Safmak - Pnömatik Transport Sistemleri
PNÖMATİK TRANSPORT SİSTEMLERİ
Pnömatik transport sistemleri uçucu tozların kuru olarak transportu için ideal bir seçenektir. Bazı durumlarda ıslak tozların da nakledilmesine rağmen, çoğu uygulamada tozların kuru olarak nakledilmesi tercih edilir. Pnömatik transport sistemleri kabaca iki gruba ayrılır: emiş sistemleri, basınç sistemleri. Hava yatağı sistemi ile, yapay olarak oluşturulan malzeme akışı ve yerçekimi etkisiyle transportta çok yüksek nakil hızlarına ulaşılabilir ve bu sistem de uç bir pnömatik transport örneği olarak değerlendirilebilir.
Her sistemin aşağıdaki kriterler açısından belirli sınırları vardır.
Malzemeyi taşıyan hava miktarı açısından
Ulaşılabilen maksimum basınç düşüşü açısından,
Mümkün olan malzeme konsantrasyonu ya da katı yükleme oranı açısından.
Vakum veya emiş tipi sistemler genellikle yüksek hava debisi gerektirir ve izin verilen en yüksek basınç düşüşü 0,5 bar ile sınırlandırılmıştır.
Pozitif basınçlı pnömatik taşıma sistemleri günümüzde sıkça kullanılmaktadır. Uygulamanın özelliklerine bağlı olarak, seyrek fazlı akış sistemleri veya yoğun fazlı, düşük hızlı sistemler tercih edilebilir. Bir uygulama için pnömatik transport sistemi tercihi yapılırken birçok işletme parametresi dikkate alınmalıdır. Pozitif basınçlı taşıma sistemlerinin üstünlüğü, sisteme taşıma için yüksek basınç uygulanmasının yanı sıra, malzemenin uzun mesafeler boyunca transportunun da mümkün olmasıdır. Elektrik santrallerinde çok uzun mesafeli pnömatik transport sistemleri kullanılmaktadır. Bu sistemlerin bazıları 1000m’nin üzerinde ve hatta 2000m’ye kadar olabilmektedir.
Pnömatik transport sistemleri oldukça basit ve kuru külün nakledilmesine çok uygun sistemlerdir. Sistem gereksinimleri: basınçlı hava, besleme elemanı, taşıma hattı ve taşıyıcı gazla taşınan malzemenin birbirinden ayrılmasını sağlayacak olan bir alıcı ünitesinden ibarettir. Sistem; tümüyle kapalıdır ve gerektiğinde, hareketli parçaların, taşınan malzemeyle temas etmeyeceği şekilde tasarlanabilir. Malzemelerin taşınması amacıyla yüksek, alçak veya negatif basınç kullanılabilir.
Ekipmanların uygun bir seçim ve düzenlenmesiyle, malzemeler bir silo veya bunkerden alınarak uzak mesafelere taşınabilmektedir. Çok noktadan besleme tek bir hatta indirgenebileceği gibi, tek bir hatla gelen malzeme de birçok siloya gönderilebilir. Bu özellik hem yerleşim planlamasında hem de işletmede büyük esneklik sağlar. Emiş sistemleriyle, malzemeler üstü açık depolama ünitelerinden emilebilir ve bu özellik toz birikimini önleyeceği gibi toz saçılmalarını da engeller.
Boru hatları yatay durabileceği gibi, hem aşağı hem yukarı yönde dikey konumlandırılabilir. Borulara bükme veya eğim verilerek tüm olasılıklar tek bir boru hattı ile gerçekleştirilebilir. Malzeme akış oranları kolaylıkla kontrol edilebilir ve tam otomatik sistemler için input ve outputların sürekli olarak gözlenmesi sağlanabilir.
Pnömatik transport sistemleri çok yönlü sistemlerdir. Çok geniş bir malzeme dağılımı bu yöntemle ele alınabilir ve taşınacak malzeme sistem ve borular içinde tümüyle kapalıdır. Bu da tehlikeli malzemelerin oldukça güvenli bir şekilde nakledilmesine olanak tanır. Bu sistemlerde çok az toz meydana gelir ve bu da çoğunlukla Sağlık ve Güvenlik yasalarının gereksinimlerini karşılayacak düzeydedir.
Pnömatik taşıma istasyonları az yer kaplar ve boru hatları duvarlar boyunca rahatlıkla ilerleyebilir, çatılardan gidebilir ve hatta gerektiğinde varolan yerleşimi değiştirmemek amacıyla yeraltından da geçirilebilir. Bu esnekliği yaratan ise boruların kıvrılma noktalarıdır, fakat bu noktalar aynı zamanda sistem direncini arttırır. Kıvrılma noktaları malzemenin kuruyabilir yapıda olması durumunda malzeme kırılmalarına; malzemenin aşındırıcı olması durumunda ise bu noktaların aşınmasına sebep olur.
Seyrek Faz Pnömatik Transport
Sürekli taşıma için ve partili taşımada parti boyutu büyük ise, iki tip taşıma modu ile karşılaşabiliriz. Eğer malzeme boru hattı boyunca havaya asılı olarak ilerliyorsa buna seyrek fazlı Pnömatik taşıma denir. Eğer malzeme düşük hızlarla ve hava desteği olmadan taşınıyorsa buna da yoğun faz Pnömatik transport denmektedir. Neredeyse tüm malzemeler hava süspansiyonlu olarak, parçacık boyutuna, şekline ve yoğunluğuna bakmaksızın, seyrek faz ile taşınabilir.
Yoğun faz Pnömatik taşıma sisteminde iki tip akış ile karşılaşılır. Birinde malzeme boru tabanında ilerleyen kumullar şeklinde, yatak akışı ile nakledilir. Diğeri ise tıpa akış şeklindedir, yani malzeme blokları arasında hava tıpaları mevcuttur. Eğer taşınacak malzemenin havayı alıkoyma özelliği yüksekse yatak akışı tipi gözlenir. Eğer malzemenin havayı geçirme özelliği yüksekse tıpa-akış şekli gözlenebilir.
Pnömatik Transportta Taşıma Hava Hızı
Seyrek faz Pnömatik transport için göreceli olarak yüksek hızlı taşıma havasına ihtiyaç vardır. Bu tipik olarak çok uygun bir toz için 10 ile 12 m/s arasında; uygun granüllü bir malzeme için 13-16 m/s arasındadır. Daha büyük parçacıklar ve daha yoğun malzemeler için ise daha yüksek hızlara gereksinim vardır. Yoğun fazlı pnömatik taşıma için ise taşıma havası hızları 3 m/s kadar ve hatta bazen daha da düşük olabilir. Yoğun fazda, parçacık yoğunluğunun, gerekli minimum hava hızına etkisi, seyrek fazda olduğu kadar yüksek değildir, çünkü gerekli hava tutuculuğunun sağlanması için parçacık boyutunun mükemmel olması gerekmektedir.
Pnömatik Transportta Pozitif Basınçlı Sistemler
Pozitif basınçlı sistemler, malzemenin yüksek basınçlı bir boruya döküldüğü, besleme ağızlarındaki problemlere rağmen, en yaygın olan pnömatik transport sistemleridir. Bu sistemlerin boşaltma ağızları atmosfere açıktır. Pozitif basınçlı sistemlerle çok geniş bir mal besleme yelpazesi (hücre tekeri, vidalı besleme, blow tank) kullanılabilir.
Negatif Basınçlı (Vakum Transport) Sistemler
Vakum transport sistemleri malzemelerin birçok noktadan tek bir hatta çekilmesi amacıyla sıkça kullanılırlar. Besleme elemanları boyunca basınç değişimi olmayacağından çok noktadan ortak bir hatta besleme yapmanın pek fazla bir problemi yoktur. Bunun sonucu olarak hücre tekeri veya vidalı besleme elemanı, pozitif basınçlı sistemlere oranla, negatif basınçlı sistemlerde daha ucuz birer çözüm olacaklardır. Fakat hava filtreleme alanı daha büyük olacaktır çünkü vakum koşullarında daha fazla hava hacminin filtrelenmesi gerekir.
Malzemelerin üstü açık silolardan ve stoklardan çekilmesi için de negatif basınçlı sistemler kullanılır. Bu emiş nozülleriyle sağlanır. Bu nedenle vakum sistemleri toz birikmesi olan yerlerde temizleme amacıyla da kullanılır. Vakum transport sistemlerinin diğer bir avantajı da sistemdeki kaçakların sistem içine giren gazlardan ibaret olması nedeniyle toz malzemelerin dışarıya kaçmamasıdır. Bu özellik, zehirli-patlayıcı malzemelerin olduğu koşullarda veya çevresel faktörlerin değerlendirilmesi gereken durumlarda önem kazanır.
Partili taşıma sistemlerinin büyük bir çoğunluğu basınçlı kap (blow tank) esasına dayanır. Basınçlı kabın seçimi, basınca dayanıklı olmasına veya taşıma hattına aktarılacak olan malzemenin özelliklerine bağlıdır. Bu tip taşıma için genellikle tek basınçlı kap sistemi kullanılır. İki tip partili taşıma sistemi mevcuttur. Birinde, parti boyutu göreceli olarak büyüktür ve mal hatta kademeli olarak verilir, ve bu nedenle yarı-sürekli bir sistem olarak değerlendirilebilir. Diğerinde malzeme hatta bir bütün olarak bırakılır. Sürekli çalışan bir sistemle karşılaştırıldığında, partili taşıma dezavantajlı gibi görünebilir, ama yüksek basınçlarla çalışabilmesi ve aradaki zaman farkını bu şekilde kapatabilmesi mümkündür. Ayrıca taşınacak malzemelerin yüksek basınca ihtiyaç duyduğu uygulamalar da vardır.
Yüksek basınçlı sistemler için ve malzemenin hatta yüksek basınçla verilmesi gereken durumlarda çoğunlukla basınçlı kaplardan yararlanılır. Basınçlı kaplar, sürekli sistemlerde de kullanılabilir olmalarına rağmen genellikle partili transportun olduğu sistemlerde kullanılırlar. Basınçlı kaplarda ortalama malzeme aktarım debisi sürekli sistemlere göre biraz daha azdır ama bu dezavantaj kapatılabilir. Hiç hareket eden kısımları olmadığından düşük basınçlı uygulamalar için uygundurlar.
Hücre tekeri endüstride yaygın olarak kullanılan besleme aracıdır. Bu eleman ortasında bir rotor olan bir kutudan ibarettir. Kullanıldığı uygulamalarda birinci işlevi hava kilidi görevi görmesidir ve bu nedenle dönel air-lock olarak da isimlendirilirler. Bu basit besleme elemanı kolay akan daha malzemelere uygundur. Malzeme akış debisi ve pozitif deplasman miktarı rotorun hızının değiştirilmesiyle sağlanır. Geleneksel veya düşük basınç hücre tekerinin 1 barlık bir üst basınç sınırı vardır. Bu değer pozitif deplasmanlı blowera yeterlidir. Hücre tekerinin üst basınç limiti, büyük ölçüde hava kaçaklarına bağlıdır.
Pnömatik Transport Sistemlerinde Hava Filtreleme
Filtreleme, pnömatik transport sistemleri için önemlidir. Pnömatik transport sistemleriyle kullanılan gaz-katı ayırma aygıtlarının iki fonksiyonu vardır. Birincisi, bir sonraki proses için olabildiğince çok malzemeyi sisteme geri kazandırmaktır. İkinci görevi ise malzemenin çevreye dağılmasını ve kirletmesini minimize etmektir.
Gaz-Katı fazının birbirinden ayıracak sistem birkaç etmene bağlıdır: Ele alınacak malzeme miktarına, malzeme boyut aralığına, gereken toplama verimliliğine bağlıdır. Büyük ve ağır partiküllerden oluşan karışımlarda en iyi çözüm parçaların yerçekimi etkisiyle dibe çökmesini sağlamak olacaktır. Daha hafif parçalarda ise karışım fazını spinlere maruz bırakarak, katı parçaların dışa savrulması sağlanabilir. Bu işlemlere rağmen, çok hafif olan partiküller hala gazla karışık olacaklarından fabrikadan çıkarken filtrelenmeleri gerekir. Filtreleme sistemi büyük bir basınç düşüşüne de sebep olmamalıdır.
Pnömatik transport sistemlerinde gaz-katı ayırma amacıyla kullanılan filtreler standartlaşmıştır. Filtreler malzemede tozuma olan her durumda kullanılabilir. Delikli bir kumaştan geçen tozun ayrılması için iki mekanizma vardır. Bunlarda biri, deliklerden geçemeyecek kadar büyük olan parçacıkların tutulması prensibine dayanır. Tutulan parçalar filtrede biriktikçe verimlilik düşer, bu nedenle belli aralıklarla temizleme gerekmektedir. Daha az dikkat çeken ama daha küçük tozların tutulmasında etkili olan ikinci mekanizma ise, filtrenin içindeki liflerin tutuculuk etkisidir. Bu nedenle filtreler tek kat bir kumaştan olmak yerine lifli bir yapıya sahiptir. Filtrelerin seçiminde birkaç kriterin dikkate alınması gerekir. Bunlar, partikül değişim aralığı, toplanacak malzemenin doğal özellikleri ve taşıyıcı gazın sıcaklığıdır. Filtrenin büyüklüğü maksimum gaz akış değerine ve izin verilen maksimum basınç düşüşü değerine bağlıdır. Ayrıca kütle akış oranı, kullanılacak metot ve filtrenin değiştirilme sıklığı da dikkate alınmalıdır.
Filtrelerin temizlenmesi iki yöntemle gerçekleştirilir. Bunlardan biri mekanik sallama diğeri ise hava jetleriyle temizlemedir. İkinci yöntem günümüz otomasyon sistemlerine daha elverişli ve etkin bir yöntemdir. Filtre kullanılan pnömatik transport sistemlerinde filtreden kaynaklanacak basınç düşüşü mutlaka hesaba katılmalıdır. Vakum sistemlerinde ise filtrelerin vakum altında çalışması nedeniyle boyutlarının pozitif sistemlerdekilerden çok daha büyük olması gerekmektedir. Eğer bir seyrek faz sisteminde hız çok az ise boru tıkanacaktır, fazla ise dirseklerde aşınmalar artacaktır. Hızın hattaki basınç düşüşü üzerinde de büyük bir etkisi vardır. Bu nedenle seyrek fazlı sistemlerde hız 15-30 m/s gibi dar bir aralıkta değişmektedir.
Yoğun faz sistemlerinde ise hız 3 m/s kadar düşük olabilir, ama bu katı yükleme değerine ve malzemeye bağlıdır. Eğer bu değerin altına inilirse boru tıkanmaya yüz tutar. Bu gibi nedenlerle hattaki hacimsel akış değeri, gereken hızı sağlayacak şekilde ayarlanmalıdır.