Pompa Seçimi

Pompa seçimi, havanın veya bir akışkanın bir noktadan başka bir noktaya aktarılmasına yardımcı olan çeşitli makineler olan pompaları kapsar. Pompalar, mekanik kuvvetleri kullanarak maddeleri itmek veya sıkıştırmak prensibine dayanarak çalışırlar.

En yaygın olarak kullanılan ekipmanlardan biri olan pompalar, Kinetik Pompalar ve Pozitif Deplasmanlı Pompalar olmak üzere iki ana kategoriye ayrılır.

Kinetik Pompalar, yüksek debide sıvı pompalamak için kullanılırlar. Pozitif deplasmanlı pompalara göre daha ekonomik, daha küçük hacimli ve basit oldukları için en yaygın kullanılan pompalardır. Bu pompalar, kullandıkları rotor tipine göre üçe ayrılır.

I. Radyal (Santrifüj) pompalar
II. Eksenel Pompalar
III. Radyal – Eksenel Arası Pompalar

Radyal (Santrifüj) Pompalar, vakum oluşturma özelliğine sahip değildir. Akışkan, atmosferik basınç veya başka bir basınçla pompaya doğru yönlendirilir, çark sayesinde akışkan hız kazanır ve gövdenin etkisiyle basınç yüksekliğine dönüşür. Doğru bir dönüşüm sağlamak için çarkın her zaman sıvının içinde olması gerekmektedir.

Santrifüj pompalar, dört ana bileşenden oluşur. Çark, akışkana kinetik enerji aktarımında rol oynar. Salmastra, akışkanın motor tarafına geçişini engeller ve sızdırmazlığı sağlar. Pompa gövdesi, akışkanı tutar ve kinetik enerjiyi basınç yüksekliğine dönüştürür. Son olarak, mil, motor tarafından sağlanan gücü çarka iletmekle görevlidir.

Santrifüj Pompa Seçimi, belirli değişkenlere dayanır. Bu değişkenler, Deb (Q) ve basma yüksekliği (H) değerleridir.

Debi (Q): Pompadan birim zamanda geçen sıvının hacmidir. m³/h veya lt/sn birimleri kullanılır.

Basma Yüksekliği (H): Pompanın akışkana verdiği faydalı kinetik enerjidir. Pompanın giriş ve çıkış noktaları arasında ölçülür. Genellikle m birimi kullanılır. Sistemin basma yüksekliği, aşağıdaki gibi hesaplanır:

H = Hs + Hb + Ha

Hs: Basılacak sıvının serbest sıvı yüzeyi ile basıldığı yer arasındaki statik yükseklik farkıdır.

Basınç Kayıpları (Hb): Basma ve emme hatlarında oluşan sürtünme kayıpları, tüm valf, armatür ve bağlantı elemanlarının sürtünme kayıplarını içerir. Akma Basıncı (Ha), basma hattının sonundaki sıvının akış basıncını temsil eder.

Her pompanın kendi Q-H grafiği üzerinde sistem eğrileri bulunur (Şekil-1). Pompanın optimum çalışma noktasını bulmak için pompanın Q-H grafiği ile kesişen noktalara bakılmalıdır. Pompa devri, çark çapı veya sistem karakteristiğinin değiştirilmesiyle kesişim noktası değişebilir.

Pompa karakteristik eğrisinin değişimi, pompanın çapı, debisi ve basma yüksekliği arasında matematiksel bir ilişkiyle gerçekleşir.

Bu matematiksel ilişki şu şekildedir: [D2/D1]2 = Q2/Q1 = H2/H1

D: Pompanın çark çapıdır.

n2/n1 = Q2/Q1 [n2/n1]2 = H2/H1 [n2/n1]3 = P2/P1

n: Pompanın devir hızıdır.

P: Elektrik şebekesinden alınan gücü temsil eder.

Şekil-1: Sistem Eğrileri

Pompalarda, kavitasyondan kaynaklanan buharlaşmayı engellemek için giriş tarafında gereken basınca "net pozitif emme basıncı" (NSPH) denir. NSPH değeri, her bir pompa için ISO 9906'ya göre belirlenir ve pompanın kavitasyonsuz ve verimli bir şekilde çalışabilmesi için gereken emme tarafındaki yetersiz basıncı temsil eder.

En uygun bölgede pompa seçimi neden önemlidir? Seçilen pompanın motor verimi ve hidrolik verimi ne kadar yüksek olursa olsun, en uygun noktada seçilmediği sürece verimsiz olacaktır. Yani, bir pompa IE2 verimine sahip olmasına rağmen, en uygun noktasında IE3 verimli bir pompadan daha verimli olabilir. Önemli olan, doğru aralıkta seçim yapabilmektir. Pompa karakteristik eğrilerinde belirlediğimiz bölgeye göre pompa seçimi yapılır. Bu nokta, pompanın en verimli noktası olarak kabul edilir. Pompanın en verimli noktasına denk gelen debinin %70 ila %120 arasındaki bölgesinde pompa seçimi yapılmalıdır (Şekil-2). Bu aralık dışında yapılan seçimlerde bazı sorunlarla karşılaşılabilir.

Şekil-2: En Uygun Bölgede Pompa Seçimi

Şekil-2: En İyi Verimlilik Noktası

Pompa seçiminde bazı sorunlara dikkat etmek önemlidir (Şekil-3). Pompa, %120'nin üzerinde bir noktada seçilirse, NPSH (Net Pozitif Emme Basıncı) kaynaklı kavitasyon riski ortaya çıkar. Pompa seçim eğrisine baktığımızda, NPSH eğrisinin debiyle doğru orantılı olarak arttığını ve özellikle en verimli noktasından sonra hızla yükseldiğini görürüz. Pompanın NPSH değeri çok yüksekse, pompa çarkının ve gövdesinin erozyona uğramasıyla sonuçlanan kavitasyona maruz kalabilir. Bu nedenle, pompanın NPSH değeri ne kadar düşükse, seçim o kadar risksiz olur.

Şekil-3: Pompa Çalışma Aralığı

Pompa, %70 sınırlarının dışındaki çok düşük debilerde seçildiğinde, düşük debide yüksek basma yüksekliği sağlamak için çalışmaya çalışacaktır. Çünkü sabit devirli bir pompa, pompa eğrisi üzerinde bir noktada çalışır. Düşük debimiz nedeniyle akışkanın emiş tarafından basma yönüne ilerlemesi gerektiği halde, tekrar emiş tarafına dönebilir. Buna giriş-çıkış döngüsel akışı denir ve verimsiz bir çalışma durumudur (Şekil-4). Debimiz daha da düşük seviyelere indiğinde, motorun akışkana yeterli gücü iletemediğini ve yetersiz kaldığını görebiliriz. Bu durum, motorun aşırı ısınmasına, akışkanın çarkların, salmastraların ve yatakların ömrünü kısaltmasına neden olur. Debimizin düşmesi aşırı sıcaklık artışı ve düşük debi kavitasyonu riskini artırır.

Şekil-4 Giriş-Çıkış Döngüsel Akışı