Yazan: Korhan | 23 Nisan 2009 | Kategoriler: Makine Mühendisliği
VANA NEDİR?
En temel vana tiplerinden biri pek fazla göze çarpmasa da yangın hidrantlarıdır. Yangın hidrantları, belediyenin su tedarik sistemine bağlanmış ekipmanlardır. Acil durumlarda ihtiyaç duyulduğu zaman yer üstünden açılıp kapanabilen özel yer altı vanalarıdır.
Hayatımızda önemli bir rol oynamasına karşın �Vana�, ortalama bilgiye sahip bir kişi tarafından nadiren bilinir.Ne zaman bir musluğu açsak ,bulaşık makinasını kullansak , doğal gazımızı açsak yada gaz pedalına bassak aslında bir vanayı kumanda ederiz. Modern vana sistemleri olmaksızın, evimizde su veya otomatik ısıtıcı ve hatta hiçbir enerji olmaz ve diğer birçok ucuz tüketim ürünü gibi plastik dahi duyulmamış olurdu.
Sözlük tanımı olarak , bir vana akışkanın akışını kontrol eden aygıttır. Günümüz vanaları sadece akışı değil, debiyi, basıncı,akışkanların yönünü, gazları, çamurları, boru hattından geçen kuru materyalleri, kanal ve benzeri geçiş yollarını kontrol edebilmektedir. Vanalar açma-kapama, regülasyon, oransal kontrol etme ve hat izolasyonu yapabilirler. Vanalar her türlü çapta , her türlü malzemeden olabilmekle beraber çok karmaşık soğutma sitemlerini kontrol eden veya bir nükleer santralde kullanılan egzotik bir alaşımdan yapılmış olabilirler.
Vanalar, gazlardan yüksek korozif etkiye sahip kimyasallara , buhara, aşındırıcı çamur, toksik gazlara ve radyoaktif malzemelere kadar tüm akışkanları kontrol edebilirler. Çok düşük kriyojenik sıcaklıklardan ergimiş metal sıcaklarına , vakum basınçlarından yüzlerce barlık yüksek basınç şartları altında çalışabilirler.
Vana, modern teknolojik yaşamın temel ve zorunlu parçalarından biridir. Vana, hemen hemen tüm üretim işlemlerinde, her tip enerji üretiminde ve sistem tedarikinde kullanılması zorunlu bir ekipmandır. Ayrıca , insanlık tarihinde binlerce yıllık bilinen en eski ürünlerden biridir.
VANA ENDÜSTRİSİNİN TARİHİ
Vananın doğuşu ile ilgili hiç kimsenin tam bir fikir beyan etmesi aslında çok zordur. Muhtemelen geçmiş zamanlarda bir yerde insan, büyük taşlarla veya kütüklerle akımın veya akarsuyun akışını ayarlamayı öğrenmiştir. Fakat zamanla geliştirilmiş bu buluş , tekerleğin icadı kadar önemlidir. İlk Mısırlılar ve Yunanlılar, genel tüketim ve mahsul sulamada kullanılması amacıyla suyun yönünü değiştirmek için birçok vana tipi planlamışlardır..
Aslında karmaşık su sistemlerini ilk tasarlayanlar olarak Romalılar bilinirler. Tesisat bilgileri plug vanaları ve muslukları geliştirmeye yetecek kadar geniş olup aynı zamanda geri akışı önlemek için çek vanaları icat ettiklerinin de kanıtları bulunmaktadır.
Yüzyıllarca, Karanlık Çağ (Dark Ages) genelinde gelişmiş vana dizaynı olmamıştır. Daha sonra Rönesans döneminde, Leonardo Da Vinci kanallarda, sulama projelerinde ve diğer geniş hidrolik sistemlerde vana kullanmıştır. Kendisinin yaptığı birçok teknik çizim hala mevcuttur.
Vana sanayisinin modern tarihi 1705�te Thomas Newcomen tarafından ilk sanayi buhar motorunun üretilmesi ile başlayan Sanayi Devrimi ile paraleldir.Buharın yarattığı basınç kontrol altında tutulmak ve regüle edilmek zorunda olduğundan , vana kullanımı bu şekilde daha büyük bir önem kazanmıştır. Newcomen�in buhar motorunun üzerine James Watt ve diğer mucitler ve üreticiler buhar motorları için yeni vanalar geliştirmişlerdir.. Esas ilgi alanları projenin bütünü olduğundan ,ayrı bir ürün olarak vana üretimi geniş bir yelpazade uzun yıllar ele alınmamıştır.
VANALARIN GENEL ÇEŞİTLERİ
Çok Dönüşlü Vanalar veya Doğrusal Hareket Vanaları
Çeyrek Dönüşlü Vanalar veya Döner tip Vanalar
Kendinden etkili Vanalar
Kontrol Vanaları
Özel Vanalar
ÇOK DÖNÜŞLÜ VANALAR veya DOĞRUSAL HAREKET VANALARI
Sürgülü Vana
Sürgülü vana, esas olarak açma/kapama uygulamaları için kullanılan genel hizmet vanasıdır. Vana düz bir yüzey , disk veya sürgü ile kapanır ve akışı keser.
Glob Vana
Glob vana bir plug�ın kendisine uyumlu olan ve vana merkezinde bulunan bir oturma yüzeyine(sit) basarak kapama yapan bir vanadır. Plug�ın yükselmesi akışın geçişine izin verir. Glob vana açmak kapama uygulamalarında kullanıldığı gibi özellikle oransal kontrol amaçlıda kullanılır.
Pinch Vana
Pinch vana özellikle çamur yada sıvılarla geniş boyutlu katılarla yapılan uygulamalar içindir. Contalar bir yada daha fazla esnek elementlerin vasıtasıyla, kauçuk tüp gibi akışı sıkılaştırabilir.
Diyafram Vana
Diyafram vanalar, esnek bir diyaframın vana gövdesi üzerine basması ile akışı kesen vanalardır.
İğne Vana
İğne vana, küçük çaplı hatlarda akışı sınırlayan kontrol vanasıdır. Vananın içinde geçen akışkan 90 derece dönerek konik uçlu bir milin oturma yüzeyi olan bir orififisin içinden geçer. Orifisin çapı koniğin oturma yüzeyine göre pozisyonlandırılması ile değişir.
ÇEYREK DÖNÜŞLÜ VANALAR veya DÖNER TİP VANALAR
Plug Vana
Plug vana esas olarak açma/kapama amaçlı ve bazı durumlarda ise oransal kontrol amaçlı kullanılır. Bir çeyrek dönüş her iki yönde de akışı keser.İçindeki sleeve sayesinde 360 derecede sızdırmazlık sağladığından yüksek sızdırmazlık gerektiren yerlerde tercih edilirler.
Küresel Vana
Küresel vana, plug vana ile benzerlikler gösterir. Fakat, bir küre içindeki bir delikten akışın geçmesine olanak tanır. Küre 90° blok halinde döndüğünde akışı keser. Sızdırmazlık kürenin metal yada elastomer contalara basması ile sağlanır.Bu vana, açma kapama veya oransal kontrol uygulamalarında kullanılır.
Kelebek Vana
Kelebek vana akışı ,sirküler bir diskin dönmesi ile sızdırmazlık yüzeyine basarak boru hattında akışı kesmesi şeklinde kontrol eder, Kelebek vana hem açma/kapama ve hemde oransal kontrol amaçlı kullanılır.
KENDİNDEN ETKİLİ VANALAR
Çek Vana
Çek vana geri akışı önlemek için dizayn edilmiştir. Akışkan arzu edilen yönde akarak vanayı açarken geri akış ise vanayı kapamaya zorlar.
Emniyet Vanası
Bu vana buhar, gaz, hava ve sıvı hatlarını aşırı basınçtan korumayı sağlamak için dizayn edilmiştir. Vana set edilen güvenli basınç değerinde açılarak akışkanı tahliye eder ve akışkan basıncı set değerinin altında düştüğünde ise kendini kapatır.
KONTROL VANALARI
Kontrol Vanası
Kontrol vanası, akışın hassas olarak oransal kontrolünü sağlamak üzere dizayn edilmiştir. Ölçü aletinden gelen sinyale göre akış değerini istenen seviyede tutmaya çalışır.. Bazı vanalar özellikle kontrol vanası olarak dizayn edilirler.
Fakat, birçok vana tipi eklenen aktuatör, pozisyoner ve diğer aksesuarlarla doğrusal ve döner hareketle kontrol vanası olarak kullanılabilirler.
ÖZEL VANALAR
Bu standart vana ürünlerine ek olarak, birçok vana üreticisi spesifik uygulamalar için özel dizayn edilmiş vanalar ve aktuatörler üretirler. Vanalar çok geniş bir çap ve malzeme spektrumu içerisinde bulunabilirler. Her dizayn kendine özel avantajlara sahiptir ve özel uygulamalar için vana seçimi kritik bir noktadır. Vana seçiminde göz önüne alınması gerek faktörler şu şekildedir ;
İstenen akış değeri ve akışkanın cinsi
İstenen proses koşullarında vananın akışı açıp/kapaması yada kontrol edebilmesi
Vananın maksimum çalışma basıncı ve sıcaklığına karşı dayanıklılığı
Korozyon veya erozyona karşı dayanımı
Eğer varsa aktuatör ihtiyaçları.
Bakım ve tamir ihtiyacı
AKTUATÖRLERİN GENEL TİPLERİ
* Manuel Tahrik Üniteleri
* Hidrolik ve Pnömatik Aktuatörler
* Elektrikli Aktuatörler
Manuel Tahrik Ünitleri
Manuel tahrik üniteleri; kol, el simidi veya dişli ünitesi ile vana hareketini sağlarken otomatik aktuatörler ise dışarıdan aldıkları bir güç ile (hidrolik, elektrikli yada pnömatik) vananın otomatik yada uzaktan açıp kapanmasını sağlarlar. Otomatik aktuatörler uzak noktalardaki boru hatlarındaki vanalarda kullanılmak zorunda olup ayrıca, sık açıp kapatılan vanalar da veya kontrol uygulamalarında kullanırlar.
Bazı vanaları, özellikle çok büyük çapta olanları, manüel olarak açıp kapamak bazen imkansız yada pratik olmayabilir. Bu durumda da otomatik aktuatörler tercih edilir. Otomatik aktuatörün kullanımını zorunlu kılan diğer durumlar ise, ortamın kimyasallar tarafından etkilenmiş olması, vanaların çok hızlı açılıp kapanma ihtiyaçlarının olması veya acil durumda kapanma ihtiyacı olması olarak özetlenebilir.
Hidrolik ve Pnömatik Aktuatörler
Hidrolik ve pnömatik aktuatörler genelde asgari mekanik parçaya sahip basit aygıtlar olup doğrusal ya da çeyrek dönüşlü vanalarla kullanılır. Yeterli seviyede hava yada akışkan basıncının pistona verilmesi ile sağalanan güç doğrusal yada döner tip vanalarda hareki sağlar.Neredeyse tüm aktuatör modelleri fail-safe olarak temin edilirler ve bu özellik sayesinde acil durumlarda, acil durum konumuna geçerek vanayı açar ya da kaparlar.
Elektrikli Aktuatörler
Elektrikli aktuatör bir vananın kontrolü için tork sağlayan motora sahiptir. Bu aktuatörler genellikle sürgülü vanalar yada globe vanalarda kullanılır. Çeyrek dönüş dişlinin eklenmesiyle küresel, plug yada diğer çeyrek dönüşlü vanalarla kullanılabilir.
Günümüzde birçok verinin alınabildiği akıllı tipleri mevcuttur.
VANA SEÇİM KRITERLERİ
Bir vana satın alırken aşağıdaki listede yer alan faktörler size yardımcı olacaktır. Bu bilgiler size istenen en iyi vanayı seçebilmemiz için bizlere çok yardımcı olacaktır ;
UYGULAMA
Akışkan Cinsi (Sıvı, gaz, çamur veya katı vb.)
Akışkanın korozifliği (pH değeri, konsantrasyon vb.)
Ortamın korozifliği
Akış (Hız, Debi, Kv/Cv,Akış Yönü)
Boru çapı
Akışkan Sıcaklığı (Maksimum ve Minimum)
Basınç
Maksimum Opersayon Basıncı
Maksimum Diferansiyel Basınç
Çalışma (Ör: Manuel/Otomatik, Aç-kapa/Kontrol)
Ne tip Aktuatör istendiği (Elektrikli ,Pnömatik ,Hidrolik )
Elektrikli ise ;Besleme Voltajı ,Koruma Sınıfı vb.
Pnömatik ise; tek etkilimi ,çift etkilimi,enstrüman hava basıncı vb.
Açma/kapama için ise , solenoid ve Limit Sviç kutusu istenip istenmediği
Oransal kontrol vanası ise , pozisyonerin pnömatik , elektro pnömatik ya da Smart
tip mi istendiği (geri besleme ,HART comm, FF vb.)