FacebookTwitterYoutubeInstagram
Enjeksiyon Makinelerinde Yağ Soğutmada Doğal Soğutma ve Önemi

GİRİŞ;

Plastik şekillendirmede en çok kullanılan proses makinelerinden biri olan Enjeksiyon makinelerinde yağ soğutma uygulamaları oldukça önemli bir iştir. Ancak maalesef ülkemizde bir çok yatırımcı tarafından konuya gereken önem gösterilmemektedir. Yatırımcılar ve üretimciler tarafından en önemli görülen konuların başında üretim, üretim hızı, ürün kalitesi ve verimlilik gelmektedir. Ancak bilinmelidir ki üretimde verimliliğe etki eden en önemli faktörlerden biri de işletme maliyetleridir. Soğutma maliyetlerinin de işletmelerin önemli gider kalemlerinden biri olduğu düşünülürse konunun önemi biraz daha net olarak görülecektir.
 

Ülkemizde son yıllarda en çok gelişme gösteren sektörlerin başında gelen otomotiv sektörü ve buna bağlı olarak gelişen plastik sektörü ülkemizin önemli ihracat kollarında birisi haline gelmiştir. Bu bağlamda soğutma ve dolayısı ise üretim maliyetlerinin düşürülmesi yerli firmalarımızın rekabet gücünü ve pazar payını artıracak olması bu yazının yazılma sebebine temel teşkil etmektedir.

Enjeksiyon makinelerinde yağ soğutma bilindiği üzere ülkemize 3 faklı şekilde karşılanmaktadır. Bunlar; soğutma kulesi, gazlı soğutma ( chiller) ve doğal soğutma (free-cooler)’dır. Bu yazıda temel olarak bu sistemlerin avantaj ve dezavantajları paylaşılmaya çalışılacaktır.


Enjeksiyon makinelerinde soğutma ihtiyacı teorik olarak bir çok parametreye bağlı olarak değişmekle birlikte pratikte enjeksiyon makinesinin pompa ve motor teknolojisine bağlı olarak, pompa motorunun çektiği elektrik enerjisinin %35’i le %45 arasında değişmektedir. Yani daha net bir ifade ile pompa motor gücü 22kW olan bir enjeksiyon makinesinin hidrolik yağ soğutma ihtiyacı;

22*0,35= 7.7 kW

22*0,45= 9.9 kW

Arasındadır. Soğutma ihtiyacının bu iki değer arasında seyretmesine etki eden motor ve pompa sistemleri verim sıralamasına göre kısaca şöyle açıklanabilir.
 

Sabit devirli motor, sabit debili pompa,

Sabit devirli motor, değişken debili pompa

Değişken devirli ( invertör kontrollü) motor ve dolayısı ile değişken debili pompa,

Değişken devirli (Servo) motor ve dolayısı ile değişken debili pompa’dır.


Akışkan güç çevrimlerinde, hidrolik pompanın, valflerin, silindirlerin ve yüksek basıncın sebep olduğu ısı ve dolayısı ile hidrolik yağ sıcaklık artışını, üretimin kararlılığı için kontrol altında tutmak gerekir. Yağ üreticilerinin tavsiye etmiş olduğu optimum yağ sıcaklığı 40 – 42 °C ‘dir. Uygun bir yağ soğutma eşanjöründe 32- 36 °C sıcaklığında soğutma suyu ile hidrolik yağ bu sıcaklıklarda sabit tutulabilir.
 

Bilinmelidir ki hidrolik yağlarda 70°C çalışma sıcaklığının üzerinde kimyasal reaksiyonlar oluşmaya başlar ve yağın özellikleri değişir. Enjeksiyon makinelerinde en yüksek sıcaklıklı hava şartlarında dahi hidrolik yağın 58 °C ‘yi aşmaması önerilir. Aksi taktirde yüksek yağ sıcaklıklarında hidrolik yağın viskozitesi düşer. Yükselen sıcaklık yağın asit üretmesine sebep olur. Bu asit ise hidrolik sistemlerdeki sızdırmazlık elemanları olan keçelerin çok daha kısa sürede aşınmasına ve yağ sızdırmasına sebep olur. Sonuçta hem atölye kirliliğine hem de makinenin güçten düşmesine neden olur. Bu durum dolaylı olarak baskı sayılarının azalması, bakım ve işletme maliyetlerinin artması demektir.
 

Ayrıca bilinmelidir ki hidrolik yağın aşırı soğuması da üretimi olumsuz etkileyecektir. Düşük yağ sıcaklıklarında yağın viskozite artacak ( akışkanlığı azalacak) valfleden geçerken basınç kayıpları artacaktır. Kalıp koruma hassasiyetinin dahi değişen yağ sıcaklığı ile değişebileceği unutulmamalıdır.
 

Anlaşıldığı üzere kararlı ve verimli bir üretim için makine hidrolik yağ sıcaklığını optimum sıcaklıklarda sabit tutmak oldukça önemli bir konudur. Bir diğer önemli konu ise bu işlem sırasındaki enerji verimliliğidir.Bütün bu durumlar göz önünde bulundurulduğunda makine yağ soğutma işlemi için en ideal soğutmanın Doğal soğutma yöntemi ile yani Kuru Soğutucular ile yapılabileceği görülmektedir.
 

Enjeksiyon makinelerinde makine yağ soğutucu olarak kullanılan ve Kuru Soğutucu olarak bilinen cihaz Grafik 1 ve 2 de görüldüğü havayı transfer eden fanlardan suyun sirküle ettiği bakır borulardan, alüminyum lamellerden kollektör ve kasetleme kasasından oluşur. Soğutma işlemini ise şekilden de anlaşılacağı üzere; alüminyum kanatlardan fanlar vasıtası ile cebri olarak geçirilen hava ile yapar. Bakır boruların içinden geçen soğutma suyu ısısını bakır boru ve etrafındaki alüminyum kanatlara iletir. Bu işlem sırasında elektrik çeken tek ünite fanlar olduğu için etkinlik katsayıları verimli fanlar ile 30’un üzerinde tutulabilmektedir. Bu sistemlerde kullanılan en önemli ekipmanlar hava transferini sağlayan fanlardır. Çünkü bu fanlar sistemin verimliliğini etkileyen en önemli faktördür. Daha sonra kullanılan alüminyum lamellerin yüzey alanı, bakır boruların alüminyum lameller içerisindeki yoğunluğu, kullanılan malzemelerin ısı iletim katsayıları ve bakır boru ve lameller arasındaki ısı iletimini maksimum düzeyde tutacak üretim yöntemleri sistemin verimliliğine bire bir etki edecek faktörlerdir. 

 

           

İşletme şartlarında enerji verimliliği çok yüksek olan bu cihazlar kapalı sistem olmaları sebebi ile işletme sürecinde bakım maliyetleri de minimum seviyelerdedir. Soğutma kulelerinin en büyük handikabı olan su buharlaşması, kireç oluşumu ve kireç konsantrasyon artışı, legionella bakterisi oluşma riski, tesisatta biriken kireç tabakası ve sebep olduğu verim kaybı , kapalı devre çalışan Kuru Soğutucu cihazlar için söz konusu değildir. Bilinmelidir ki açık sistemde tesisatta hasıl olan 1mm kalınlığındaki bir kireç tabakası dahi ısı transferinin%7 azalmasına sebep olur.
 

Kuru Soğutucu cihazlarda ısı transferini etkileyen en önemli faktörlerden birinin de kullanılan lameller olduğundan bahsedilmişti. Ayrıca lamellerde kullanılan alüminyumun kalitesi   ve kaplamsı da cihazın verimine ve ömrünü etki etmektedir.  Yapılan deneyler göstermektedir ki lamellerde kullanılan epoksi kaplamalar (Grafik .. ) ortam şartlarına dayanımımı yüksek düzeyde artırmaktadır.  ASTM B117’ye uygun olarak (%5NaCl 35°C) yapılan testlerde epoksi kaplı alüminyum numunelerinin tuzlu ortamda aşınma dirençlerinin kaplama uygulanmayan alüminyuma göre 4-7 kat kadar daha uzun süre dayanmalarını sağlayacak düzeyde olduğu görülmektedir. Epoksi kaplamanın seyreltilmiş kuvvetli asitlere ( %2 HCl, %2 H2SO4 ) karşı direnci de son dereceyüksektir. Trikloroetilene daldırılarak 5 dakikalık bir süre    bekletilen epoksi numunelerindeki kütle kaybı %1’in altındadır.             

Alüminyum, epoksi ile kaplandığında yüksek sıcaklıktaki su buharına karşı da mükemmel bir direnç göstermektedir. 200 °C sıcaklıkta 15 dakika kadar bekletilen epoksi örneklerinde herhangi bir değişimle karşılaşılmamıştır. Tüm bu özellikler tuzlu ve asitli ortamlarda kullanılacak eşanjörlerde epoksi kaplamanın önemini açıkça ortaya koymaktadır.

Enjeksiyon makinelerinde hidrolik yağ sıcaklığını optimum seviyelerde sabit tutmak için gerekli olan soğutma suyu sıcaklığının 32 – 36 °C olduğu düşünüldüğünde, soğutma işlemini gazlı soğutucuda yapmanın oldukça maliyetli ve gereksiz olduğu ortaya çıkacaktır. Tesisin bulunduğu lokasyona bağlı olarak yağ soğutma ihtiyacının tamamına yakını (hatta bir çok durumda tamamı) doğal soğutucular ile karşılanabilir. Gazlı soğutucularda bilindiği üzere COP katsayısı (verimlilik) bazı iklim, kullanıcı ve makine şartlarına göre 3,5 – 4  arasında değişmektedir. Yani bir gazlı soğutucu cihaz set ettiğiniz sıcaklık (ya da soğukluk) değerine bir çok şartta ulaşabilmesinin karşılığında çektiği her 1 kW elektrik enerjisine karşılık 3,5 – 4 kW soğutma yapar. Bu durum (ihtiyaç duyulan soğutma suyunun sıcaklığı dolayısı ile) piyasada Kuru Soğutucu olarak da bilinen Doğal Soğutmada (yine iklim, kullanıcı ve makine şartlarına bağlı olarak) ise 30 ile 45 arasında değişmektedir. Yani harcanan her 1 kW elektrik enerjisine karşılık 30 – 45 kW soğutma gücü elde edilebilir.


Sistemin tek dezavantajı soğutma suyu sıcaklığının ortam kuru termometre sıcaklığının 4-5 °C üzerine kadar soğutma yapabilmesidir. Aslında bu sağlanan sıcaklık değeri bir dezavantaj olarak görülmemelidir. Çünkü amaca yönelik ihtiyacı karşılamaktadır. Yani birçok iklim şartlarında yağ soğutma için ihtiyaç duyulan 32-36 °C su sıcaklığını sağlayabilmektedir. Grafik 7‘de 3 büyük ilimizde hava sıcaklıkları istatistiklerine baktığımızda Kuru Soğutucu cihazın yağ  soğutma için yetebileceği açıkça görülebilmektedir.

Yükselen hava sıcaklıklarında, Kuru Soğutmanın yeterli olmadığı durumlarda gerektiğinde ortamın bağıl nemine bağlı olarak değişen kapasitelerde spreyleme sistemleri ile birlikte bir evoparatif ön soğutma yapılabilmektedir. Grafik 1 ve 2.

Bir örnek ile açıklayalım;
 

Saatte 110.000 m3/h hava transfer eden bir kuru soğutucu cihazın spreyleme sistemi 33 °C kuru termometre sıcaklığı olan giriş havasını %50 bağıl nem ihtiva ettiğini kabul edelim. Bu sistemde spreyleme ile bu şartlardaki havayı %80 neme doyurduğunu düşünürsek psikometrik diyagrama (Grafik 6) göre yaklaşık olarak yapmış olduğumuz ön soğutma aşağıdaki gibidir.
 

ṁ         (hava debisi)                                       = 110.000 m³/h hava debisi

t           (hava sıcaklığı)                                   = 33°C

bağıl nem                                                        = %50

Cs.bu   (buhrlaşma özgül ısı)                          = 540 kcal/Kg

Havanın yoğunluğu                                        = 1,1455 Kg/ m³
 

110.000 m³//h debisindeki havayı %50 bağıl nemden %80 bağıl nem’e doyurmak için buharlaştırılması gereken su miktarı;
 

110.000 m³//h*1,1455Kg/ m³ = 126005 Kg/h

126005 Kg/h*2,4 g(su)/Kg(hava)=302412 g/h (su)

= 302,412 Kg/h
 

Yani 110.000 m³//h debisindeki havayı %50 bağıl nemden %80 bağıl nem’e çıkartmak için saatte yaklaşık  302 kg suyu buharlaştırmamız gerekir.

 

Saatte 302 kg havanın buharlaşabilmesi için etrafından çekmesi gereken ısı ise;


302 Kg/h*540 Kcal/Kg = 163.302 Kcal/h ‘dır.


Eğer bu spreyleme işini %86 verim ile yaptığımızı düşünürsek yaklaşık 140.000 kcal/h lık ek bir soğutma sağlarız. Bununla birlikte hava sıcaklığını da yaklaşık 27°C civarına düşürmüş oluruz.


Sonuç olarak pratik tecrübelerden ve değerlendirmelerden anlaşıldığı üzere, işleme maliyetleri, bakım maliyetleri ve verimlilik gibi kriterler göz önünde bulundurulduğunda Doğal Soğutma yapan, piyasada “Kuru Soğutucu” olarak bilinen cihazlar özellikle enjeksiyon makine (ve sıcaklık değerlerinin uygun olduğu diğer hidrolik güç akışkanlı prosesler) yağ soğutmak için en uygun makinelerdir. Ülkemizdeki enerji gibi önemli girdilerin maliyetleri düşünüldüğünde bu gibi cihazların işletmeye ve üretime sağlayacakları katkı ve değerler daha da net ortaya çıkmaktadır.
 

Bu gibi sistemlerde mühendis kadrosu güçlü sizi işletme sürecinizde de destekleyecek tecrübeli çözüm ortakları ile yapacağınız projelerde oldukça uzun süre yüksek verim ve kararlılıkla kullanabilir. 

                

Kaynaklar;

PLASTİK ENDÜSTRİSİNDE SOĞUTMA SİSTEMLERİ ve UYGULAMALARI, FRİTERM A.Ş. TEKNİK YAYINI

www.hastek.com.tr

www.friterm.com

www.dmi.gov.tr/

 

 

 

Yorum Bırakın.. Yorum Yap
Ad
Soyad
Mail
Yorum
* Not: Yaptığınız yorumdan kendinizin sorumlu olduğunuzu unutmayın!
E Bülten Kaydı
Plastikciyiz.biz E-bültenlerine ücretsiz abone olun, sektörle ilgili en son gelişmelerden anında haberiniz olsun.
plastikciyiz.biz'de yer alan kullanıcıların oluşturduğu tüm içerik, görüş ve bilgilerin doğruluğu, eksiksiz ve değişmez olduğu, yayınlanması ile ilgili yasal yükümlülükler içeriği oluşturan kullanıcıya aittir. Bu içeriğin, görüş ve bilgilerin yanlışlık, eksiklik veya yasalarla düzenlenmiş kurallara aykırılığından plastikciyiz.biz hiçbir şekilde sorumlu değildir. Sorularınız için ilan sahibi ile irtibata geçebilirsiniz.
2016 - 2019 Copyright plastikciyiz.biz. Tüm Hakları Saklıdır.