapıda olması gerekir.

• Kanal sistemi, uygun tasarlanmış olmalı, hava dağıtımı basit olmalı ve fazla fittings kullanılmamalıdır. Böylece enerji tüketimi minimuma indirilmiş olur.

• Kanal tasarımını iyi yapmak, fanlardaki enerji tasarrufu için ilk adımdır. Bu yüzden kanal sistemi, optimum enerji maliyeti oluşturacak şekilde tasarlanmalıdır.
• Hava kanallarındaki hızlar, cihaz çıkışından menfeze doğru sürekli olarak azalarak gitmelidir. Hızın azalıp tekrar artması, gereksiz basınç kayıpları meydana getirir.
• Hava kanallarının kesitleri yüksek hava hızlarına göre seçilirse direnç artar. Artırılan ve azaltılan direncin seviyeleri de tüketilen enerji miktarını belirler.
• Hava kanallarındaki basınç kaybı arttıkça, bu artışla orantılı olarak ihtiyaç duyulan fan gücü ve elektrik enerjisi artacaktır.
• Uygulamalarda uzun hatların tek kanal ile beslenmesi sonucunda ilk ve son menfez arasında hava hızı açısından büyük farklar
meydana gelmektedir. Bu yüzden hava ayarı yapılamamaktadır. Bu gibi durumlarda, kanalda zonlama yapılmalı ve uzun hatlarda booster fan kullanılmalıdır.
• Uygulamalarda en sık yapılan hatalardan biri de birbirinden çok farklı dirençteki hava kanallarını tek fanla beslemeye çalışmaktır. Bu gibi durumlarda kritik devre esas alınarak fan seçimi yapıldığından gereğinden büyük fanlar kullanılmaktadır. Bu durumda direnci az olan devrelerde havayı kısarak direnç dengelemesi yapılırken enerji israf edilmektedir. Şekil 5.8’de farklı dirençte paralel kollar oluşturarak booster fan kullanımı görülmektedir.

• Menfezlere hava dağıtımı yapılacağı zaman mümkün olduğu kadar eşit uzunlukta kanal kullanılmalı, eşit direnç oluşturulmaya çalışılmalıdır.
• Hava kanalları sızdırmaz tipte seçilmeli, montaj yapılırken sızdırmazlık ile ilgili önlemler alınmalı ve sızdırmazlık testleri yapılmalıdır. Ülkemizde kullanılan hava kanallarında %20’nin üzerinde kaçak meydana gelmektedir. Bu durum performan ve enerji kaybına neden olmaktadır.
• Yüksek basınçlı havalı sistem uygulamalarında, kaçaklar çok önemlidir. Bazı durumlarda kaçak oranları %30’lara kadar çıkabilmektedir. Bu sorunun meydana gelmesini önlemek için, yüksek basınçlı havalı sistemlerde mutlaka contalı sızdırmaz hava kanalı kullanılmalıdır.
• Gereksiz çalışan hava fanları durdurulmalıdır.
• Klima cihazı çıkışındaki ani dönüşler, yanlış menfez ve kutu bağlantıları, cihaz çıkışında fanın dönme yönüne göre ters yapılan bağlantılar aşırı basınç kaybına ve gürültüye neden olmaktadır. Yüksek hava hızlarına çıkıldığında bu tip dönüşler ve bağlantılardan kaynaklanan dirençler çok daha fazla artacaktır.
• Kanal sisteminde kol ayrımlarını dik bir kanal ile yapmak yerine Şekil 5.10’da gösterildiği gibi ayrılma noktasına bir pah ile giriş yapmak, düzgün bir akış profili elde etmek ve basınç düşümünü azaltmak için faydalı olacaktır.