Doğalgaz Boru Hatlarında Kullanılan Vanalar: Türleri, Özellikleri ve Seçim Kriterleri

Dogalgaz, Vana Karşılaştırmaları, Vana Seçimi

Doğalgaz, dünya enerji ihtiyacının büyük kısmını karşılayan, verimli ve temiz bir yakıttır. Ancak doğalgazın güvenli şekilde iletilmesi ve dağıtılması için boru hatlarında kullanılan vanaların kritik bir rolü vardır. Boru hattındaki akışı kontrol etmek, basıncı düzenlemek, acil durumlarda hattı izole etmek veya yönlendirmek için farklı vana türleri kullanılır. Yanlış seçilmiş bir vana, sadece verimliliği değil aynı zamanda güvenliği de ciddi şekilde riske atar.

DOĞALGAZ BORU HATLARINDA KULLANILAN TEMEL VANA TÜRLERİ

Küresel Vanalar (Ball Valves): Doğalgaz hatlarında en yaygın kullanılan vana türüdür. Tam geçişli yapısı sayesinde akışta basınç kaybı yaratmaz. Tek çeyrek dönüşle (90°) açılıp kapanabilir, bu da acil durumlarda hızlı müdahale imkânı sağlar. Türkiye’deki BOTAŞ iletim hatlarında ve şehir içi dağıtım şebekelerinde genellikle küresel vanalar tercih edilir.
Sürgülü Vanalar (Gate Valves): Büyük çaplı hatlarda izolasyon vanası olarak tercih edilir. Tam açık durumda akışa neredeyse hiç engel olmaz. Açma-kapama süreleri küresel vanalara göre uzundur. 36” ve üzeri çaplı ana iletim hatlarında sürgülü vana kullanımı yaygındır.
Kelebek Vanalar (Butterfly Valves): Kompakt tasarımları sayesinde büyük çaplı borularda ekonomik çözümler sunar. Hafif ve düşük maliyetlidir. Daha çok şehir içi dağıtım şebekelerinde ve orta basınçlı hatlarda kullanılır.
Kontrol Vanaları (Control Valves): Akış ve basınç regülasyonu için kullanılır. SCADA ve otomasyon sistemleriyle uyumludur. LNG terminallerinde gazın basınç ve debisinin sürekli kontrolü için tercih edilir.
Emniyet Vanaları (Safety & Relief Valves): Ani basınç yükselmelerinde hattı korur. Belirli basınç değerinde açılarak gazın dışarı tahliye edilmesini sağlar. API 520/521’e göre tasarlanır.
Çek Vanalar (Check Valves): Gazın ters yönde akışını engelleyerek hattı ve ekipmanları korur. Kompresör istasyonlarında mutlaka kullanılır.

MALZEME SEÇİMİ VE STANDARTLAR

Doğalgaz hatlarında kullanılan vanalar, yüksek basınç ve düşük sıcaklıklara dayanıklı olmalıdır.

Malzeme Türleri: Karbon çelik (ASTM A105, A216 WCB), düşük sıcaklık çelikleri (ASTM A350 LF2), paslanmaz çelik (AISI 304, 316) – korozyon riski olan ortamlarda.
Standartlar: API 6D (boru hattı vanaları için temel standart), ASME B16.34 (basınç-sıcaklık derecelendirmeleri), ISO 14313 (uluslararası boru hattı vana standardı).

VANA SEÇİMİNDE DİKKAT EDİLECEK KRİTERLER

Basınç Sınıfı: Vanalar, ANSI Class 150’den 2500’e kadar farklı basınç sınıflarında üretilir. Örnek: 70 bar çalışma basıncına sahip bir iletim hattında genellikle Class 600 vana seçilir.
Akış Katsayısı (Cv) ve Debi Hesapları: Vananın akış kapasitesi, Cv değeri ile belirlenir.
Q = Cv · √(ΔP / G)
Q: Debi (m³/h), ΔP: Basınç düşümü (bar), G: Gazın özgül ağırlığı.
Çalışma Ortamı ve Sıcaklık: Doğalgaz -20 °C ile +60 °C arasında basınç altında taşınır. Elastomer conta ve gövde malzemelerinin bu aralığa uygun olması gerekir.
Otomasyon ve Uzaktan Kontrol: Kritik istasyonlarda vanalar aktüatörlü (elektrik, pnömatik, hidrolik) seçilmelidir. Örnek: SCADA ile kontrol edilen şehir giriş istasyonlarında küresel vanalar genellikle pnömatik aktüatörlüdür.
Güvenlik ve Bakım Kolaylığı: Vana tasarımında çift blok & bleed (DBB) özelliği tercih edilirse bakım güvenliği sağlanır. Hattın basınç altında test edilmesi daha kolay olur.

ÖRNEK UYGULAMALAR

Türkiye – TANAP Projesi: 1.850 km uzunluğundaki Trans Anadolu Doğalgaz Boru Hattı’nda yüksek basınç sınıfına sahip API 6D küresel vanalar kullanılmıştır.
Avrupa Dağıtım Şebekeleri: Orta basınçlı şehir içi dağıtım hatlarında kelebek vanalar ve kontrol vanaları tercih edilmektedir.
Kompresör İstasyonları: Geri akışa karşı koruma için çek vanalar standart donanım olarak bulunur.

SONUÇ

Doğalgaz boru hatlarında kullanılan vanalar, güvenlik, verimlilik ve süreklilik açısından kritik öneme sahiptir. Küresel vanalar, sürgülü vanalar, kelebek vanalar, kontrol ve emniyet vanaları gibi farklı tipler; hat çapı, basınç sınıfı, debi ihtiyacı ve otomasyon seviyesine göre seçilmelidir. Yanlış seçilen bir vana, sadece ekonomik kayıplara değil aynı zamanda ciddi güvenlik risklerine de yol açabilir. Bu nedenle mühendisler, seçim sürecinde API, ASME ve ISO standartlarını dikkate almalı ve saha koşullarına uygun malzeme seçimini yapmalıdır.

4 Eylül 2025

Uygulama İçin Doğru Proses Vanasını Seçme Rehberi: Boyut, Basınç–Sıcaklık, Çevrim Ömrü, Ayakizi ve Hız

Proses Vanası, Vana Seçimi

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.

29 Ağustos 2025

Ters Akışın (Reverse Flow) Önlenmesi: Tasarım, Vana Seçimi ve Kontrol Stratejileri

Bakım Onarım, Vana Karşılaştırmaları, Vana Seçimi

Tesisatlarda ters akış; ani titreşimler, su darbesi (water hammer), kavitasyon, sızıntı ve hatta ekipman hasarıyla sonuçlanan istenmeyen bir durumdur. Kök neden çoğunlukla basınç kaybı veya akışın aniden durması/yön değiştirmesidir. Doğru çekvalf seçimi, uygun kontrol felsefesi ve mühendislik tasarımı ile ters akışın etkileri önemli ölçüde azaltılabilir.

TERS AKIŞIN YOL AÇTIĞI PROBLEMLER

Su Darbesi (Water Hammer): Akışın ani kesilmesi veya yönünün değiştirilmesiyle boru boyunca şok dalgaları oluşur; bu dalgalar gürültü/titreşim olarak hissedilir ve vanalar, contalar, kaynaklar, destekler üzerinde aşırı gerilmelere yol açar. Uzun branşmanlar, yüksek hız ve az sayıda dirsek/genleşme halkası su darbesini büyütür.

Kavitasyon: Basıncın lokal olarak buhar basıncının altına düşmesiyle kabarcıklar oluşur; bu kabarcıklar yüksek basınç bölgesine taşındığında şiddetle çöker (implosion) ve pitting, yüzey yorulması, salmastra/rulman hasarı ve pompa çarkı erozyonu görülür.

Vana Çarpması ve Kaçak: Ters akış anında klasik salıncak (swing) çekvalflerin kapakları oturağa şiddetle vurabilir, bu da salmastra/packing ve oturma yüzeylerinde yıpranmayı hızlandırır; uçucu bileşiklerin ortama sızma riski artar.

Aşırı Basınç ve Kontaminasyon: Dalgaların yansıması/kırılması sistemi rezonansa yaklaştırabilir; anlık çalışma basıncının üzerine çıkan pikler; boru, dirsek ve fittingslerde hasar doğurur. Ters akış tekrarlandığında sızdırmazlık zayıflar ve özellikle içme suyu/kimyasal hatlarda kontaminasyon riski büyür.

HİDROLİK TEMELLER: ETKİLERİ SAYISALLAŞTIRMAK

Joukowsky Denklemi (su darbesi basınç artışı):

ΔP = ρ · a · Δv

ρ: akışkan yoğunluğu (kg/m³)
a: dalga hızı (m/s) — boru malzemesi/akışkana bağlı
Δv: hızdaki ani değişim (m/s)

Basınç Kaybı (Darcy–Weisbach):

ΔP = f · (L / D) · (ρ v² / 2)

f: sürtünme katsayısı (Moody diyagramı)
L: hat uzunluğu, D: iç çap

Mühendislik ipucu: Kapatma süresini uzatmak (actuation ramp), valf yakınına hava/hidrolik amortisörü yerleştirmek, boru pürüzlülüğünü düşürmek ve genleşme halkaları kullanmak, Δv’yi azaltarak su darbesi riskini düşürür.

DOĞRU ÇEKVALF SEÇİMİ: TİP – UYGULAMA MATRİSİ

Ters akışı sınırlandırmanın ilk adımı çekvalf seçimidir. Aşağıdaki özet, farklı tiplerin davranışını karşılaştırır.

Çekvalf Tipi	Kapanma Dinamiği	Su Darbesi Eğilimi	Notlar / Tipik Kullanım
Salıncak (Swing)	Yerçekimi ve ters basınçla kapanır; kapak stroke’u uzun	Yüksek	Basit ve yaygın; fakat ters akışlı anlarda “slam” riski yüksektir.
Yaylı (Spring Check)	Yay kuvvetiyle hızlı, pozitif kapanma	Düşük	Dikey/yatay fark etmeksizin güvenilir kapanma, kimyasal/gaz/temiz su hatları.
Sessiz / Non-Slam	Kısa strok–yaylı piston; akışla uyumlu hızlı tepki	Çok düşük	Titreşim ve aşırı basınç piklerini azaltır; temiz su/HP kimyasal hatlar.
Çift (Double Check)	Seri bağlı iki yaylı eleman	Düşük	Biri kaçırırsa diğeri sızdırmaz; evsel sulama vb. düşük riskli hatlarda önerilir. Yüksek tehlikeli servislerde önerilmez.

Tasarım notu: Çekvalfin cracking pressure değeri proses değerleriyle uyumlu olmalı; çok düşükse sallanma (chatter), çok yüksekse gereksiz basınç kaybı yaşanır.

KRİTİK UYGULAMALARDA GÜÇ DESTEKLİ VANALAR VE VAKUM KIRICILAR

PAV (Power-Assisted Valve): Pompa tripi, debi/sıcaklık sapması gibi olaylarda programlı kapanma sağlayan elektrikli/hidrolik/pnömatik tahrikli vanalardır. Genellikle bir çekvalf + PAV birlikte kullanılır: ani basınç düşüşünde önce çekvalf kapanır, PAV kontrollü kapanmayla sistemin dalga enerjisini soğurur ve ekipmanı korur.

Vakum Kırıcı / Hava Girişi: Bazı senaryolarda hat basıncı vakum seviyesine düşebilir; bu da kavitasyon riskini artırır. Uygun yer seçimiyle vakum kırıcılar, gerektiğinde hava enjekte ederek hattı korur (hava toleransı olan sistemlerde).

TASARIM – İŞLETME KONTROL LİSTESİ

Hidrolik profil: Pompa–vana–boru kombinasyonunda hız, kapatma süresi ve dalga hızını analiz edin (Joukowsky).
Vana karakteri: Kapanma süresini ayarlanabilir (damped) tahriklerle optimize edin; “ani kapatma”dan kaçının.
Yerleşim: Çekvalfleri pompaya yakın konumlandırın; dikey hatlarda yaylı tipleri tercih edin.
Esneklik ve destek: Boru askıları/ankrajları, genleşme halkaları ile rezonansı azaltın.
Filtrasyon/temizlik: Debris kavitasyon ve sızdırmazlık problemlerini büyütür; hatları periyodik flush edin, uygun yağlama uygulayın.
Standartlar ve kodlar: Ticari, endüstriyel, HVAC ve şebeke hatları için ilgili borulama standartları; boyut, basınç ve hız limitleri ile vana tip/oryantasyon gerekliliklerini tanımlar.

SONUÇ

Ters akış, yalnızca bir “konfor sorunu” değil; emniyet, güvenilirlik ve işletme maliyetleri üzerinde doğrudan etkisi olan bir tasarım/işletme problemidir. Doğru çekvalf seçimi (non-slam/spring), kontrollü kapanma sağlayan PAV entegrasyonu, vakum kırıcılar, hidrolik hesaplar ve standartlara uygun yerleşim ile ters akışın tetiklediği su darbesi, kavitasyon, sızıntı ve kontaminasyon riskleri etkin biçimde azaltılabilir.

27 Ağustos 2025

Kategori arşivi: Vana Seçimi