ALT YAPI MEKANİK PROJELERİ Ergun TURGAY İller Bankası A.Ş. Proje Geliştirme Dairesi Başkanlığı Şube Müdürü Makina Mühendisi

Mekanik Tesisat Uzmanlık ve Belgelendirme Yönetmeliği Mekanik projeler ile ilgili olarak, Makina Mühendisleri Odası “Mekanik Tesisat Uzmanlık ve Belgelendirme Yönetmeliği’’ Madde 4’te Mekanik Tesisat Hizmet Alanları belirtilmiş olup, mekanik tesisat hizmetlerinin üretilmesinde ve denetlenmesinde görev alacak ODA üyesi makina mühendislerine TMMOB Makina Mühendisleri Odası tarafından uzmanlık belgesi verilmektedir. Bu yönetmelikte; “Belge sahibi makina mühendisi, belgede belirtilen konularda mekanik tesisat hizmetlerini yapmaya yetkili ve sorumludur” denilmektedir.

Mekanik Tesisat Uzmanlık ve Belgelendirme Yönetmeliği Mekanik Tesisat Hizmet Alanları: a) Isı yalıtımı b) Sıhhi tesisat c) Isıtma tesisatı d) Asansör avan proje hazırlama e) Klima tesisatı f) Havalandırma tesisatı g) Kızgın su tesisatı h) Buhar tesisatı i) Gaz (doğal gaz, havagazı, LPG) tesisatı j) Basınçlı hava tesisatı k) Sanayi tipi mutfak, çamaşırhane tesisatı l) Soğutma tesisatı m)Yüzme havuzu ve filtrasyon tesisatı n) Medikal gaz tesisatı o) Otomatik kontrol tesisatı p) Arıtma tesisatı

Mekanik projelerin önemi: Başta arıtma tesisleri olmak üzere tüm alt yapı tesislerinde kullanılan mekanik ekipmanlar teknolojideki gelişmelere bağlı olarak daha fazla kullanılmakta, arıtma tesisleri maliyeti içindeki payları giderek artmaktadır. Bu nedenle mekanik ekipmanlar amacına uygun şekilde seçilmeli, mekanik projeler, inşaat aşamasında yapım işlerinin sağlıklı yürütülebilmesi için yüklenici firmalar tarafından dikkatle hazırlanmalı ve tarafımızca kontrolleri titizlikle yapılmalıdır. İyi yapılmamış bir mekanik proje inşaat maliyetlerini artıracağı gibi, doğru seçilmemiş mekanik ekipmanlar tesisin verimini düşürerek enerji giderlerini artıracaktır.

Bu konu ile ilgili olarak 1995 yılında yapılan “Su ve Atık Sular Ekonomisi Sempozyumu Kongre Kitabı”nda {Arıtma Tesislerinde Makina Aksam ve Teknik Donanımlar – Dr. Ing. Jürgen Oles} başlıklı yazıda şu ifadeler yer almıştır. “Bundan 10-15 yıl öncesine kadar Almanya’daki arıtma tesislerinde inşaat işlerinin toplam harcamalardaki payı %60 ın üzerinde bulunmaktaydı. Zaman içinde yöntem tekniğinin, yani makine ve elektronik tekniklerinin arıtma tesislerindeki önemi belirgin şekilde artmıştır. Artık bugün arıtma tesislerinin yapımı ve işlevi, yöntem tekniğine dair planlamaya dayalı olarak makine ve elektronik teknolojileri ile belirlenmektedir. Uygulanacak inşaat tekniğinin özellikleri, kullanılacak makine tekniği tarafından belirlenecektir. Bu nedenle bir arıtma tesisinde inşaat planlamasından önce makine tekniğine dair planlamaya ve ihaleye öncelik vermek gerekir.

Bu prensibe aykırı hareket edildiğinde meydana gelebilecek olumsuz gelişmelere örnek olarak, pompalar, vanalar ve havalandırma üniteleri gibi makine donanımının konulacağı yerlerin çok dar tasarlanmış olması ve ayrıca beton yapılarda bazı bölümlerin unutulmuş olmaları ve daha sonra büyük masraflarla telafi edilmeye çalışılmaları gösterilebilir.” Buradan da anlaşılacağı gibi, mekanik ekipmanların tesisteki yerleşim pozisyonlarının iyi şekilde planlanması, işletme ve bakım kolaylığı sağlayacağı gibi, mekanik ekipmanların gerek teknik açıdan, gerekse sayı bakımından doğru seçimi ilk yatırım maliyetlerini azaltacak, enerji verimliliğini artıracaktır.

ALT YAPI TESİSLERİNDE YER ALAN MEKANİK EKİPMANLAR: -Boru, vana donanımı ve sürgülü kapaklar, -Karıştırıcılar ve sıyırıcılar, -Blower ve Pompalar, -Kaba ve ince ızgaralar, vinçler vb. ekipmanlar, -Klor binası ekipmanları, kimya binası ekipmanları, çamur susuzlaştırma ekipmanları, -Sıhhi tesisat, ısıtma, havalandırma ve klima tesisatı olarak gruplandırılabilir.

MEKANİK PROJE KAPSAMINDA YER ALAN HESAP VE ÇİZİMLER: Isı Yalıtım raporu, Mekanik hesap raporu (Pompa, Blower, karıştırıcı, sürgülü kapak hesapları) ve bilgi föyleri, Ünitelere ait çizimler (P&I Diyagramı, Borulama, Mekanik yerleşim plan ve kesitleri) Ekipmanlara ait çizimler (Karıştırıcılar, Sürgülü kapak, köprü sıyırıcı, ızgara vb. çizimleri) Sıhhi tesisat, Isıtma, Havalandırma ve Klima tesisatı projeleri -Hesap raporu -Çizimler Mekanik Ekipman Birim fiyat tarifleri, Metraj ve Keşifler

Mekanik Ölçülendirme Mekanik projeler, Bankamız “Mekanik Tesisat Proje Teknik Şartnameleri”ne, MMO yayınlarına ve ilgili diğer kamu kurumlarının şartnamelerine ve yönetmeliklere uygun hazırlanmış olmalıdır. Yapılacak projeler, mimari-proses projelerle uyumlu olmalı, mimari çizim baz alınarak mekanik ölçü ve detaylar verilmelidir. Mekanik projelerde, pompa, vana ve boruların duvardan uzaklıkları, borular arası açıklıklar, zeminden yükseklik vb. ölçüler mutlaka verilmeli, mekanik montaj ve yerleşimle ilgili asgari mimari ölçüler çizimlerde yer almalıdır.

Sayaçlı Vana Odası Planı (200 mm)

Sayaçlı Vana Odası Kesiti (200 mm)

İÇMESUYU VE ATIK SU TESİSLERİNDE BASINÇ DÜŞÜRÜCÜ VANALAR DEBİMETRELER VE BASINÇ DÜŞÜRÜCÜ VANALAR

Sayaç ve Debimetreler

DEBİ ÖLÇÜM EKİPMANLARI Mekanik Sayaçlar, Elektromanyetik Debimetreler, Ultrasonik debimetreler,

Mekanik Sayaç Özellikleri

Mekanik Sayaç Teknik Değerleri

Mekanik Sayaç Montaj Ölçüleri

ELEKTROMANYETİK DEBİMETRELER

MANYETİK DEBİMETRELERİN ÇALIŞMA PRENSİBİ

MANYETİK DEBİMETRELERİN MONTAJ MESAFELERİ

MANYETİK DEBİMETRELERİN MONTAJ ŞEKİLLERİ

MANYETİK DEBİMETRELERİN MONTAJ ŞEKİLLERİ

MANYETİK DEBİMETRELERİN ÖLÇÜM HASSASİYETLERİ

Bazı Çaplar için ölçüm aralıkları

Optimum hızın sağlanması için boru çapının redüksiyonla daraltılması (Plan)

Boru hattında dolu akışın sağlanması için boru hattına deveboynu yapılması (Kesit)

ULTRASONİK DEBİMETRELER

ULTRASONİK DEBİMETRELERİN ÖLÇÜM PRENSİBİ

ULTRASONİK DEBİMETRELERİN MONTAJ MESAFELERİ

ULTRASONİK DEBİMETRELERİN MONTAJ ŞEKİLLERİ

ULTRASONİK DEBİMETRELERİN MONTAJ ŞEKİLLERİ Montaj açısı 120 0 den fazla olmamalıdır.

ULTRASONİK DEBİMETRELERİN ÖLÇÜM HASSASİYETLERİ

ULTRASONİK DEBİMETRELERİN ÖLÇÜM HASSASİYETLERİ

Sonuçlar - Sayaç ve debimetrelerde, ölçüm hassasiyeti dikkate alınarak,üretici tarafından önerilen akış hızlarına uymaya özen gösterilmelidir. - Seçilen debimetre tipine bağlı olarak debimetre öncesi ve sonrası montaj mesafelerine uyulmalıdır. - Boru hattı kesinlikle tam dolu akıtılmalıdır.

Sonuçlar Doğru ölçüm için boru hattında hava olmamalıdır. Ultrasonik Debimetrelerde akışkan içindeki katı partikül ve gaz (hava) oranı % 3 ten az olmalıdır. Mekanik sayaç kullanılacak ise sayaç öncesine mutlaka pislik tutucu konulmalıdır.

Mekanik Sayaçların Genel Özellikleri 20 mm. – 500 mm. çaplarda standart olarak (İsteğe bağlı 800 mm.ye kadar) üretilmektedir. Ölçüm hassasiyeti % 2 ~ % 5 arasında. En yüksek basınç sınıfı 16 bar.

Elektromanyetik Debimetrelerin Genel Özellikleri 25 mm. ~ 2000 mm. çaplarında üretilmektedir. En yüksek basınç sınıfı 40 bar. Ölçüm hız aralığı 0.3 ~ 10 m/s olup, en uygun hız aralığı 2 ~ 3 m/s dir. Ölçüm hassasiyeti % 0,2 ~ % 0,5 arasındadır. Akışkan içindeki partiküllerden etkilenmez. Ancak, debisi ölçülecek sıvı yalıtkan olmamalıdır.

Ultrasonik Debimetrelerin Genel Özellikleri 15 mm. ~ 4000 mm. arasındaki çaplar için uygulanabilir. Ölçüm hız aralığı 0.1 ~ 12 m/s arasında olup, en uygun hız aralığı 2 ~ 3 m/s dir. Ölçüm hassasiyeti % 1 ~ % 5 arasında olup, akışkan hızına bağlıdır. Borulara dıştan takıldığı için akışkan basıncından bağımsızdır. Boru cinsi ve akışkan homojen olmalıdır. Bu nedenle beton borular için uygun değildir.

KONTROL VANALARI

400 Serisi Vana Gövdesi

700 Serisi Vana Gövdesi

Kontrol vanaları iki ana bölümden oluşur: 1)Gövde 2)Diyafram bölümü 400 serisinde tek hazneli diyafram, 700 serisinde çift hazneli diyafram aktüatör vardır. Aktüatör vanadan bağımsız olup, tek parça halinde gövdeden ayrılabilir. Basit vana gövdesine çeşitli kontrol ekipmanları (pilot valf) ilave edilerek değişik vana kategorileri elde edilmektedir.

Değişik amaçlar için elde edilen vanalar Basınç düşürücü vanalar Debi ayar vanası Seviye kontrol vanası Darbe önleyici (relief) vanalar Çekvalf Pompa kontrol vanaları Elektrik ve hidrolik kontrol vanaları Kombinasyon modeller

700 Serisi Temel vana gövdesi (Düz Port klape)

V-port klape

Basınç = Kuvvet / Alan P= F / A F1 = P1 x A F3 = P1 x 3A F3 = 3F1 Kontrol vanalarının çalışma prensibi Basınç = Kuvvet / Alan P= F / A F1 = P1 x A F3 = P1 x 3A F3 = 3F1

Basınç düşürücü vanalar, sistemde talep yok ise kapalı konumda kalırlar.

Sabit basınç düşürücü: Değişken giriş basıncını, debi değişimlerinden etkilenmeksizin ayarlanan çıkış basıncında sabit tutar. Çıkış basıncı ayar aralığı: Standart : 0,5 – 10 bar İsteğe bağlı: 1 – 20 bar

Oransal basınç düşürücü: Giriş basıncını belli oran dahilinde düşürür, birkaç adet seri bağlanabilir. Çalışma basıncı: Standart : 0,5 – 16 bar İsteğe bağlı: 1 – 25 bar, 1 – 40 bar

Oransal Basınç Düşürücü Vana Basınç Düşürme Oranları Oransal düşüm değerleri 2,0 – 3,0 m/s hıza göredir.

Basınç düşürücü vana çapının belirlenmesi: -Basınç düşürücü vana seçiminde; minimum ve maksimum akış miktarı, giriş - çıkış basınçları ve kavitasyon diyagramı dikkate alınarak seçim yapılır. -Vana çapı tespitinde, iletim hattı boru çapı referans alınmaz. -Basınç düşürücü vanalar genellikle yüksek basınç düşümü ve düşük çıkış basıncı nedeniyle kavitasyona maruz kalabilirler.

Kavitasyon : Sıvının vana klapesinden geçişi sırasında kesit daralması sonucu hızı artar ve basıncı azalır. Bu noktada basınç, sıvının buharlaşma basıncının altına düşerse sıvı içinde buhar kabarcıkları oluşur. Klapeden çıkışta ise kesit genişler, hız azalır ve basınç yeniden yükselir. Buhar kabarcıkları basınç altında patlar. Böylece, aşırı bir ısı ve şok dalgaları oluşur. Bu olaya kavitasyon adı verilir. Kavitasyon, sıvı ile temas eden yüzeylerde aşınmaya yol açtığı gibi, gürültü ve titreşime de neden olur.

Kavitasyon Diyagramı

Vana Çapı Seçim Grafiği

Kontrol vanalarında tavsiye edilen hız aralıkları

700 Serisi Vana Ölçüleri (50- 500 mm.)

700 Serisi Vana ölçüleri (600 – 800 mm.)

Basınç düşürücü vana bağlantısı (Önerilen) Kontrol vanalarının önüne pislik tutucu konulmalıdır.

POMPALARIN DEĞİŞKEN DEVİRLERDE ÇALIŞTIRILMASI

Yatay Milli Pompa Tipleri Norm Pompa Kademeli Pompa Çift Emişli Pompa

Pompaların Çalışma Bölgeleri

Norm Pompa (Yatay Milli Santrifüj Pompa)

Çok Kademeli Pompa (Yatay Milli)

Çift Emişli Pompa Gövdesi

Pompalarda Debi Ayarlanması Terfi merkezlerinde zaman zaman farklı debi ve basma yüksekliklerine ihtiyaç duyulur. Bu nedenle pompalarda ve terfi hatlarındaki ayarlamalarla değişken debiler elde edilmesi gerekli olmaktadır.

Pompa Karakteristik Eğrileri

Sistem Karakteristik Eğrisi

Debi Ayarlama Metodları: Vana ile kontrol Baypas kontrol Dur kalk kontrol Çark çapının değiştirilmesi ile kontrol Değişken hızla kontrol

Boru çapındaki değişimin sistem eğrisine etkisi

Vana ile kontrol: Bu kontrol yönteminde pompa devamlı çalışır ve gerekli debi pompa basma hattındaki vana açılarak veya kısılarak ayarlanır. Debinin bu şekilde ayarı enerji verimliliği yönünden en kötü olanıdır.

Baypas kontrol: Bu kontrol yönteminde pompa en yüksek debide devamlı çalışır ve gerekli debi, pompa basma hattından emme hattına bağlanan baypas hattındaki vana açılarak fazla debinin kaynağa geri gönderilmesi ile ayarlanır. Debinin bu şekilde ayarı enerji verimliliği yönünden oldukça kötüdür.

Dur / Kalk kontrol: Bu kontrol yönteminde pompa en yüksek debide ihtiyaca göre durdurulup çalıştırılır. Eğer kesikli çalışma prosese zarar vermiyor ve depolama yapılabiliyorsa, bu yöntem enerji tüketimini azaltmak için iyi bir yöntemdir. Bu yöntemde, pompa şalt sayısını motor üreticisinin izin vereceği sayıda seçmek gerekir.

Çark çapının değiştirilmesi ile kontrol: Pompanın çark çapı değiştirilerek farklı debi ve basma yüksekliği elde edilebilir. Böylece gereksiz debiler için enerji tüketimi azaltılır. Ancak, bu durum sürekli bir ayar şekli olmayıp pompanın kalıcı olarak istenen debiyi sağlamasına yönelik bir yöntemdir.

Değişken devirli pompalar Roteau Bağıntısı

Pompalarda devir sayısının değişimi

Değişken devirle kontrol : Bu kontrol yönteminde pompa, en yüksek debiye göre seçilir, düşük debi ve düşük basma yüksekliği için devir sayısı azaltılarak ayarlama yapılır. Bu yöntem enerji tüketimini azaltmak için iyi bir yöntem olarak bilinmekle beraber her zaman doğru değildir.

Değişken hızla kontrol : Bu kontrol yöntemini iki farklı durum için incelemek gerekir. Statik yüksekliğin sıfır olduğu, sadece sürtünme kayıplarının olduğu sistemler. Statik yüksekliğin fazla olduğu ve toplam basma yüksekliği içinde sürtünme kayıplarının az olduğu sistemler.

1)Statik yüksekliğin sıfır olduğu, sadece sürtünme kayıplarının olduğu sistemler.

2)Statik yüksekliğin fazla olduğu, toplam basma yüksekliği içinde sürtünme kayıplarının az olduğu sistemler.

Görüldüğü gibi, statik basma yüksekliği fazla olan sistemlerde devir değiştirerek ayar yapmak, verimi çok düşürdüğü, hatta suyu basamadığı için fayda sağlamamaktadır. Değişken hızlı pompa kontrol sistemi esnek bir araç olmasına rağmen bunun sınırsız yarar sağladığı ve her durumda geçerli olduğu sanılmamalıdır.

Değişken devirli kontrol ile Dur/Kalk yönteminde enerji tüketiminin karşılaştırılmasına bir örnek:

Değişken devirli kontrol ile Dur/Kalk yönteminde enerji tüketiminin karşılaştırılmasına bir örnek: İki durum için tahmin edilen enerji tüketimleri verilmiştir. Birinci durumda pompa, seviye algılayıcısı tarafından dur/kalk ile kontrol edilmekte ve yıllık enerji tüketimi 66098 kw olmaktadır. Buna karşı ikinci durumda ise pompa bir frekans değiştirici yardımıyla otomatik olarak debiye uyumu sağlanarak çalıştırılmakta ve enerji tüketimi bu sefer 78654 kw değerine çıkmaktadır. Sonuçta değişken hız sürücüsü kullanıldığında, alçak frekanslardaki çalışma durumlarında düşük verimden dolayı enerji tüketimi artmaktadır. Ayrıca değişken hız sürücüsündeki kayıplarda toplam verim üzerinde küçük bir etki yapacaktır

Pompaların paralel bağlanması

Paralel çalıştırılacak pompalar, işletme koşullarındaki Q ve Hm değerine göre verim eğrilerinin üst noktasında veya üst noktanın sağ tarafında seçilmelidirler.

Paralel çalışmak üzere seçilen pompalar, az sayıda pompanın çalıştırılması halinde yük kayıpları azalacağından, seçilen değerden daha fazla debi basarlar.

TEŞEKKÜRLER… Ergun TURGAY