Uygulama İçin Doğru Proses Vanasını Seçme Rehberi: Boyut, Basınç–Sıcaklık, Çevrim Ömrü, Ayakizi ve Hız
Endüstriyel proseslerde “doğru vana” seçimi; güvenlik, kapasite, ürün kalitesi ve enerji maliyetlerini doğrudan etkiler. Pratikte birden fazla vana tipinin işi görebildiği gri alanlar vardır; buralarda karar, hat boyutu, basınç–sıcaklık, çevrim ömrü, mekanik ayakizi ve açma–kapama hızı gibi parametrelerin teknik ağırlıklandırılmasıyla verilir. Bu yazı, bu beş boyutu derinlemesine ele alıp; küresel (ball), kelebek (butterfly), sürgülü (gate), açı oturmalı (angle seat) ve solenoid vanaları mühendislik açısından karşılaştırır. Girişteki 5 ipucu, genel amaçlı uygulamalar için yol gösterici bir çerçeve sunar.
HAT ÇAPI ≥ 2” İSE: KELEBEK VE SÜRGÜLÜ VANALAR NEDEN ÖNE ÇIKAR?
Özet: 2 inç ve üzeri hatlarda kelebek ve sürgülü vanalar, ölçek büyüdükçe birim maliyet açısından avantajlıdır. Otomasyon tarafında kelebek vanalar aktüatörleştirmesi en kolay seçeneklerden biridir; sürgülü vanalar ise slurry/partiküllü akışkanlarda ve oransal kontrol gereksiniminde tercih edilebilir.
Mühendislik notu – Basınç kaybı: Büyük çaplarda vana iç geometrisinin sürtünme etkisi kritikleşir. Hattın toplam basınç düşümü için Darcy–Weisbach:
ΔP = f · (L/D) · (ρv²/2)
Kelebek vanalarda disk profili ve açıklık açısı, K (yerel kayıp katsayısı) üzerinden ek kayıp yaratır; sürgülü tamamen açıkken kayıp genellikle düşüktür.
YÜKSEK BASINÇ–SICAKLIKTA: KÜRESEL VE AÇI OTURMALI
Özet: Küresel ve açı oturmalı vanalar; paslanmaz gövde ve PTFE gibi düşük sürtünmeli oturma malzemeleri sayesinde yüksek basınç–sıcaklıkta avantaj sağlar. Büyük boy açı oturmalı vanalarda basınç sınıfı düşebilir; bu, boyutla birlikte avantajı sınırlayabilir.
Mühendislik notu – Sızdırmazlık sınıfı ve gövde gerilmesi:
- ASME/EN sızdırmazlık sınıfları (ör. ISO 5208) uygulama emniyeti için referans alınmalı.
- İnce cidarlı silindirde çevresel gerilme yaklaşık: σθ ≈ (P·D)/(2t)
- Basınç sınıfı seçimi yaparken tasarım basıncı + sıcaklıkta malzeme mukavemeti düşüşü birlikte değerlendirilmelidir.
ÇEVRİM ÖMRÜ (CYCLE LIFE): AÇI OTURMALI VE SOLENOID NEDEN “HIZLI HATLAR”IN FAVORİSİ?
Özet: Dolum makineleri gibi yüksek çevrimli hatlarda açı oturmalı (pnömatik) ve solenoid (elektriksel) vanalar en uzun çevrim ömürlerini sunar. Gün içinde birkaç kez çalışan hatlarda ise küresel ve kelebek vanalar ekonomik ve yeterli bir tercihtir.
Mühendislik notu – Darbe yükleri ve su darbesi: Hızlı kapamada su darbesi riskini azaltmak için aktüatör rampa süresi ayarlanmalı, gerekirse non-slam karakterli çözümler düşünülmelidir.
AYAKİZİ (FOOTPRINT) VE AĞIRLIK: SKID TASARIMLARDA AÇI OTURMALI VE SOLENOID
Özet: Skid, konteyner veya makine içi kompakt yerleşimlerde açı oturmalı ve solenoid vanalar, entegre tahrik ve küçük form faktörüyle öne çıkar. Bu, ağırlık merkezini aşağıda tutup titreşim etkisini de azaltabilir.
EN HIZLI AÇMA–KAPAMA: AÇI OTURMALI
Özet: İç aktüasyon mimarisi sayesinde açı oturmalı vanalar, en kısa açma–kapama sürelerini sağlar; yüksek hızlı dolum/dozaj uygulamalarında hacimsel doğruluğu artırır.
HİDROLİK BOYUTLANDIRMA: CV, YETKE (VALVE AUTHORITY) VE KONTROL KARARLILIĞI
Akış kapasitesi (Cv/Kv):
Q = Cv √(ΔP / Gf) (US)
Q = Kv √ΔP (SI)
- Q: debi, ΔP: vana üzerindeki basınç farkı, Gf: bağıl özgül ağırlık.
- Küresel ve kelebek vanalarda Cv, açıklığa ve disk/plug geometrisine bağlı olarak hızla değişir; solenoid vanalar küçük Cv ile “aç/kapa” işlevinde üstündür.
Vana yetkesi (N): N = ΔP_vana / ΔP_toplam
Oransal kontrol vanalarında N genelde 0,3–0,7 aralığında hedeflenir; çok düşük yetke kontrol kararlılığını bozar.
MALZEME, SIZDIRMAZLIK VE MEDYA UYUMU
- Metal gövde + PTFE/PEEK/EPDM/Viton oturma/conta seçimi, sıcaklık–kimyasal uyumuna göre yapılmalı.
- Slurry/partikül içeren medyada sürgülü ve uygun sedde tasarımları avantajlıdır; açı oturmalı yüksek hızlarda iyi boşaltma davranışı verir.
OTOMASYON, AKTÜATÖR VE ENERJİ
- Pnömatik (hızlı, güvenli, patlayıcı ortam uyumu), elektrikli (kolay kontrol, düşük bakım), hidrolik (yüksek tork).
- Büyük çap kelebek ve sürgülü vanalarda otomasyon maliyet/verim açısından genelde daha elverişlidir.
HIZLI KARŞILAŞTIRMA TABLOSU (GENEL UYGULAMALAR İÇİN)
| Kriter \ Vana Tipi | Küresel | Kelebek | Sürgülü | Açı Oturmalı | Solenoid |
|---|---|---|---|---|---|
| Çap ≥ 2” maliyet avantajı | Orta | Yüksek | Yüksek | Düşük | Düşük |
| Yüksek P/T dayanımı | Yüksek | Orta | Orta | Yüksek | Düşük–Orta |
| Çevrim ömrü (yüksek hız) | Orta | Orta | Düşük | Çok Yüksek | Yüksek |
| Ayakizi/kompaktlık | Orta | Orta | Düşük | Yüksek | Yüksek |
| Açma–kapama hızı | Orta | Orta–Yüksek | Düşük | Çok Yüksek | Yüksek |
| Slurry/partiküllü medya | Düşük–Orta | Orta | Yüksek | Orta | Düşük |
| Otomasyona uygunluk (maliyet) | Orta | Yüksek | Orta | Yüksek | Yüksek |
ADIM ADIM SEÇİM AKIŞI (PRATİK REHBER)
- Hat verileri: Çap, tasarım P/T, debi aralığı, ΔP hedefi.
- Medya: Viskozite, partikül/korozyon, temizlik.
- Fonksiyon: Aç/kapa mı, oransal kontrol mü, yönlendirme mi?
- Hız ve çevrim: Gerekli açma–kapama süresi, günlük çevrim sayısı.
- Ayakizi ve montaj: Skid/şase sınırlamaları, bakım erişimi.
- Otomasyon: Aktüatör tipi, güvenlik (fail-safe), enerji beslemesi.
- Ekonomi: İlk yatırım + işletme + bakım (TCO).
Gri alanlarda, kelebek vs. sürgülü ve açı oturmalı vs. solenoid seçiminde yukarıdaki 5 ipucu hızlı bir “eşleştirme” sağlar.
SONUÇ
Her uygulama için tek bir “doğru vana” yoktur; çoğu zaman birkaç tip işi görebilir. ≥2” hatlarda kelebek/sürgülü, yüksek P/T’de küresel/açı oturmalı, yüksek çevrim ve hız ihtiyacında açı oturmalı/solenoid, kompakt tasarımlarda açı oturmalı/solenoid rasyonel tercihlerdir. Nihai karar; hidrolik hesap, malzeme–medya uyumu, aktüasyon ve TCO birlikte değerlendirilerek verilmelidir. İpuçları genel amaçlıdır; uç veya ekstrem koşullarda özel mühendislik doğrulaması şarttır.
Convalve
Convalve