12 Şubat 2009 | TEKNİK MAKALE 6. Sayı (Ocak-Şubat 2009)

Dizel yakıtını, geminin ana motoruna veya jeneratörüne girmeden temizlemek için kıvrımlı selüloz veya sentetikten mamul çeşitli filtrelerden geçirmek ve yerçekimi tipi su ayırıcılar gibi pek çok klasik yaklaşım sergilenmişti.
Dizel yakıtını, geminin ana motoruna veya jeneratörüne girmeden temizlemek için kıvrımlı selüloz veya sentetikten mamul çeşitli filtrelerden geçirmek ve yerçekimi tipi su ayırıcılar gibi pek çok klasik yaklaşım sergilenmişti.  Tel-filtre kavramı eski bir kavramdır ve zaman içinde bilim, katılar, su ve diğer istenmeyen maddeler için yüzde 99 verim iddia ederek, bu filtrasyonu mükemmelleştirmiştir. Bu veriye dayanarak, geliştirme imkanlarının varlığını düşünmek zordur. Günümüzün yaygın filtrasyon teknolojisi verimli olabilir; ancak bakım ihtiyacı fazladır. Tel filtreler sürekli izlenmeli ve özellikle, kirli veya çok kuvvetli kirleticilere maruz kaldıkları durumlarda düzenli olarak sökülerek temizlenmelidir. Filtreler asfalt, biyolojik katılar veya sudan tıkanmaları halinde, yabancı maddelerin geçişine engel olarak görevlerini yaparken yakıt akışına da engel olabilirler; bu durumda motor dalgalanabilir, düzensiz çalışabilir veya tamamen devre dışı kalabilir.

Geleneksel filtre üzerinde, özellikle perdah veya ön yakıt filtrelemesinde benimsenmiş bir iyileştirme ise “santrifüj”dür...

İsveçli mühendis ve kimyager Carl Gustaf de Laval, doğrudan buluşun sahibi olmasa da, modern savurmayla ayrıştırmanın babası olarak bilinmektedir. Kendi alanında bazı buluşların sahibi olan Laval, 19. yüzyıl sonlarında yüksek miktarda yağlama ihtiyacı olan redüktörlere sahip, yüksek hızlı, özel nozullu (De Laval Nozulları) buhar türbinleri üzerine çalışmıştı. Karşılaştığı sorunlardan biri, türbin yağının içinde katı parçacıklar ve buhar halinde suydu. Diğer istenmeyen maddeleri engellemek için güvenilir ve ucuz bir yöntem arayışında olan De Laval, daha önce bir ürün geliştirdiği ve farklı uygulamalarda başarıyla uyguladığı savurmalı ayrıştırma prensibinde karar kıldı.

İlginçtir, De Laval’ın türbinler ve redüktörler üzerindeki çalışmaları mühendislik ve denizcilik dünyasında etki ederken, o zamanın en hızlı teknesi olan ilk buhar türbinli yat olan Turbinia, 1894 yılında deniz üzerinde denenmişti. De Laval’ın savurma teknolojisine kattığı yenilikler daha az ilgi çekmekteydi. 1878 yılında De Laval, ilk sürekli savurmalı süt/kaymak ayırıcısının patentini almıştı. Laval süt ayırıcı, tıpkı gene kendisine ait vakumlu süt sağma makinesi kadar başarılı bir ürün olmuş ve her iki ürün de dünya genelinde lisanslı olarak üretilmişti. Savurmalı ayırıcının süt ürünleri dışında ilk kez kullanılması balık yağı işleme alanında olmuştur. 

Bir salata kurutucusu merkezkaç kuvvetinin en basit ve açık örneğidir. Yıkanan yeşillikler hızla dönerek üzerindeki suyu etrafta bulunan deliklerden savururlar ve böylece yeşillikler nispeten kuru olur. Savurma, yerçekiminin yükseltici gibi çalışır. Örnek olarak, yağ ve suyu iyice karıştırırsınız, çözelti bir süre için karışık kalabilir. Ancak yoğunluk farkından ötürü sıvılar tamamen olmamakla birlikte eninde sonunda ayrılırlar. Pek çok durumda bir çözelti tabakası  kalır; bu durum özellikle yakıt, madeni yağ, ve su veya soğutucu akışkanlar için geçerlidir. Bu çözeltiyi bir merkezkaç makinesinde hızla çevirdiğimiz takdirde göreli zayıf olan yerçekimi kuvvetinin bu maddeler üzerindeki etkisi bir kaç bin kat artar. Bir merkezkaç makinesinin 7000 ve 9000 devir/dakika ile dönerken yerçekiminin 6000 katı kadar kuvvet yaratması şaşırtıcı değildir. Kıyas amacıyla söylenebilir ki, bir araçla viraj dönerken veya ani fren yaparken veya bir botla dalganın üzerinden kayarken 2 ve ya 3 kat yerçekimi kuvvetine maruz kalınır. 

Bilinen kıvrımlı selüloz filtreler toz, su ve 

çamuru tutmakta etkilidirler. Ancak kapasiteleri 

ve süzebilecekleri yakıt miktarı sınırlıdır.

İyileştirilmiş yerçekimi kuvveti sayesinde en küçük parçacıklar dahi sıvının üstünden sıyrılır. Merkezkaç makinesi üreticileri genelde dizel yakıttan ve yağlardan 5 mikrona kadar parçacıklarının sıyrılacağını garanti ederken, daha yüksek hızlarda 0.5 mikron kadar küçük parçacıkların da sıyrılabileceği söylenmektedir. İlaveten, merkezkaç makinesi, yakıt ve su gibi farklı yoğunluklardaki sıvıları da ayırabilmektedir. Pek çok tasarımda, su, operatörün ilave hareketi olmadan, sürekli ve otomatik olarak savrulmaktadır.

Merkezkaç prensibine dayanan tüm yakıt ayırıcılarının (filtre özellikleri olmadığı için bunları filtre olarak adlandırmak uygun olmayacaktır) dönel enerjisi bir alternatif veya doğru akım motorundan sağlanmaktadır. Bu motorlar bir redüktör vasıtasıyla emme/basma pompası gibi çalışarak yakıtı merkezkaç makinesinin içine alıp dışına atabilir. Sanayide yaygın kullanılan Alfa Laval ayırıcılarında, merkezkaç makinesinin içine ilk kullanımdan önce az miktarda su eklenerek bir “su conta”sı oluşturulur. Yoğunluğunun yakıttan fazla olması sebebiyle su, dönme esnasında bir conta veya baraj görevi yaparak suyu ayırırken yakıtın da ayırıcıdan çıkmasını engeller. 

Çoğu merkezkaç ayırıcı, tampon plakalar veya disk yığınlarıyla çalışır; bu durumda parçacıkların ve suyun (ve diğer akışkanların) yakıttan ayrılması daha etkin olur. Batan yahut asılı kalan parçacıklar ve su molekülleri konik diske çarparak tutulu kalır ve yakıttan daha çabuk uzaklaştırılır. Merkezkaç kuvveti bu parçacıkların ve suyun savurma kabının çeperlerine doğru yönelmesini ve suyun “su contasından” dışarı atılmasını sağlar. Bazı modellerde katılar, otomatik olarak bir “çamur çıkışından” alınır.

Kıvrımlı filtre, istenmeyen maddelerle tıkandığı 

zaman yakıt akışı azalır veya durur. Temizleme sistemi 

parça değişimine kadar işlevsiz kalır. Merkezkaç makineleri 

yakıt akışına engel olmadan tüm çamuru tutabilir. Bazı tipleri elle temizleme 

gerektirirken, bazıları kendi kendi temizler.

Normal boyutlarda bir teknede bulunan ortalama bir merkezkaç makinesinin boyutu küçük bir klima kompresör paleti kadardır ve yaklaşık 36 ila 60 kilogram ağırlıklarındadır. Saate 568 ila 757 litre basma kapasitesi vardır. Popüler modellerden biri olan Alfa Laval MIB 303, bu sınıfın en üstündedir; 24 VDC’de, 120 VAC’de veya 230 VAC’de 450 ila 700 Watt güç ihtiyacı vardır. Pek çok merkezkaç ayırıcı gibi, bu makine de ilk çalıştırmadan sonra kendi kendine çalışmaktadır. Su, sistemde otomatik olarak boşaltılırken kap sadece sıkıştırılmış katıyla  dolduğu zaman (0.2 litre) temizlenmelidir.

Tartışmanın bu kısmında yapılması gereken önemli bir ayrım vardır. Bazı yakıt filtreleri, büyük parçacıkları ve su moleküllerini “dışarı fırlatacak” siklon, türbin ve/veya merkezkaç elemanları içerdiklerini söyler. Racor, Separ, Baldwin ve diğer firmaların ön filtrelerinde bu bir pazarlama hilesi değildir. Gerçekten de bu filtreler büyük partikülleri ve su damlalarını savurup atmakta etkilidirler. Yakıtın hareket ettiği ve pasif merkezkaçlar sayesinde döndüğü hız, yerçekimi kuvvetinin çok küçük bir kısmından faydalanabilir. Yukarıda bahsedilen filtreler etkili ve ön filtre ve ince filtre olarak sistemde bulunması istenen elemanlar olsa da pasif merkezkaç makineleri olarak  toz, katı parçacıkları ve suyu  tek haneli mikronlarda ve moleküler formda uzaklaştırmak üzere tasarlanmamışlardır ve bu yönde yetersizdirler. Merkezkaç kelimesi bu filtrelerin su ve çamurları uzaklaştırmak yönündeki adımlarından birini belirtse de, iki proses tamamen farklıdır; birbirine karıştırılmamalıdır.

Güvertesine çıktığım son iki gemi, 90 metrelik buzul keşif gemisi olarak uzun mesafeli seyahatlere uygun olan M/V Endeavour ile 305 metrelik yük gemisi M/V Ever Renown’du. Her iki gemi de haklı sebeplerden ötürü merkezkaç ayırıcılarla donatılmıştı. Denizde, en yakın limandan çok uzakta seyahat ederken kendi kendine yetebilme büyük bir önceliktir. Yakıt ve yağ için merkezkaç ayırıcılar bu bağımsızlığa katkıda bulunurlar.  Çünkü filtreye ihtiyaçları yoktur. Az sayıda hareketli parçaları vardır ve aylar boyunca bakım ihtiyacı olmadan çalışmak için tasarlanmışlardır. 

Genel endüstri ve bilim camiasında merkezkaç ayırıcılar, kesme sıvısından şaraba, türbin yapından süt ürünlerine kadar her tür sıvının saflaştırılması ve ayrıştırılması için benimsenmiştir. Ağırlıkla katı parçacıkların sıvıdan ayrılması gerektiği için biyodizel rafinasyonunun da merkezkaç ayırıcı için ideal olduğu kanıtlanmıştır. 

Dizel, gemi operatörlerinin çoğunun endişelendiği bir yakıttır. Merkez kaç ayırıcı, son filtre olarak ihtiyacı tam karşılar; ancak merkezkaç ayırıcılar “hareketli” tasarımlarından ötürü ön filtre olarak kullanıma uygun değildir (Ön filtrenin hareketsiz bir parça olması daha emniyetli olmaktadır). Merkezkaç makineleri ince filtreler olarak “saflaştırma” işini yakıt filtreye girmeden önce yapar. Üstte bahsedilen gemilerin yanısıra pek çok seyahat gemisinde de bu ekipmanlar kullanılır. Tek ihtiyaç duydukları bakım, periyodik olarak O-ring değişimi ve bazı modellerde içindeki çamurun temizlenmesidir.

Öyleyse, neden merkezkaç makineleri dünyanın her yerinde denizcilik endüstrisinde benimsenmedi?.. Tabii ki fiyatlarından ötürü. Bu ürünler hassas işleme ve gürbüz bir tasarım gereksinimlerine bağlı olarak yüksek fiyata malolurlar. Dizel yakıt temizlenmesi için kullanılacak en küçük Alfa Laval ayırıcısı MAB 102 B 8.500 dolara satılırken, MIB 303, 10.000 ila 12.750 dolar arasında satılır.

İlave maliyet, geleneksel filtre sisteminin sorunlarından kurtulmak için çok daha iyi midir? Benim cevabım, gemi ihtiyaçlarına bağlı olmakla birlikte evet olurdu. Endüstriyel filtrasyon içinde toz ve suyun mümkün olan en yüksek güvenilirlik derecesi ve en az sorun ve bakım ihtiyacıyla temizlenmesinde merkezkaç makineleri son söz olurdu. Bir gemi büyük bir tanka sahipse veya seyahat ettiği noktalarda bulunan yakıtın kalitesinin normalde ya da veya gemi sahibi tamamen emin ve etkin bir temizleme istiyorsa, merkezkaç ayırıcılar en iyi yaklaşım olacaktır.

Özellikle okyanus aşan gemiler ve güç santralleri için bu ekipmanların maliyeti önemsizdir. Çünkü buralarda uzun süre emin şekilde çalışırlar. Pek çok ünite 30 yıla rağmen halen daha çalışmaktadır. Bazı durumlarda ise 50 yıla kadar çalışan makineler vardır.

 

---

R E K L A M