Vana seçimi endüstriyel proseslerin verimliliğine doğrudan etki eten faktörlerin başında gelmektedir.Bu sebeple, eskiden sarf malzemesi olarak kabul edilen vanalar; artık performansı, çalışma ömrü, tasarımı, prosese katkısı, enerji sarfiyatı gibi faktörler ölçülerek değerlendirilen ve sistemin optimizasyonunda önemli bir etken olan birer ekipman haline gelmiştir. Dolayısıyla da günümüzde “ürettiğini satmaya çalışan” değil; prosesi ve prosesin ihtiyaçlarını bilerek “prosese özel çözümler sunabilen” vana üreticileri tercih edilmektedir.

Özellikle kronik sorunlarda çözüm olarak sunulan vanaların , sorun yaşanılan standart vanalara oranla ilk yatırım maliyeti daha yüksek olabilmektedir. Fakat, unutulmamalıdır ki sorun yaşanılan vanaların periyodik değişimleri öngörülemeyen işçilik, bakım-onarım maliyetlerini , ürün, ham madde  ve üretim kayıplarını, üretim planında aksamaları vs  beraberinde getirerek toplam verimliliği düşürmekte ve görülmeyen/ölçülemeyen bu ilave maliyetleri ile birlikte çok daha pahalıya gelmektedir.

Vana seçimi pek çok faktöre bağlı olmak ile birlikte, temel olarak prosese, çalışma şartlarına ve akışkanın kimyasal özelliklerine göre farklılık göstermektedir. İstenilen performansı ve çalışma ömrünü sağlayacak “optimum” bir vana seçimi aşamasında dikkate alınması gereken faktörler aşağıda başlıklar halinde sunulmaktadır.

Akışkanın Niteliği: 

Vanalarda akışkan ile tamas edecek olan gövde, disk/küre/plug ,mil,yay, üst kapak gibi parçaların malzeme seçimini yapmak için öncelikle akışkanın niteliğinin değerlendirilmesi gerekmektedir. Akışkanın korozif ya da abrasif nitelikle olması malzeme seçimindeki temel faktördür. Bu sebeple akışkanın kimyasal içeriği, pH değeri, viskozitesi,  var ise katı partikül oranı ve tane boyutu göz önünde bulundurulmalıdır.

Katı partikül oranı yüksek olan akışkanların aşındırıcı etkisi vana tipinin belirlenmesinde yardımcı olacaktır. Örneğin; katı partikül oranı düşük olan akışkanlarda Tümsek Geçişli (Weir Type ) Diyafram vanalar kullanılmakta iken, oran yükseldiğinde Düz Geçişli (Straight Through Type ) Diyafram vanaların kullanılması gerekmektedir ya da polimerize olan akışkanlarda Plug Vanalar Küresel Vanalara göre çok daha iyi performans göstermektedir.

Akışkanın Sıcaklığı:  

Sıcaklık akışkanın niteliği ile birlikte değerlendirmeye alınarak uygun materyal seçimine yön vermektedir. Özellikle yüksek sıcaklık söz konusu ise bu etkinin akışkanın daha agresif bir yapıya geçmesine sebep olacağı için kimyasal dayanım tablolarının referans alınması gerekir. Kimi akışkanlar ortam şartlarında stabil ve etkisi düşük bir karakterde iken, yüksek sıcaklıkta çok daha etkili ve korozif bir yapıya geçebilmektedir. Diğer taraftan, yüksek sıcaklık özellikle buhar uygulamalarında beraberinde yüksek basıncı da getireceği için vananın basınç/sıcaklık tablolarınındaki limit değelerinin dikkate alınması önem arz etmektedir.

Örneğin;  şeker fabrikalarındaki buhar uygulamalarında 140⁰C’ye kadar Kauçuk Yataklı (Resillient Seat) Kelebek Vanalar , 250⁰C’ye kadar Çift Eksen Kaçıklığı olan (Double Eccentric) Kelebek Vanalar,  250⁰C – 550⁰C sıcaklık aralığında ise Üçlü Eksen Kaçıklığı olan (Triple Eccentric) Kelebek Vanalar kullanılabilmektedir. Bu öreneği dikkate aldığımızda vana tipini belirleyen temel faktör sıcaklıktır.

Akışkanın Basıncı :

Vanalar için basınç değerini “tasarım basıncı” (nominal basınç = anma basıncı ) ve “çalışma basıncı” (operasyonel basınç) olarak ikiye ayırmak mümkündür. Tasarım basıncı vananın çalışma limitini ve  flanş normunu tayin etmektedir. Çalışma basıncı ise prosesin işlevine göre optimize edilmiş minimum, normal ve maksimum çalışma basınçlarını, giriş-çıkış basınçlarını kapsamaktadır. Çalışma basınçları vananın seçiminde etkili olduğu gibi aktüatör modelinin ve kontrol açıklığının belirlenmesinde de etkili olan temel faktörlerdir.

Örneğin; bir maden prosesinde HPAL (High Pressure Acid Leaching) uygulamasında Küresel Vanalar yüksek basınçtaki ve katı partiküllü akışkana karşı yeterli performansı ve güveni sağlayamadığı için Sleeved Plug Vanalar kullanılmaktadır.

Diğer taraftan, basıncın değil, vakumun söz konusu olduğu proseslerde ise sistemin ihtiyacı olan izolasyonu ve %100 sızdırmazlığı sağlayan Vaccuum-Proof tasarımdaki Kelebek Vanalar ya da Plug Vanalar kullanılmaktadır.

Akışkanın Hızı:

Vana seçiminde genellikle göz ardı edilen akış hızı, vananın çalışma ömrünü doğrudan etkileyen bir faktördür. Akış hızının yüksek olduğu ve özellikle katı partikül içeren bir akışkanların hatlarında kullanılan vanalar çok yüksek bir aşındırıcı etkiye maruz kalırlar. Vana içerisinde hızdan kaynaklanan türbulans sebebi ile etkisi daha da artan aşınma vana gövde ve sızdırmazlık yüzeyinde kısa sürede deformasyona sebep olabilmektedir.

Örneğin; Diyafram vanalar için,

Gaz ya da basınçlı hava hatlarındaki hız limiti 100m/s,

Katı partikül içermeyen bir Sülfürik Asit Hattındaki hız limiti 6m/s,

Kristalize içeriği olan bir Amonyum Sülfat Çözeltisindeki hız limiti 2,5m/s’dir.

Bu limitler, üretici firmalara göre farklılık göstermekle birlikte akışkanın içeriğine göre ne denli farklı değerler alabildiğine dikkat edilmelidir.

Materyal Seçimi:

Akışkanın nitelikleri ve vananın prosesteki görevi dikkate alınarak, vanayı oluşturan ve özellikle de akışkanla temas halinde olan parçalar için en ideal malzemenin seçilmesi gerekmektedir. Bu malzemeler standart  GGG40- Sfero Döküm , WCB-Karbon Çelik,  AISI 316-Paslanmaz Çelik olabileceği gibi kimi zaman da ağır proses şartlarından dolayı AISI 904L,Nickel, Alloy 20, Super Duplex, Incoloy, Monel, Inconel, Hastelloy,  Zirconium, Titanium gibi exotic materyaller olabilir.

ExoticMateryallerin seçimi beraberinde yüksek maliyet de getireceği için kaplı vanakullanımının da bir opsiyon olarak değerlendirilmesi gerekir.

Örneğin;termik santrallerde Baca Gazı Arıtma Ünitesinde (BGA=FGD) akışkanın yüksek kloriçeriğinden dolayı kullanılacak olan KauçukYataklı Kelebek Vananın disk malzemesi Hastelloy C olarak da seçilebilir ya da çalışma sıcaklığı elverdiğitakdirde “Hostalen-GUR”  Kaplı bir diskseçilebilir. Aynı performansı sağlamasına rağmen Hostalen-GUR  kaplı diskin maliyeti, Hastelloy C disktenyaklaşık %30 daha ekonomiktir.

Bir SülfürikAsit hattında ya da Klor Alkali Prosesinde kullanılan Teflon Kaplı Küresel Vanalar, 904L materyalden üretilen KüreselVanalara göre çok daha ekonomik ve uzun ömürlü çözümlerdir.

Vananın Uzunluk ve Flanş Normu Seçimi:

İşletmelerde kullanılmakta olan vanaların uzunluk ve flanş normları mühendislik aşamasnda borulama için belirlenmiş olan değerlerdir. Bir vananın uzunluk normu (L Boyu = Face to Face ) ve flanş normu  DIN, BS, ASME ya da JIS Normlarında olabilir. Pek çok vana üreticisi bu alternatif normları birer opsiyon olarak sunmaktadır. Prosesteki mecut bir vananın değişimi gerekiyor ise bu L Boyu ölçüsünün ya da Flanş Normunun üretici firmaya bildirilmesi gerekmektedir. Diğer taraftan özellikle kuruluşu çok eskiye dayanan işletmelerde farklı proseslerde alt yükleniciler tarafından farklı normlarda vanalar kullanılmış olabilir. Hatta aynı hattaki iki vananın farklı normlara sahip olabilmektedir. Bu gibi durumlardan dolayı bazı vana üreticileri örneğin uzunluk normu DIN fakat flanş normu ASME olan vanalar da üreterek pratik çözümler sunabilmektedir. Bu sebeple, proseste standardizasyonun ve yedeklemenin sağlanabilmesi, vana değişimlerinde hatta işlem süresinin ve bakım duruşlarının kısaltılabilmesi için tüm vanaların aynı normda olması gerekmektedir.

Vananın Kumanda Şekli:

Manuel Çalıştırma;  10 Pozisyonlu Kollu, Dişli Kutulu, Zincirli Dişli Kutulu ya da Ağırlık Kollu olabilmektedir. Manuel kullanılacak olan vanalarda açma-kapama anındaki torkun dikkate alınarak kumanda şeklinin belirlenmesi önemlidir.

Örneğin, Kelebek Vanalarda Manuel Kollu kumanda genellikle max.DN200 çapa kadar kullanılmakta, daha büyük çaplarda ise tork yükseldiği için dişli kutulu kumanda kullanılmaktadır. Fakat, Plug vanalarda tasarım gereği tork değerleri daha yüksel olduğu için max. DN100 Çapa kadar kollu kumanda kullanılabilmektedir. Operatörün çalışma ergonomisi dikkate alınarak işletmede kullanılacak olan manuel vanaların kumanda şekli tespit edilmelidir.

Otomatik Çalıştırma: Pnömatik Aktüatörlü, Elektrik Aktüatörlü, Hidrolik Aktüatörlü,  Ağırlıklı Aktüatörlü ya da bunların bir kombinasyonu şeklideki özel tasarımlar ile otomatik operasyon sağlanabilir. Bu noktada önemli olan prosesin gereksinimi doğrultusunda, vananın görevi, günlük açma-kapama sayısı, operasyon süresi , kontrol şekli (On/Off ya da Oransal ), emniyet pozisyonu (Çift Etkili, Normalde Açık ya da Normalde Kapalı ), iletişim arayüzü (Profibus, Hart, FieldBUS)  gibi etkenler dikkate alınarak enerji tüketimi optimum olan kumanda şeklinin seçilmesidir. Örneğin; bazı pozisyonerler sürekli hava tüketimine sebep olmakta iken bazı üreticiler yalnızca operasyon alında hava kullanan modellere sahiptir.

Otomatik çalıştırmada dikkat edilmesi gereken bir diğer husus ise aktüatör modelinin ve gerekli ise Limit Switch, Solenoid Valf, Pozisyoner gibi ilave aksesuarların seçimidir. Aksesuar seçiminde işletmede mevcut voltaj değerleri ve koruma sınıfı belirtilmelidir. Aktütör modeli işletmede sağlanacak minimum hava basıncı ve vananın açma-kapama tork değeri ve %20 ile %30 arasında değişebilen güvenlik faktörü dikkate alarak seçilmelidir.

Özetle prosese uygun vana seçimi, akışkanın niteliği bilindiği, gerekli proses değerlerinin sağlandığı ve değerlerin doğru analiz edildiği takdirde mümkündür.

_Hazırlayan:

_{Bahadır TAŞDEMİR}

_{Endüstriyel Projeler Şefi}

_{LEON TEKNİK – Leontek Dış Tic. Ltd. Şti.} 

_{e-mail: bahadir@leonteknik.com}  

_{web: www.leonteknik.com}