Tesisat Dergisi 182. Sayı (Şubat 2011)

191 Tesisat Dergisi Sayı 182 - Şubat 2011 Preserving the Quality of Water Used in Plumbing System Water, which we use in heating and cooling systems widely, is a factor that affects the system life and efficiency directly, if used untreated. In Turkey, in majority of the personal and central systems, water is used untreated and the system remains unprotected against the water’s harmful effects. From the personal and central system users’ point, installation and operation costs of a water treatment system available in the market are not found economical. As an alternative to such water treatment systems, chemical additives are found feasible in terms of installation and operation costs. Furthermore, as well as eliminating the harmful effects of the water, energy is preserved, too. 104 Electricity Generation / Consumption in Turkey and Benefits of Efficient Use of Motors to Turkey and to Environment The purpose of this article is to summarize electricity generation and consumption in Turkey and to encourage our engineers for more efficient use of electrical energy. Electrical motors are used in various machines, such as pumps, compressors, fans, conveyors, elevators, crushers, machine tools and hand tools. Designing, production and utilization of such equipment and machinery are generally in the professional responsibility of mechanical engineers. 108 Reduction of Preventable Pressure Losses in Industrial Establishments In all industrial establishments, especially in processing industry, pumping systems consume a big proportion total energy consumed. For this reason, reasonable and acceptable energy consumption has always been of interest to administrators and engineers. Experiences have shown that the existing pumping systems are generally of incorrect dimensions, with more power than required and are not of the best efficiency factor. This is generally the result of security factor against unexpected conditions in pipelines, location, physical property ranges of fluids and stability. Additionally, energy prices may change in time to re-consider minimizing energy consumption. 118 MAKALE 104 Tesisat Dergisi Sayı 182 - Şubat 2011 + 1.Giriş Günümüzdebilindiğiüzere ısıtma-soğutma sistemlerindeen yaygınkullanılanakışkan sudur. Kullanılan suyun kalitesi sistem performansına ve ömrüne direk etki eden faktörlerinbaşındagelmektedir.Bir ısıtma- soğutma sisteminin tasarım ve uygulama safhasında en çok önem verdiğimiz konu sistemi oluşturan ana parçalardır. Sistem içindeki suyun kalitesi birçok tasarımcı ve uygulamacı için ikinci planda kalmaktadır. Bukonukullanıcı tarafındandaarkaplana itilmektedir. Bunun en çarpıcı örnekleri- ne teknik servis hizmeti veren firmaların arıza kayıt raporlarında rastlamakmüm- kündür. Bu raporlara göre ülkemizde kul- lanılan büyük çoğunluğunu bireysel ürün- lerin oluşturduğu birçok ısıtma- soğutma cihazlarının korozyon, pas ve kirece karşı korunmadığı gerçeği ortaya çıkmaktadır. Ülkemiz gibi kullanım suyunun% 80’nin sert ve kireçli olduğu bir ülkede bu nok- tadaki gerek bilinç gerekse teknik altyapı yetersizliğimizden dolayı ülke olarak öde- diğimizmaliyet büyük oranlara ulaşmıştır. Birçok üretici firma tarafından kullanım ömrü 10 ila 15 yıl olarak belirtilen cihaz- ların yedinci ve sekizinci yılında ömrünü tamamladığı görülmektedir. Gerek teknik servis raporları, gerekse bizzat yapmış ol- duğumuz saha çalışmaları bunu destekler nitelikte sonuçlar almamızı sağlamıştır. 2.Suyun ZararlıEtkileri Suyun başlıca zararlı etkilerini; a)Pas-Korozyon, b)Kireçlenme olarak sıralayabiliriz. Bireysel veya merkezi tüm tesisat sis- temlerinde metal parçalar su ile temas ettikten çok kısa bir süre sonra reaksi- yona girerek pas oluşumu başlamakta- dır. Pas oluşumunun yani oksitlenmenin başlıca sebebi ise işletme esnasında sistem suyuna karışanO 2 ’dir. Sistemdeki kaçaklar suya O 2 ilave olmasına sebep verir. Sistem kullandığımızmalzemelerin gaz geçirgen özelliği olmaması da suya O 2 geçişine sebep olan önemli etkenler- dendir. Paslanma sürecinin devamında malzemenin kalitesine bağlı olarak aşın- ma başlamaktadır. Aşınmayla birlikte çatlak ve delinmeler meydana gelerek sistemin çalışmasını engellemektedir. Korozyon oluşumuna karşı suyun pH değerinin kontrol altında tutulması ge- rekmektedir. Kazan üreticileri ideal pH değerinin8 ila11 arasında olması gerek- tiğini belirtmektedirler. pH değerinin 8’in altına inmesi durumunda asidik korozyon riski artacaktır[2][3]. Suyun bir diğer zararlı etkisi de kireçlen- medir.Sudaçözülmüşolankireç (bikarbo- natlar) kazan içinde ve tesisatta kireç taşı oluşumunayolaçar.Suyunsertliğiarttıkça kireçlenme miktarı da artar. Tesisatlarda özellikle kazan içinde sıcaklıkların yüksek olması kireç oluşumunu hızlandırır. Kireç tabakasıyüzeyde tutunarakyanmasonucu oluşan enerjinin suya taşınmasını engeller ve % 30 oranına kadar azalabilir. Bu da gereksiz enerji sarfiyatına yol açar. Kireç tabakası tüm tesisattaki su geçişlerinde kesitleri daralttığı için su sirkülasyonunu da engeller. Enerjisini suya veremeyen kazanda aşırı ısınma olur. Bölgesel aşırı ısınmalar uzun vadede tüm tesisatta çat- lamalara neden olur[2]. Ayrıca kesit da- ralmaları sistemin daha yüksek basınçlar altında çalışmasına yol açar. Buda mal- zemenin çalışma ömrüne olumsuz yönde etki etmektedir. Tesisat Sistemlerinde Kullanılan Suyun Kalitesinin Korunması ve Tasarruf Isıtma ve soğutma sistemlerinde yaygın olarak kullandığımız ana akışkan suyun bir şartlandırmadan geçirilerek kullanılması, sistem ömrüne ve verimliliğine direk etki edecek faktörlerdendir.Ülkemizdebireyselvemerkezisistemlerinbirçoğundasuşartlandırmayapılmadan kullanılmakta ve sistem suyun zararlı etkilerine karşı korumasız bırakılmaktadır. Bireysel veya merkezi sistem kullanıcılarıaçısındanpiyasadamevcutbirsu şartlandırma sistemini kurulması ve işletmemaliyetlerihesaplandığındaekonomikolmadığıgerçeğiortayaçıkmaktadır.Buarıtma sistemlerine alternatif olarak kurulum ve işletme maliyetleri açısından daha ekonomik olan kimyasalkatkılarönplanaçıkmaktadır.Bukimyasallarsuyunzararlıetkileriniortadankaldırmanın yanı sıra enerji tasarrufu da sağlamaktadır. SevalBEKLER YeniNesilEnerjiLtd.Şti. MAKALE 106 Tesisat Dergisi Sayı 182 - Şubat 2011 + 3.Koruma İyi tasarlanmış sorunsuz bir tesisatta sis- teme su ilavesi yapılmaması gereklidir. Eğer herhangi bir su ilavesi yapılması ge- rekli ise suyun belirttiğimiz zararlı etkile- rine karşı şartlandırma yapılarak sisteme verilmesi gerekmektedir. Yaptığımız saha çalışmalarında merkezi sistemlerin % 70’e yakını, bireysel sistemlerin ise nere- deyse% 98’lik bir kısmının şartlandırma yapmadığı ortaya çıkmıştır.Mevcut halde en yaygın olarak kullandığımız şartlan- dırma üniteleri özel filtrelerden geçirilen suyun tanklardaki çeşitli kimyasal katkı- lar ile istenilen değerlere getirildiği klasik sistemlerdir. Bu ünitelerin küçük ölçekli bir sistem için kurulummaliyeti yaklaşık 800 TL - 1000 TL civarıdır. Kurulumun yanı sıra işletme maliyetleri de eklendiği zaman ekonomik olmadığı görülmektedir. Bireysel kullanıcılar açısından bakıldığın- damaliyetin yanısıramekansorunudaön plana çıkmaktadır. Klasik şartlandırmaya alternatif olarak son yıllarda ülkemizde de yaygınlaşan kimyasal katkımaddeleri bu alanda çığır açmıştır. Sıvı halde olan bu kimyasallar direk olarak tesisat suyu ile belirli oran- larda karıştırılarak sisteme verilmektedir. Karışım oranları tamamen sisteme bağlı- dır. Sistemin ısıtma veya soğutma yapıyor olması ve tesisatın mevcut yaşı karışım oranları için belirleyici etkenlerdir. Isıtma sistemlerindemevcut tesisat suyunun% 30 -% 40 arasında, soğutmalarda ise% 20 -% 30 oranında uygulanmaktadır. Pi- yasada bu tür kimyasal ürünlerin yerli ve yabancımenşeli olarak iki gruba ayırabili- riz. Yabancımenşeli ürünler yerli üretime nazaran daha pahalıdır. Maliyet açısın- dan iki katına yakındır. Kalite olarak ise yerli ve yabancı bağımsız kuruluşlardan alınan raporlar doğrultusunda yerli ürün- lerimizin daha iyi olduğunu söyleyebiliriz. Bu tür bir yerli ürün uygulamanınmaliyeti bireysel sistem için 250 TL-350 TL’yi geç- memektedir. Yapılacakuygulamaherhangi bir kaçak olmaz ise sistemi 7 ila 11 yıl arasında korumaktadır. İşletme maliyeti yoktur. Sistem için herhangi bir dış üni- te bağlanması gerekmediği için bireysel kullanıcılar için yer sorunu ortadan kalk- maktadır. Bu açıdan bakıldığında klasik sisteme nazaran daha ekonomiktir. Bazik özellikli olan kimyasallar su ile% 30 veya % 40 karışım oranlarında dahi pH değeri 9 ila 11 arasındadır. Buda korozyon riski- ni ortadan kaldırmaktadır. Kireçlenme ve pas-korozyonu önlemenin yanı sıra ilave edildiği suyun donma noktasını düşürüp kaynama noktasını artırarak bir nevi an- tifriz görevi görmektedir. Karışım oranına bağlı olarak donma noktasını -10 °C ila -63 °C’ye kadar düşürmekte, kaynama noktasını+120 °C ila+193 °C’ye kadar yükseltmektedir[1]. Bireysel ve merkezi ısıtma ve soğutma sistemlerinde donmaya karşı önlem ama- cıyla belirli bir sıcaklık değerinin altına düşüldüğü takdirde sistemi çalıştırarak koruyan emniyet tertibatları vardır. Örne- ğin kombilerde ortam sıcaklığı+5 °C’nin altına düştüğü takdirde donma önleyici sistem devreye girmektedir. Merkezi sis- temlerde bu set değeri sisteme göre biraz farklılık göstermekle beraber ana koruma mantığı aynıdır. Bahsettiğimiz emniyet sistemleri enerji kesintisinin söz konusu olmadığı durumlarda aktif halde çalış- maktadır. Maliyet açısından işletmelerde ısıtma ve soğutma cihazları jeneratörden besleme yapılmamaktadır. Enerji kesintisi durumunda tüm koruyucu sistemler devre dışı kalmaktadır. Ayrıca cihazların sürekli devreye girerek çalışması gereksiz yere enerji sarfiyatına neden olmaktadır. Sis- tem suyuna katılacak kimyasal koruyucu- lar donma noktasını düşürerek bu riskleri ortadan kaldıracaktır. Sistemdeki mevcut suyun kaynamanoktasınınartması ilebir- likte+90°C’dendahayukarısıcaklıklarda aynı basınç değerlerinde çalışma imkânı vermektedir. Yüksek sıcaklıklarda gereksiz sıvı kayıplarını da engellemektedir. 4. Tasarruf Genel manada sistemin korunması yani verimlihaldeçalışır tutulmasıaynızaman- da o sistemden elde edilebilecek enbüyük tasarruftur. Bir tesisatın belirtilen ömrün- den önce bazı parçalarının değiştirilmesi veya komple tesisatın yenilenmesi ciddi bir külfettir. Belirtilen kullanım ömründen beş yıl önce atıl hale gelen bir sistem için beş yıllık enflasyon farkı düşünüldüğünde maliyetin büyüklüğü ortaya çıkmaktadır. Bunun yanı sıra kireç ve korozyonu en- gelleyerek enerjinin verimli kullanılması tasarrufun diğer ayağını oluşturmaktadır. Koruma kısmında özelliklerinden bah- settiğimiz kimyasal katkılar tasarruf ala- nında da bir takım özellikleri ile ön plana çıkmaktadır. Özellikle yerli ürünlerde son beş yılda yapılan Ar-Ge çalışmaları ne- ticesinde tasarruf konusunda yabancı menşeli ürünleri geride bırakmıştır. İthal ürünler sistemde sadece koruma yönüyle tasarruf sağlarken yerliürünler korumanın yanı sıra enerjinin verimli kullanımı da ar- tırarak tasarrufu farklıbirboyuta taşımak- tadır. Uluslararası saygınlığı olan yerli ve yabancı bağımsız kurum ve kuruluşlardan alınan test raporları ve saha uygulamaları bunu destekler nitelikte sonuçlar ortaya çıkarmıştır. Bu ürünlerin ısınma için gerekli enerji ih- tiyacı suya göre daha düşüktür. Isıyı suya göre daha kolay iletmektedir. Bu nedenle daha hızlı ısınmaktadır. Yüksek ısı tutma özelliği sayesinde suya göre daha geç soğumaktadır. Bu da ısıtmada% 15-% 20, soğuma gecikmesiyle de % 10- % 15 olmak üzere toplamda% 30’a varan enerji tasarrufu sağlamaktadır. Soğutma sistemlerinde ise yine enerjiyi hızlı iletme özelliği sayesinde akışkanın hızlı bir şekil- de soğumasını sağlamakta, enerji tutma özelliği ile sayesinde de suyun ısınmasını geciktirmektedir. Bu şekilde soğutmada % 10-% 15, ısınma gecikmesinde de% 7-% 10 olmak üzere toplamda% 20’ye varan bir tasarruf sağlamaktadır[1]. Bu ürünlerin enerji verimlerinin yüksek olma- sı nedeniyle yakıt tasarrufunun yanı sıra bireyselvemerkezi ısıtmavesoğutmasis- temlerinin devrede kalma sürelerini azal- tarak cihaz ömürlerini artırmaktadır. 108 Tesisat Dergisi Sayı 182 - Şubat 2011 + MAKALE BuyazınınamacıTürkiye’ninelektrikener- jisi üretimi ve tüketimi hakkında özet bil- giler vermek ve tesisat mühendislerimizi elektrik enerjisinin daha verimli kullanımı için teşvik etmektir. Türkiye’de kullanılan elektrik enerjisinin; resmi rakamlara göre %60’a yakını, benim tahminime göre %70’ten fazlası elektrikmotor uygulama- larında tüketilmektedir. Pompalar, kompresörler, fanlar, taşıyıcılar, asansörler,karıştırıcılar,kırıcılar,üretim tez- gahları ve elaletleri gibimakinelerde elekt- rikmotorları kullanılmaktadır. Bu tür cihaz vemakinelerin projelendirilmesi,üretilmesi vedeğişikamaçlardakullanılması isegenel olarakmakinemühendislerininmeslekiso- rumlulukalanı içinde yeralmaktadır. Mekanik tesisat mühendisliği de, farklı mühendislik disiplinleri arasında, elektrik motorlarını en çok kullanan, yani elektrik tüketiminden en fazla sorumlu olan ke- simdir aslında. Kullanım amacı ne olursa olsun her cins bina, tesis vb. yaşammekanlarındaki ısıt- ma, soğutma, havalandırma, yangından koruma su arıtma, pis ve temiz su tesi- satı, fosseptik ve drenaj sistemi, havuzlar ve sulama tesisatları gibi her noktasında elektrik motorları kullanılan uygulamalar tesisatmühendislerinin işi değilmidir? Mahalle, köy, kasaba, şehir vb. diğer ya- şam bölgelerinde gerekli olan kullanma sularının temini, kirli su ve foseptik çıktı- larınınkoordinasyonuve ziraiamaçlısula- ma sistemleri gibi her noktasında elektrik motorları kullanılan uygulamalar da tesi- satmühendislerinin işi değilmidir? Türkiye’de Elektrik Üretimi/Tüketimi ve Motorların Verimli Kullanımının Ülkeye ve Çevreye Faydaları POMPA-VANA DOSYASI Dolayısıyla tesisat mühendislerimizin ve tesisatmühendisi olmaya niyetli öğrencile- rimizin, elektrik enerjisinin üretimi, iletimi, dağıtımı ve verimli tüketimi konularında bilgiliolmalarıgerekmektedir.Ancak,eğitim kurumlarımızda “elektrik enerjisinin etkin kullanımı”, “elektrik motorları”, “yalıtım”, “ömür boyu maliyet”, “cihaz ve sistem verimliliği” gibi konular yeterince öğretile- mediği için bu tür bilgileri sonradan kendi gayretimizle edinmemiz gerekmektedir. Elektrik enerjisi ve özellikle elektrik mo- torları hakkında yeterli bilgisi olmayan mühendislerimiz, enerjinin verimli kullanı- mı noktasında yetersiz kalmaktadırlar ve kurguladıkları düşük verimli sistemler de ömür boyunca gereksiz yere yüksek enerji tüketmesi nedeniyle ülkemize ve insanlığa zarar vermektedir. Birimler Elektrik işleri konuşulurken kullanılan bi- rimleri şöyle bir hatırlayalım: Güç birimi:Watt (W) veyaKilowatt (kW) Enerji birimi: Wattsaat (Wh) veya Kilo- wattsaat (kWh) 1 kWh=860 kcal=4,187.10³ J 1W=0,86 kcal / h=3,6 kJ / h 1 J= 1 Nm= 1Ws (Joule= Newton- metre=Wattsaniye) Birimlerin katlarını ifade ederken kullanı- lan terimleri de şöyle bir hatırlayalım: Aşağı doğru Yukarı doğru m Mili (10 -3 )Binde k Kilo (10³) bin katı µ Mikro (10 -6 ) Milyonda M Mega (10 6 ) milyon katı n Nano (10 -9 ) Milyarda G Giga (10 9 ) milyar katı p Piko (10 -12 ) Trilyonda T Tera (10 12 ) trilyon katı ElektrikEnerjisininKoordinasyonu Türkiye’de elektrik enerjinin üretimi, ileti- mi ve dağıtımı, esas itibariyle “Enerji ve Tabi Kaynaklar Bakanlığı’na” bağlı kamu kuruluşları tarafından yürütülmekte ve koordine edilmektedir. Ancak üretim ve dağıtım işlerinde özel sektör de gittikçe artan bir oranda yer al- maktadır. Elektrik enerjisinin üretimi, iletimi, dağıtı- mı ve tüketimiyle ilgili birçok bilgiyi (geç- mişe ait istatistikleri ve geleceğe yönelik beklenti senaryolarını aşağıdaki internet sitelerinden edinmekmümkündür: Enerji ve TabiiKaynaklarBakanlığı: www.enerji.gov.tr Elektrik İşleri Etüd İdaresiGenelMüdürlü- ğü :www.eie.gov.tr ElektrikÜretimA.Ş. :www.euas.gov.tr Türkiye Elektrik İletimA.Ş.: www.teias.gov.tr Türkiye ElektrikDağıtımA.Ş.: www.tedas.gov.tr Türkiye Elektrik Ticaret ve TaahhütA.Ş.: www.tetas.gov.tr EnerjiPiyasasıDüzenlemeKurumu: www.epdk.gov.tr BülentVURAL Berlin Teknik Üniversitesi mezunudur. Bosch Rexroth AŞ ve Wilo Pompa Sistemleri AŞ’nin yöneticiliğini yapmıştır. İTÜ ve YTÜ’de Öğretim Görevlisi olarak çalışmıştır. TTMDKurucuÜyesidir. Enerjinin verimli kullanımı konusunda çalışmaktadır. 110 Tesisat Dergisi Sayı 182 - Şubat 2011 + MAKALE Üretim tesislerinde (santral da deniliyor) üretilen elektrik enerjisi tüketim noktaları- na nakil hatlarıyla yani teller ve kablolarla iletilmektedir. Elektrik enerjisi nakil hat - larına verilmeden önce, iletim kayıplarını azaltmak amacıyla, gerilim (voltaj) değer- leri trafolar vasıtasıyla yükseltilmekte ve dağıtım noktalarına ulaşıldığında gerilim değerleri yine trafolar vasıtasıyla uygun değerlere düşürülmektedir. Elektrik şebekesini oluşturan nakil hat- ları iletim ve dağıtım hatları olmak üzere iki ayrı sınıfta isimlendirilmektedir. İletim hatları66 kilovolt (kV) vedaha yüksek ge- rilimdeğerleriyleelektriğiuzunmesafelere nakil etmek üzere tasarlanmıştır. Dağıtım hatları ise 33 kilovolt (kV) ve daha düşük gerilim değerleriyle elektriği orta ve kısa mesafelere nakil etmek ve kullanım noktalarınadağıtmaküzere tasarlanmıştır. Türkiye 50.000 km’ye yakın uzunlukta yüksek gerilimli iletim hatları ve 950.000 km’ye yakınuzunluktaki orta vedüşük ge- rilimli dağıtım hatlarıyla devasa bir elekt- rik şebekesine sahiptir. Bu şebekenin yaklaşık %10’u yani 100.000 km’ye yakın kısmı toprak altına döşenmiş kablolardan, geri kalan900.000 km’lik kısmı ise, direkler üzerinde taşınan tellerden oluşmaktadır. Yaklaşık950.000 km’likdağıtımhatlarının %60’lık bölümü, yaklaşık 570.000 km’lik kısmı “kullanıcının şebeke hattı” diye isimlendirilen 0,4 kV (400 Volt) gerilimli hatlardan oluşmaktadır. Türkiye’nin elektrik şebekesinde yer alan diğer önemli bir ekipman da trafolardır. İletimsisteminde yaklaşık1.200adet (ço- ğunluğu66kV,154kVve380kVgücünde), dağıtım sisteminde ise yaklaşık 315.000 adet (çoğunluğu33 kV,15,8 kV,10,5 kV ve 6,3 kV gücünde) trafo yer almaktadır. KuruluGüç,Üretim, Tüketim Türkiye’nin elektrik enerjisi üretebilmek için sahip olduğu tesislerin kurulu gücü, gerçekleştirilen net üretim ve tüketim ra- kamları ve bu rakamların birbirleriyle olan ilişkileri Tablo 1 ’de incelenmiştir. (Akılda kolay kalabilmesi için rakamlar yuvarlatıla- rakverilmiştir.Verilen rakamlar2011yılının sonunda oluşacağı öngörülen rakamlardır.) Tablo1. Türkiye’ninElektrikEnerjisi Üretebilmek İçinSahipOlduğu Tesislerin KuruluGücü,GerçekleştirilenNetÜretim ve TüketimRakamları veBuRakamların İlişkileri KuruluGüç:50.000MW=50GW TeorikÜretimKapasitesi:438.000GWh=438TWh (50GW x365 gün x24 saat=438.000GWh) GerçekleşenÜretim:220.000GWh=220 TWh GerçekleşenNetTüketim:180.000GWh=180TWh GerçekleşenKayıplarToplamı:40.000GWh=40TWh Tablo2.Net TüketiminKullanım Yerine GöreDağılımı Kullanım Yeri (GWh) Tüketim Oranı (%) Meskenler 42.480 23,6 İş yerleri 26.820 14,9 Resmi daireler 8.100 4,5 Sanayi 85.680 47,6 Tarımsal sulama 4.680 2,6 Genel aydınlatma 4.680 2,6 Diğerleri 7.560 4,2 Toplam tüketim 180.000 100 Elektrik enerjisini kullanan makineler sı- nıflandırılarak incelendiğinde ise AB ülke- leri genelinde ve Türkiye özelinde oluşan tüketim değerlerinin tahmini şöyledir: Tablo3.ElektrikEnerjisiniKullanan MakinelerinABÜlkeleriGenelinde ve TürkiyeÖzelindeOluşanTüketimDeğerleri Makine (Tüketim) Grubu ABÜlkeleri Ortalamalar (%) Türkiye (%) Türkiye (GWh) Pompalar 20 22 39.600 Fanlar 18 19 34.200 Hava kompresörleri 17 17 30.600 Klima kompresörleri 11 12 21.600 Konveyörler 4 4 7.200 Diğermakine grupları 30 26 46.800 Toplam tüketim 100 100 180.000 2020YılınaKadarGelişimSenaryosu 2011 yıllı sonu itibariyle Türkiye’nin nüfu- sunun 75 milyon, net elektrik tüketiminin ise 180 TWh olacağı öngörüsüyle kişi başı elektrik tüketiminin180 /75=2400 kWh / yıl olacağıhesaplanabilir.AB ’ninaz gelişmiş ülkelerindebu rakam5000kWh /yılcivarın- dadır.ÖrneğinAlmanya’da2011yılısonunda nüfusun 82milyon, net elektrik tüketiminin ise 541 TWh civarında gerçekleşeceği ve böylece kişibaşı tüketimininde541 /82= 6600kWh /yılolacağıöngörülmektedir. Türkiye’ninelektrikenerjisiyle ilgili rakam - larının önümüzdeki 10 yıl içinde (2020 yılı sonuna kadar) Tablo4 ’te verilen senaryo- ya göre oluşması beklenebilir: Buna göre 2020 yılı sonunda Türkiye 84 milyon nüfusa ve 4.000 kWh / yıl kişi başı net elektrik tüketimine sahip bir ülke ola- caktır. Bunun için gerekli olan brüt üretim Gerçekleşen net üretimle, kurulu teorik üretim kapasitesinin oranı 220 / 438= % 50’dir. Yani bir birim elektrik enerjisi üretebilmemiz için, bunun 2 katı büyük- lüğünde teorik üretim kapasitesine sahip tesis kurmamız gerekmektedir. Bu oran OECD ve AB ülkelerindeki oranlara naza- ran biraz yüksektir. 2 katı yerine 1.8 katı kadar olması amaçlanmaktadır ve yeni kurulacak tesislerle önümüzdeki 4-5 yıl içinde bu oran yakalanabilecektir. Gerçekleşen üretimin, net tüketime ora- nı da önemli bir göstergedir. 220 / 180 = 1,22 yani tüketimde sağlayacağımız bir birim tasarruf, üretimde 1,22 katı bir azaltmaya gidebileceğimiz anlamına gel- mektedir.Bir başka hesapla 220 - 180= 40 TWh (TeraWattsaat)kayıpoluşmaktave l Kayıpların tüketimeoranı;40/180=%22 l Kayıpların üretime oranı; 40/220= %18,2 olmaktadır. %18,2lik kayıp oranı Türkiye’nin coğrafi büyüklüğü veüretiminde kullandığıbirincil enerji kaynakları dikkate alındığında çok kötü bir değer değildir. OECD ve AB ülke- lerindeki ortalama kayıp oranları%13-15 civarında olup, Türkiye de önümüzdeki 5 yıl içinde yapacağı yeni yatırımlarla bu değerlere yaklaşacaktır.Mevcut%18,2’lik kayıpların;%2,2’si iletimde,%12’si da- ğıtımda ve%4’ü de santrallerin kendi iç tüketimlerinde gerçekleşmektedir. Net tüketiminkullanımyerinegöredağılımı incelendiğinde Türkiye’de 2011 yılı sonu itibariyle Tablo2 ve Tablo3 ’teki rakamlar ortaya çıkmaktadır: TEKNİKBİLGİ 118 Tesisat Dergisi Sayı 182 - Şubat 2011 + Hemen tümendüstri tesislerindeveözelliklepro - sesendüstrisinde,pompalamasistemleri toplam enerji tüketimindeönemlibirpaya ihtiyaçduyar. Bunedenleekonomikvemakulbirşekildeenerji tasarrufu, fabrikayöneticilerivemühendisleri için süreklibir ilgiodağıolmuştur.Deneyimlermevcut tesislerdekipompasistemlerinin,özellikleenerji tasarrufubakımından,genelliklehatalıölçülendi- rilmişaşırıbüyükpompalarınkullanılmasıylaen yararlıhalegetirilmediğinigöstermiştir.Budurum tesisteboruhatları,yerleştirme,akışkanın fiziksel veri aralığı, imalatçının dayanıklılık kabullen- mesi vb. beklenemedik olayları karşılamak için genelde emniyet faktörünün büyütülmesinin bir sonucudur.Bunlara ilaveolarakenerji fiyatıenerji kullanımınınazalması içinyenidendüşünmemizi tetikleyecek şekilde zaman içindedeğişebilir. Mevcut bir tesiste enerji tasarrufu için birçok yolvardır,önemlilerindenbiridesantrifüjpom- paların çarklarını azaltmaktır. Çark ölçülerini küçültmek,değiştirmekveyahattaçokkademeli birpompanınçarkınıvalfsızbirçarkla (örneğin düz bir diskle) değiştirmek, pompa nispeten küçük ve çoğunlukla yüksek yükte çalışıyorsa ekonomik olabilir. Herhangibirdeğerlendirme içinbaşlangıçnok- tasışüphesizgerçekverileriölçmekyanidizayn yükünde çalışma notasın belirlemektir, bu noktamaksimum yükolmalıdır.Bukonuakışın (gerekiyorsaakışölçerbağlayarak),basıncınve enerji kullanımın ölçülmesini içerir. Normalden büyük bir pompa ile bir sistemde tasarlanan akışı elde etmek için akış tasarım değeri elde edilene dek kısılmalıdır. Kısma işlemi elle kontrol edilen bir valfı ayarlayan bir operatörceyapılabilir.Eğersistemdebirkontrol Endüstri Tesislerinde Önlenebilir Basınç Kayıplarının Azaltılması Dr.WalterSCHICKETANZ* Şekil 1. Pompa karakteristik eğrisini kullanarak gereksiz basınç kaybının belirlenmesi. sistemivarsa,kısmayıkontroledenkontrolvalfı ayarlayan bir operatörce yapılabilir.Bir kontrol sitemi varsa, kontrol valfı otomatik çalışacak şekilde ayarlanabilir.Pompa sisteminin birden fazla kol içermesi durumunda herbir kol kendi tasarımakışınıyakalayacakşekildeayrıolarak ve toplam pompa basıncı (yani pompa hedi) elde edilene kadar kısılmalıdır. Normal olarak tek ve sadece bir kolun en yüksek basınca ihtiyacı olacaktır ve bu da pompanın vermesi gerekenbasıncıbelirler.Eğerbubelirleyiciakış yolundakibasınçdüşmesiazaltılabilirsepompa çıkışhedidebununsonucuolarakbu ‘gereksiz’ basınç kaybı iledüşürülebilir ve sonuçta enerji tüketimindeazalmameydanagelir.Buazalmayı sağlamak için önce bu önlenebilir basınç kay- bının belirlenmesi gerekmektedir BasınçKaybınınBelirlenmesiMetotları YenidenHesaplama Mevcut bir sistemin belirlenen akış hattının basınç düşümünün yeniden hesaplanması, gereksiz basınç kaybının bir göstergesini verir ancak, hesaplamanın izomerik çizimler vb.den çıkarılan hassas boru hatları üzerinde yapılan hesaplamalara dayanmasına rağmen, literatürden gelen akış direnci faktörlerinin de kullanılması gerektiğinden ortada belirsizlikler bulunmaktadır. Bu durum aynı zamanda aşırı derecede kısılmış elle kontrol edilen valflere de uygulanır; ancak bu yerlerde kontrol valfle- rinin söz konusu olduğu yerlerde basınç kaybı herhangi bir hassaslıkla hesaplanabilir. Buna rağmengereksizbasınçkaybınınsahadabelir- lenmesi daha kolay ve çok daha hassastır. ArtanAkış İstenilen akışı vermek için kısılması gereken valfınbelirlendiğinivarsayalımveakışıartırmak imkanımızdaolsun,budurumdapompakarak- teristiğieğrisiüzerindedeğişikçalışmanoktaları ölçülebilir.Budurum,kollarıolmayanve radyal santrifüj bir pompa ile çalışan bir sistem için, Şekil 1 ’deki pompa basma yüksekliği-akış (H-Q) diyagramında gösterilmiştir. Burada istenilen akış, QD, (çalışma noktası “D”, hed HDdir)birvalfinnormalolarakkısılmasıylaelde edilmiştir.Şimdi,buvalf tamolarakaçıldığında, çalışma noktası pompa karakteristik eğrisiHP üzerinde kayarak sistemin D’ noktasındaki basınç kaybı eğrisi ile kesişir. Azalana akışı basınç kaybı eğrisinde geriye doğru dizayn noktasınakadar takipedersekbasınçhedininH kırmızı olduğuR’noktasını elde ederiz.Burada bir emniyet faktörü ilavesi tavsiye edilir ve bu da bizi basma yüksekliği H kırmızı olduğu R noktasınagötürür.OrijinalçalışmanoktasıDve R% noktası arasındaki basma yüksekliği fark kayıplarıΔHL,yanigereksizbasınçkayıplarını, temsil eder. R noktası, eğer küçültülmüş bir çarkı olmuş olsa, pompanın çalışma noktasını göstermektedir.Birkaçkoldanoluşanbirpompa sistemine bu yöntemi uygulayın, belirlenen akışhattıdışındaki tümkolların tasarlandıkları akışlarda çalışmaları gerekir. H H D H P H L Loss D R D' H' D Q D Q' D Q H static H red H' red R' TEKNİKBİLGİ 120 Tesisat Dergisi Sayı 182 - Şubat 2011 + BasınçDüşümününDeğiştirilmesi: ElKontrollüValf Ancak, sistem içindeki akışın artırılması ge- rektiğindenbirazönceaçıklananmetodunbazı sakıncaları bulunmaktadır. Çalışan bir tesiste budurumsisteminyapılışşartnamesidışıürün- lereve radyalpompakullanılmasıdurumunda, yetersiz NPSH (net emme yüksekliği) ve/veya motorun aşırı ısınmasından kaynaklanan problemlerenedenolabilir.Budurumseriolarak bağlanmış iki adet valf ve basınç veya basınç düşümü ölçümüne ihtiyaç duyan diğer metot kullanılarak önlenebilir. Buna uygun bir düzen örneği Şekil2 ’de verilmiştir. BasınçKaybıOlanKontrolValfını Değiştirmek Proses endüstrisinde otomatik olarak kontrol edilen tesisler ağır basmaktadır, bu tesislerde yukarıda tarifedilenakışıartıranmetodunuygu- lanması tesisçalışırkenneredeyse imkansızdır, zira akışın artması sistemde bir kapanmayı, durmayı tetikleyebilir. Bu durum, örneğin bir petrol rafinerisindesürekliçalışandamıtmanın bir geri akış pompasını ele aldığımızda çok aşikar olarak gözükmektedir. Diğer taraftan, eğer böyle bir deneme seri üretim dışında çalışan bir tesiste yapılırsa, ne akışkan ne de akışkanın bulunduğu şartlar burada temsil edilemeyebilir. Modern bir kontrol sistemiyle donatılmış bir tesiste kısma işlemi otomatik olarak yapılır; yani bir kontrol ünitesi değeri belirli derece tutmak için kontrol valfını ayarlar. Üretimin artması veya sadece pompa sistemini mak- simum akışta, tasarım akış değerine eşit bir değerdeçalıştırmaknadirenbirproblemesebep olur. Elle kontrol edilen kısma valfına dayanan metot prensip olarak kontrol valfının herhangi biraçıklığınınvebuaçıklığınhempompasiste- mininhemde tesisin çalışmasına olan etkisini testedilmesi içinkullanılabilir.Tekraredelimki burada,biri kontrol valfı olarak kullanıldığı seri olarak ikiadetvalfkullanılmasıgerekir,kontrol valfının dizayn akış değerindeki Q D orijinal pozisyonu h D dir.Manual valf kısıldığı zaman kontrolvalflarıotomatikolarakaçılarakakışQ D , pompa basıncı ve enerji tüketimi sabit tutulur. BudurumbellibirakışönlemepozisyonunahR erişilenekadarsürer, Şekil4 ’teşematikolarak izah edilmiştir. Basınç düşmesinin ölçülmesi yerine, kontrol valfı açıklığı belirlenmesi daha uygun olacak- tır. Bu sahada veya tercihen valfın göreceli olarakaçılmapozisyonunuh R hassasbirdeğer şeklinde gösteren bir pozisyon göstergesi ile yapılabilir. PompaSistemininAyarlanması Aşağıdakikontrolvalfıboyutlandırmadenklemini kullanarak, ikihpozisyonu,örneğin:hDvehRara- sındakibasınçkaybıvepompa basmayüksekliği hesaplanabilir,buradaakış katsayısı kv “h”nın bir fonksiyonu olarak gözükmektedir: V1 V2 FI DPI PI Şekil 2. Aşırı büyük bir pompa üzerindeki gereksiz basınçkaybınıbelirlemeküzerekusulanbirdüzenek, (burada DPI (differential pressureindicator )= Basınç FarkıGöstergesi ; FI (flow indicator)=Akış göstergesi; ve PI (pressure indicator)= Basınç göstergesidir. Şekil 3. Şekil 2’de gösterilen düzeneği kullanarak gereksiz basınç kaybını belirlemek. Şekil4. Birpompasisteminde tekrarlamalı testlerle bir kontrol valfı açıklığının belirlenmesimetodu. H H D H L Loss D R H P Q D Q H static H red Valf1(V1) tam açıktır, bu sırada valf2 (V2) di- zayndeğerinieldeetmeküzereakışıkısmak için kullanılır;valf1üzerindebasınçdüşmesiölçülür. Kısma için kullanılan valf 2 adım adım açılır, bu sırada diğer valf aynı anda akış ve enerji kullanımı sabit tutulacak şekilde kısılır (bunun sonucuolarakpompabasıncıdasabitolmalıdır). Valf2 tam veya tama yakınaçılmalıdır. Bu prosedür sistemin çalışma noktasını sabit tutar ve sadece sistem içindeki basınç kaybını valf2’den valf1’e kaydırır. Gereksiz basınç kaybı valf 1 üzerinde yapılan ölçmeden elde edilir. Bu durum Şekil 3 ’teki H-Q (hedkapasite)diyagramındagösterilmiştir: basma yüksekliği HD olan D orijinal çalışma noktasından, valf 1 üzerindeki ölçmeden bu- lunan basma yüksekliği farkı değeri çıkartılır, Rnoktası elde edilir.Bunokta ise küçültülmüş bir çarkla çalışan pompanın çalışma noktası olacaktır. Kontrolval Sabite Kapanma Açılır Açıklık h R Servomotor Açıklık h D Elkontrolval FI ΔH L =Q D ²* {1/[k V (h D )]²–1/[k V (h R )]²}*100/g Metriksistemikullanarak,ΔH L sıvısütunundaki metre olarak gereksiz çıkış basma yüksekliği kaybını temsil etmektedir. Q D dizayn nokta- sındakim³/h olarak akışı gösterir, k V valf akış katsayısı ve “g” yerçekimi sabitidir. Verilen bir açılma noktasındaki k V - değeri imalatçının kısma yapılmamış akışkan için h üzerinden k V değerini veren teknik bilgi sayfalarından veya sözkonusuvalfınnominalvalfakışkatsayısıK VS değeri, valfınakış karakteristikleri vehaçıklığı kullanılarak hesaplanabilir. İdeal olarak, Q D maksimumyüktekiakışıgösteriyorsa, tamaçık bir valfın (yani h R =%100) yeterli olacağını söyleyebiliriz. Ancak, kontrol sisteminin çalış- ması akışta meydana gelen dalgalanmaların göz önüne alınmasına ihtiyaç duyar. Bunu uy- gulamamızdakianlamı ise;yukarıdakidenklemi çözmek içinh R açıklığınınbelirlenmesiyani tarif edilmesine ihtiyaç olduğudur. h R ’ninBelirlenmesi hR’yi veyamaksimum akışı belirlerken birçok faktör dikkate alınmalıdır: • Bir tesisin tasarımını yaparken, normal ola- rak kullanılan geleneksel yöntem, sistemin