Toz Hammaddelerin Fabrikanız İcerisindeki Hareketleri - Toztek Mühendislik Ltd.

Günümüzde, üretimler, modern fabrikalara doğru sürekli eğilim göstermektedir. Modern fabrika tabiri; daha doğru ortamlarda, daha nitelikli ürünü, daha az enerji ile daha kısa sürede ve daha az maliyetle üretmek şeklinde tanımlanabilir. Yapılan çalışmalar ve hesaplar göstermektedir ki, modern fabrika yatırımı ancak pazarı oturmuş olan ürünler için makul ve az maliyetli üretim kapısı olabilmektedir. Enteresan başka bir tespit de, pazarı oturmuş olmasına rağmen modern üretimi tercih etmemiş firmalar, ancak rakiplerinin modern yatırımlara geçişine kadar mevcut hallerini koruyabilmektedirler. Kısacası, yatırımını önce yapan önce yol almaktadır.
Üretimlerinde toz hammadde kullanan fabrikalarda modern üretim, ancak, toz hammaddelerin, üretim amaçlarına uygun mimariyle hareket ettirilmesini sağlayan doğru ekipmanlar ile mümkün olabilmektedir. Bu tür ekipmanlar, toz hammaddelerin, üretimin herhangi bir aşamasında gereken aktarımını, dozajlanmasını, stoklanmasını ve tedarik ediliş şeklinden (25kg.’lık torba, 1 tonluk bigbag veya dökme gibi) üretime sokulmasını aşağıda belirtilen avantajlarla birlikte gerçekleştiren ekipmanlardır;

1)      Üretimde Ekonomiklik

Üretimin en önemli kısıtlarından biri şüphesiz ekonomiklik tercihidir. Maliyet hesapları yapılırken gözden kaçırılan bir husus; üretimin girdisi olan toz hammaddenin gerçek maliyetinin fabrikanın kapısına ulaştığı andaki maliyeti yerine, fabrika içerisinde de nihai proses makinesine ulaşana kadar ilave maliyetlere mutlaka neden olduğudur. Fabrika içerisinde hareket ettirilen toz hammaddenin hareketini sağlayan ekipman ve/veya kişinin maliyetleri de her birim toz hammadde ağırlığı başına sabit ve değişken giderler üzerinden hesaplanması gerekmektedir. Hatta bazı yanlış koordine edilmiş üretim hallerinde, hammaddenin fabrikanın bir noktasında beklemesi bile ürünün maliyetini arttırabilmektedir.
Bu bağlamda, doğru kapasiteyi sağlayabilen, az enerji sarfiyatlı ve mümkün mertebe az bakım gerektiren toz hammadde aktarım ve dozajlama ekipmanlarının kullanılmasında fayda vardır.

2)      Üretim Alanındaki Tozumanın Engellenmesi

Yanlış veya iptidai yatırımlar nedeniyle fabrikanın kapalı alanı içerisinde oluşan tozumalar iki açıdan dezavantaj oluşturmaktadır. Bunlardan birincisi hammadde kaybıdır. Bazı hallerde yapılan doğru yatırımlar, mevcutta %10’lara varan hammadde kayıplarını %0,01 mertebelerine indirebilmektedir. Bu, gereken temizlik maliyetlerini azalttığı gibi, diğer yandan da kayıp hammadde maliyetlerinizi geri kazanmanızı sağlamaktadır. Ayrıca, üretimin kaybı olan bu toz hammaddeler, toz koruma sınıfında olmayan diğer makine ve teçhizatlara ciddi zararlar verebilmektedir. Tozumanın ikinci dezavantajı ise, çalışma ortamında, muhtemelen insan sağlığına zararlı olan toz hammaddenin tüm firma çalışanlarına etki edecek şekilde fabrika kapalı alanını belli bir konsantrasyonda doldurmasıdır. Doğru ekipman seçimi ile bu tür zararlı hammaddeler kontrol altına alınarak insan sağlığına zararsız üretim ortamları sağlamak günümüzde artık bir lüks değildir. Ayrıca, toz hammadde çeşitlerinin geniş bir bölümü, havada asılı duran gözle görülemeyebilen konsantrasyonları nedeniyle bile patlayıcı ortam alt yapısı hazırlamakta ve fabrikaları görünmez tehlikelere sürüklemektedirler.

3)      Üretimde Kalitenin Sağlanması

İnsan eliyle yapılan monoton üretim prosesleri, özellikle Japonlar tarafından geliştirilerek hatasızlaştırılmaya çalışılmış olsa da, hiçbir zaman otomatik sistemler tarafından elde edilen başarı derecelerine ulaşılamamıştır. Çoğu üretimin temel direğini oluşturan ürün reçetelerinin her seferinde hatasız ve beslendiği proses makinesiyle senkronize kapasitede hazırlanması, şüphesiz, ancak doğru seçilmiş ekipmanların yine doğru mühendislik adımlarıyla birleştirilmesinden oluşan dozaj sistemleriyle mümkün olabilmektedir. Bunun yanı sıra, karışımı yapılmış olan ürünün, karışım holünden, üretim holüne kadar aktarılması esnasında da çeşitli kalite problemleri yaşanabilmektedir. Yanlış veya ucuz çözümler toz karışımını tekrar ayrıştırabilir ve içinde bulunduğu kapta tekrar farklı toz katmanları oluşmasına neden olabilir. Bu, forkliftle taşınan bir karışım kabında, forkliftin sarsıntıları nedeniyle bile oluşabilmektedir. Oysaki, karışımın muhteviyatına uygun seçilmiş bir konveyör sistemi ile segregasyon (ayrışma) oluşmadan ürünün karıştırıcı çıkışındaki karışım kalitesi haliyle proses makinesine verilmesi mümkündür. Bu amaçlı aktarım sistemlerine örnek; vidalı konveyörler, ve yoğun fazlı pnömatik konveyörlerdir.
Yukarıda belirtilen tüm avantajları sağlamak için modern fabrikalarda, toz hammaddenin bir noktadan başka bir noktaya aktarılması başlıca aşağıdaki şekillerde olabilmektedir;

1)      Pnömatik konveyör sistemleri
a.       Pozitif basınçlı, Yoğun faz pnömatik konveyörler
b.       Pozitif basınçlı, Seyrek faz pnömatik konveyörler
c.       Negatif basınçlı, Yoğun faz pnömatik konveyörler
d.       Negatif basınçlı, Seyrek faz pnömatik konveyörler

2)      Vidalı konveyör sistemleri
a.       Rijit vidalı konveyörler
b.       Esnek vidalı konveyörler
c.        Elevatör muadili vidalı konveyörler

3)      Diğer konveyör sistemleri
a.       Havalı-mekanik taşıyıcılar
b.       Kapalı bantlı taşıyıcılar

Bu konveyörler haricindeki diğer konveyör çeşitleri (açık bantlı konveyörler, elevatörler ve benzeri), yukarıdaki izahatlar arasında değinilen dezavantajların bir ya da birkaçını ihtiva eden sistemlerdir.
Pnömatik konveyör sistemleri; bir hava üreteci tarafından kapalı bir boru hattı içerisine verilen basınçlı ve debili hava tarafından oluşturulan hava akımının içerisine, taşınması gereken toz hammaddenin sızdırmaz bir besleyici ekipman tarafından verilmesi ve boru hattı sonunda bulunan bir filtre sistemi tarafından hava ve malzeme karışımının birbirlerinden tekrar ayrıştırılarak toz hammadde yığının tekrar elde edilmesi ilkesine dayanan bir konveyör sistemidir.
Pnömatik konveyör sistemleri, taşınacak malzemenin karakteristik özelliklerine göre hesaplanarak kurulan sistemlerdir. Böylece malzemenin zarar görmeden ve sürekli bir bakım gerektirmeyen sistemlerle sorun yaşanmadan taşınması sağlanır. Hesaplar neticesinde; kullanılması gereken boru çapı, hava üreteci olarak kullanılacak ekipmanın sağlaması gereken hava basıncı ve bu basınçtaki hava debisi ve buna müteakiben kullanılması gereken filtre yüzey alanı teşhis edilmiş olur. Ayrıca, pnömatik sisteme toz hammaddeyi besleyecek ekipmanın seçimi de bu hesaplara ilave olarak yapılması gerekir.

Yukarıda çeşitleri belirtilen farklı tip pnömatik uygulamalar, farklı proseslerde tercih görmektedir. Bunun nedeni, taşınacak toz malzemenin yapısı, taşınma kapasitesi, taşınma mesafesi, nihai istasyondaki filtreleme olanakları ve yer kısıtı gibi nedenler olabilir. Bu ayrımı birer örnekle izah etmek gerekirse;

Pozitif basınçlı yoğun faz konveyörler, genellikle yüksek kapasitede ve/veya fazla mesafede taşımanın yapılması gerektiği durumlarda tercih edilir. Bu konveyör sistemi içerisinde toz malzeme bloklar halinde ve ortalama 2m/s taşınma hızıyla ilerler. Bu hız mertebesi çok düşük olduğu için, kırılgan toz veya granül haldeki malzemelerin taşınması için de çok elverişlidir. Bu nedenle, pozitif basınçlı yoğun faz konveyörler, kısa mesafe ve düşük kapasite ihtiyaçlarında bile taşınacak malzemenin kırılganlığı nedeniyle tercih edilebilmektedir. Bu tür konveyörler kompresörlerden sağlanan basınçlı hava ile çalışırlar. Bu şartlandırılmış hava genellikle, 1bar ile 5 bar arasında ve 100m3/saat ile 2000 m3/saat debide olmaktadır. Sistemde kullanılacak boru, boru bağlantıları ve filtreler sistem basıncına uygun seçilmelidir. Bu tür konveyör sistemlerinde, enerji tasarrufu amacıyla ve/veya tasarım kriterleri nedeniyle ve uygun görüldüğünde, taşımanın yapıldığı boru hattına, aralıklı olarak takviye şartlandırılmış hava enjeksiyonu da yapılır.
Pozitif basınçlı seyrek faz konveyörler, endüstride en sık kullanılan konveyör tipidir. Yoğun faz konveyörler, bu tip konveyöre göre ağır hizmet tipidir denilebilir. Pozitif basınçlı seyrek faz konveyörler, nispeten nemsiz olan, kırılgan olmayan malzemelerin kısa mesafeli (genellikle 5m ile 100m mesafe arasında makuldür) ve düşük kapasiteli (genellikle 0,1ton/saat ile 5 ton/saat kapasite aralığında makuldür) transportlarında tercih edilir. Kullanılan hava basıncı genellikle 100mbar ile 500mbar arasında olup, nadiren 500mbar basıncın aşılması gereken uygulamalar olabilmektedir. Kullanılan hava debisi ise genellikle 100m3/saat ile 700m3/saat arasında değişmektedir. Bu tür konveyör sistemlerinde, gerek duyulan hava şartına bağlı olarak 2 tür hava üreteci kullanılır. Bunlardan en geneli, normal şartlarda kullanılan, santrifüj tip blower veya root tipi blower’lardır. Root tipi blower’lar 500m3/saat ve üzerinde debi gereksinimi durumlarında görece daha ağır hizmet tipi oldukları için tercih edilirler. Eğer taşınacak malzemenin çok seyrek fazda taşınması gerekiyor veya tercih ediliyor ise bu durumda hava üreteci olarak fan kullanılır. Seyrek faz konveyörlerde taşınacak malzemenin taşınma hızı genellikle 20m/saniye ile 25m/saniye arasında değişiklik göstermektedir.
Negatif basınçlı konveyörler, pozitif basınçlı konveyör uygulamaları yapılmasının mümkün olmadığı fiziksel kısıtların bulunduğu durumlarda veya herhangi bir kazara sızıntı halinde sistemden toz çıkışının asla istenmediği durumlarda veya pozitif basınçlı konveyörlerde kullanılan blower’ın ürettiği sıcak havanın veya soğutulması için ek yatırımın istenmediği durumlarda tercih edilmektedir.

Pnömatik konveyör sistemlerinin yanı sıra, ‘vidalı konveyör sistemleri’ de endüstride sıkça kullanıldıkları için çokça tanınan bir konveyör şeklidir. Dış kılıfı olan tüpü itibariyle hem rijit hem esnek yapıda olabilmektedirler. Rijit vidalı konveyörler, kısa mesafeli ve uygulandığı noktalar arasında hiçbir engelin bulunmadığı durumlarda uygulanabilmektedir ve genellikle tercih edilen çalışma eğimi azami 25 derece olabilmektedir. Esnek vidalı konveyörler ise, tıpkı bir hortum gibi fabrikadaki iki nokta arasında kıvrılarak toz taşıyan vidalı konveyörlerdir. Esneklikleri nedeniyle genellikle herhangi bir engel sıkıntısı çekilmez. Ayrıca, yüksek devirli çalışma prensipleri nedeniyle, çok eğimli ortamlarda da ve hatta dikey halde bile çalışabilme kabiliyetine sahiptirler. Esnek vidalı konveyörlerin satın alınması esnasında dikkat edilmesi gereken bir husus; vidalı konveyörün, içeride bulunan helezonunun kırılmasını önleyen, desteklenmiş bir yapıda olması gereğidir. Bunun başlıca çözümleri; vidalı konveyör boşta çalışırken bile helezonu destekleyen elastik şaft kullanılması ve helezon çeliğinin uygulamaya özel malzemeden ve kesit ebadında üretilmiş olmasıdır.

Gerek pnömatik konveyör sistemleri ve gerekse vidalı konveyör sistemleri, uygulandıkları üretim ortamlarına kolaylık, kalite, temizlik ve ekonomiklik getirmektedirler.