Plastik işleme için su soğutma sistemleri tasarımı – Temel yaklaşımlar
İtalyan BLAUWER SpA sadece plastik endüstrisine yönelik su soğutma ve ısıtma, hava kurutma ve soğutma sistemleri üretiyor. Şirket, plastik işleme proseslerinde yılların tecrübesine sahip ekibiyle, müşterileri için en doğru soğutma sistemi mühendisliğini de sağlıyor.
Cam, kâğıt, metal gibi seçeneklerle karşılaştırıldığında plastik ürünler çok geniş bir yöntem ve teknik yelpazesiyle işlenir, birbirinden çok farklı ürünlere dönüştürülürler. Plastik ürün bir levha, bir profil ekstrüzyonu, basınçlı hava ile şişirilmiş bir şişe ya da bidon, incecik bir iplik veya elyaf, poşete dönüşecek bir film, bambaşka şekiller verilmiş bir plastik enjeksiyon parça ve hatta sonrasında bir ürün üretmek için kullanılacak olan geri dönüştürülmüş bir plastik granül olabilir.
Bu çeşitlilik içinde sanayiciler kendileri için en uygun plastik işleme makinelerini ürün kalitesine, üretim ve yatırım maliyetine göre seçerken fabrikanın su soğutma sistemine birçok kez “ikincil” ya da “yardımcı” ekipman olarak bakarlar– tıpkı evlerimizdeki ısıtma ve soğutma sistemleri gibi. Oysa plastik üretiminde su soğutma sistemi birinci derecede önemli bir üretim ekipmanı olarak görülmeli, doğru öncelikle tasarlanmalıdır.
Bu yazıda fabrikanız için su soğutma sistemi tasarlarken dikkate almanız gereken 5 temel kriteri tartışacağız.
Plastik işleme tesislerinin su soğutma altyapısı iki temel amaca hizmet eder:
1) Eritilmiş plastiğin soğutularak son şeklinin verilmesi:
Plastik işleme makineleri ürüne son halini verme tekniğinde farklılaşsa da en temelde tek bir temel prensiple çalışır. Plastik - genellikle – bir ekstrüderde eritilir, bir tür kalıba girer ya da kalıptan geçer ve ardından hızlı ve kontrollü bir şekilde soğutulup nihai şeklini alır.
Plastik ürünün “kalitesi” üretim süreci esnasında içinden geçtiği sıcaklık, basınç ve zaman “tarihçesine” bağlıdır. Farklı sıcaklık aralıklarında, farklı hızlarda soğutulmuş parçaların boyutları, mekanik ve hatta görsel özellikleri değişkenlik gösterir. Eğer bu değişkenlik ürünün fonksiyonunu etkileyecek boyuta ulaşmışsa bir “kalite problemi” ile tanıştınız. Bu demektir ki plastik işleme makineleri görevlerini yerine getirmek için hemen her zaman doğru sıcaklıkta, debide ve basınçta soğutma suyuna ihtiyaç duyarlar.
2) Plastik işleme makinelerinin hidrolik yağ, elektrik motoru, dişli kutusu vb. bileşenlerinin soğutularak korunması:
Ürün kalitesi doğrudan etkilenmese de üretimin sürekliliği ve makinelerin performansı (toplam ekipman verimliliği– OEE), enerji tüketimi, bakım maliyetleri ve hatta plastik işleme makinelerinizin ömrü ile su soğutma sisteminiz arasında ilişki vardır.
Su soğutma sistemini tasarlarken alacağınız kararlar üretim kalite ve maliyetini, yatırım maliyetinizi etkiler. Bu nedenle su soğutma sistemleri plastik işleme makineleri kadar birincil önemde üretim sistemleridir. Sistemin bileşenleri (çiller, serbest soğutucu, pompa, vb.) doğru seçilmeli, bunun da ötesinde bir bütün olarak sistem tasarımı güncel ve gelecekteki ihtiyaçları dikkate alarak tasarlanmalıdır.
1.Ürün Kalitesi
Doğru tasarlanmış bir su soğutma sistemi için ilk öncelik ürün kalitesi olmalıdır.
Üç temel parametre – su sıcaklığı, basıncı ve debisi – ile üretim kaliteniz aranızdaki ilişki doğru su soğutma sistemi tasarımı için bilinmelidir. Bazı prosesler bu parametreler üzerinde diğerlerine göre daha hassas bir kontrol gerektirebilir. Soğutma suyu devrenizin bir bütün olarak doğru tasarlanması, pompa ve boru çapı seçimleri, doğru yerlere yerleştirilmiş debi ayarlama vanaları plastik üretim kalitenizi etkileyebilir.
Su sıcaklığı:
- Prosesiniz ne kadar dar bir sıcaklık penceresi ile çalışmaya müsait?
Pazardaki yaygın 7-12°C çillerleri uygun mu, yoksa örneğin 2°C sıcaklık penceresi ile çalışmak üzere tasarlanmış bir endüstriyel çiller mi gerekiyor? Ya da makine başı inverterli kompresörlü bir çillerle 1°C’nin altında bir sıcaklık hassasiyeti gerekli mi?
Su debisi:
- Prosesiniz su debisine hassas mı? Makinelerinize su her zaman doğru debide ulaşıyor mu?
Örneğin, çok sayıda makinenin merkezi bir su soğutma sistemi ile soğutulduğu kurulumda bir makinede farklı su direncine sahip bir kalıp çalışmaya başladığında sistemin genel basınç dengesi değişebilir ve komşu makinenin aldığı su debisi farklılık gösterebilir.
Su Basıncı:
Hızlı ve etkin soğutma için türbülanslı akış, bunun için de doğru debi ve basınç gerekir. Bazı prosesler için 3 bar su basıncı yeterli olurken, yüksek performanslı prosesler (örneğin çok gözlü HDPE kapak ve PET preform sistemleri) 5-6 bar basınç gerektirebilir.
2.Üretim Sürekliliği ve Verimliliği
Ürün kalitesini sağladıktan sonra ikinci öncelik üretimin sürekliliği ve verimliliğidir.
- Çillerler yazın çok sıcak havalarda da yeterli kapasiteyi sağlayacak şekilde boyutlandırıldı mı? Yoksa kalıp soğutma suyu sıcaklığını yükseltmek, sonuç olarak üretim hızını düşürmek belki ve ürün kalitesini etkilemek zorunda mı kalıyorsunuz?
- Tüm üretim kapasitesi tek bir çillere, tek bir pompaya mı bağlı?
Tek bir büyük, iki devreli ve kompresörlü bir çiller yerine, iki küçük, dörder kompresörlü bir çiller mi kullanmalısınız? Bu konfigürasyonda bir kompresör arızasında soğutma kapasitenizin sadece sekizde birini kaybedecek, üretim kapasiteniz belki de hiç etkilenmeyecektir.
- Dağıtım pompa gruplarınız yedekli ve eş yaşlandırmalı mı?
3. Enerji Tüketimi
Çillerlerin termodinamik tasarımı enerji tüketimlerini, verimliliklerini etkiler. Unutmayın ki COP değeri sadece kompresörlerin ve sabit şartlar altındaki enerji verimliliğini gösterir. Çillerlerin bir bütün olarak, farklı soğutma yüklerinde ve bir yıl boyunca değişken ortam sıcaklıklarındaki değişimi gösteren SEPR (Seasonal Energy Efficiency Ratio) değerinin endüstriyel uygulamalarda beyan edilmesi bugün Avrupa Birliği’nde zorunludur.
Bunun ötesinde BLAUWER gibi plastik endüstrisi odaklı çalışan üreticilerin farklı sıcaklık değerleri (örneğin 7°C, 15°, hatta 25°C) su soğutma sıcaklıkları için optimize edilmiş çillerleri enerji verimliliğini artırmaktadır. Unutmayın, 7°C su soğutma suyu sıcaklığı ile 15°C arasında çillerinizde %24’e varan enerji tüketimi farkı oluşabilir!
- Soğutma devresi basınç kayıplarını (dolayısıyla enerji kayıplarını) en aza indirgeyecek şekilde tasarlanmış mı?
- Kalıp soğutma devresi ve daha yüksek sıcaklıkta çalışabilen makine hidrolik soğutma devrelerinin ayrı olması çok yüksek enerji tasarrufu sağlayacaktır.
4. Üretim Esnekliği
Su soğutma sisteminiz üretim planınızdaki değişkenlikleri göz önüne almalı, üretim esnekliğini sağlarken, tüm senaryolarda enerji verimliğini de gözetmelidir.
Mevsimsellik gibi nedenlerle tüm makineler aynı anda çalışmayabilir. Çok düşük soğutma yüklerinde de çillerlerin enerji verimli olacak şekilde tasarlanmış olması gerekir. Örneğin, asimetrik seçilmiş dört kompresörlü bir çillerde 6 soğutma kapasitesi seviyesi elde edilebilir. Fabrikanızda bu şekilde iki çiller kullanılmışsa, toplam 12 soğutma kapasitesi adımı elde edebilir ve enerji verimli şekilde çalışabilirsiniz.
5. Gelecek büyüme senaryolarına hazırlık
Özellikle yeni bir tesisin soğutma sistemini tasarlarken gelecek büyüme senaryolarına hazırlık gelecekteki yatırım maliyetinizi düşürür, büyümenizi kolaylaştırır:
- Gelecekteki çiller ve serbest soğutucularınız için yeterli fabrika alanı var mı? Yoksa bu nedenle de az sayıda ve yüksek kapasiteli sistemler mi tercih edilmeli?
- Ana su dağıtım borularının çapları gelecekteki kapasiteyi sağlayacak şekilde yapılırsa, toplam yatırım maliyetini azalacaktır.
- Pompa grupları gelecekte kolaylıkla pompa eklenecek şekilde tasarlanmış olmalıdır.
Sonuç olarak üretim tesisinizin su soğutma sistemi altyapısı plastik proseslerinin gereksinimlerine hakim, bu sektörde uzmanlığı olan bir firma tarafından tasarlanmalıdır.
Blauwer hakkında
2015 yılında İtalya’nın Padova şehrinde Pegaso Industries grubu çatısı altında kurulan BLAUWER SpA çiller, serbest soğutucu, ısı pompaları, hava kurutucularından oluşan geniş ürün gamıyla plastik endüstrisinde güvenilir mühendislik hizmetleri ve anahtar teslim çözümler sunmaktadır. BLAUWER çözümleri Türkiye’de P2B Makina tarafından temsil edilmektedir.
BLAUWER
Mustafa Öztürk
P2B MAKİNA
