İnsan Sağlığını, Ekipman ve İşletme Güvenliğini Riste Atmayın

basınç salınımlı adsorpsiyon, küçük ve orTa büyüklükTeki Tesislerde oksijen ve azoT üreTmek için havanın ayrışTırılmasında yayGın olarak kullanılır.

için kullanılan bir teknolojidir. Genellikle oda sıcaklığında çalışmasıyla, kriyojenik damıtma tekniklerinden ayrışır. Spesifik adsorban malzemeler (Zeolitler, aktif karbon, moleküler elekler, vb.), Tercihen hedef gaz türlerini yüksek basınçta adsorbe eden bir tuzak olarak kullanılır. İşlem daha sonra emilen malzemeyi dezorbe etmek için düşük basınca geçer.

Basınç salınımlı adsorpsiyon, küçük ve orta büyüklükteki tesislerde oksijen ve azot üretmek için havanın ayrıştırılmasında yaygın olarak kullanılır. Tercihen zeolitler oksijen üretimi için kullanılırken, azot üretimi için karbon moleküler elekler (CMS) tercih edilen adsorbanlardır.

Karbon Moleküler Elek

Karbon moleküler elekler (CMS), yüksek adsorpsiyon seçiciliğine sahip ve çok dar bir mikro gözeneklilik dağılımı ile karakterize edilen aktif karbon içerikli malzemelerdir. Bu malzemeler, gaz karışımlarının ayrıştırılmasında gösterdikleri başarı ve pratik kullanımları sayesinde artan bir ilgi görmektedirler. CMS zeolitlere göre bazı avantajlar sunar.(3)

Oksitleyici olmayan atmosferlerde daha yüksek termal kararlılık,

Yüksek kimyasal kararlılık

Yarık şekilli mikro gözeneklerde daha fazla adsorbat tutma

Düzlemsel moleküller için seçicilik

Daha yüksek hidrofobi

Alkali ve asit medyaya karşı direnç

CMS'lerin hazırlanması için çok çeşitli yöntemler kullanılmaktadır: karbon içerikli malzemenin termal ve kimyasal aktivasyonu, pirolitik karbon birikimi ve kontrollü oksidasyon bunlardan bazılarıdır.

CMS, oksijen ve azot arasındaki denge adsorpsiyon kapasitelerinde önemli bir fark göstermez. Bununla birlikte, oksijen azottan daha hızlı adsorbe edilir ve bu durum kinetik seçiciliğe yol açar ve % 99,999'a varan saflıkta azotun elde edilebilmesiyle sonuçlanır.

Gaz tutulumunda 2 farklı mekanizma seçeneği söz konusudur. Bu seçenekler, mikropor yığınlarının içine difüzyonel moleküler taşıma mekanizmasına sahip Fickian elekler ve mikropor girişlerindeki yüzey bariyeri mekanizmasını ifade eden Fickian olmayan eleklerdir.

Literatürde, oksijen ve azot alımını açıklamak için farklı denklemler önerilmiştir. Doğrusal tahrik kuvveti modeli, Fickian eleklerindeki difüzyon kontrollü hızları tahmin etmek için kullanılırken, Fickian olmayan eleklerde gerçek süreci temsil etmek için Langmuir tipi denklem veya bir yarık potansiyeli denklemi kullanılmıştır. Literatürde sunulan modeller deneysel sonuçlarla karşılaştırılarak doğrulanmıştır ve farklı süreç değişkenlerinin etkisinin tahmin edilmesi sağlanmıştır.

Azot Saflaştırmada CMS için Temel Parametrelerin Önemi:

olarak yüksek saflık bölgesinde azot basıncı salınımlı adsorpsiyon sürecini incelediler ve döngü süresinin proses performansı üzerindeki etkisinin saflık arttıkça daha önemli hale geldiğini buldular. 2 grup halinde 3’er deney gerçekleştirdiler. Deneylerin sonuçları özetle şu şekildedir:

Deney1 (uzun çevrim süresi ve adsorpsiyon hızı) ve deney2’de CMS tarafından adsorbe edilmiş oksijen konsantrasyonu, gaz fazı değeri ile hemen hemen dengededir, ancak azot gazı deney2 çok daha az adsorbe edilir. Bu nedenle, daha yavaş adsorpsiyon hızı için daha yüksek bir azot verimi ve adsorbe edilen oksijenin, azot tarafından daha düşük miktarda desorpsiyonu gözlemlenir. Bunun sonucunda daha yüksek azot saflığı elde edilir. (Tablo1)

Deney3’te (kısa çevrim süresi ve adsorpsiyon hızı) hem oksijen hem azot, CMS tarafından deney4’e göre daha çok adsorbe edilir. Salınan azot oranı temel deneye göre daha düşük olsa da, adsorbe edilen oksijen miktarı yüksek olduğu için, azot saflığı deney4’e göre çok daha fazladır. Deney4’te azot salınım verimi daha yüksek olmasına rağmen, gaz fazındaki oksijen konsantrasyonu da yüksektir ve böylece adsorpsiyon oranı azaldıkça azot saflığı azalır.

Uzun bir çevrim süresinde daha yüksek bir adsorpsiyon hızı, (hızlı kinetik) azot saflığı üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Öte yandan, kısa çevrim sürelerinde oksijen denge koşullarına yakın değildir ve daha hızlı bir kinetik sürecinde azot oksijenle rekabete girmeyeceği için, daha yüksek bir azot saflığı elde edilir. (4)

Çevrim süresi Azot adsorpsiyon hızı sabiti (cm3/mole s) oksijen adsorpsiyon hızı sabiti (cm3/mole s) oksijen konsantras- yonundaki değişim (%) Azot salınım verimi (%)

temel deney 360 kN ko Deney 1 360 2 x kN 2 x ko 34,5 -8,6 Deney 2 360 0,5 x kN 0,5 x ko 3,3 10 temel deney 120 kN ko … … Deney 3 120 2 x kN 2 x ko -81,5 -16 Deney 4 120 0,5 x kN 0,5 x ko 380 12,1

tablo1: konsantrasyon profillerinin detaylı analizi için parametreler (P_ads = 7,8 atm, P_des = 1 atm, akış hızı = 112 N m3 /saat)

1-https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3777856/ 2-https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3565684/ 3-2005, Preparation of Carbon Molecular Sieves by Pyrolytic Carbon Deposition, CARLOTA GO´MEZ DE SALAZAR, ANTONIO SEPU´ LVEDA-ESCRIBANO

AND FRANCISCO RODR´IGUEZ-REINOSO, Springer Science 4-2001, Air Separation by Carbon Molecular Sieves A.I. SHIRLEY AND N.O. LEMCOFF, Kluwer Academic Publishers

İNSAN SAğLığıNı, EkİpMAN ve İŞLEtME GüVENLİğİNİ rİSkE AtMAYıN!

MuStAFA ŞEN iş Geliştirme elektrik elektronik mühendisi

elektrik enerjisinin hayatımızın her alanında büyük kolaylıklar sağladığı ve onsuz bir yaşam düşünülemeyeceği şüphesizdir. ancak dikkatsizlik, ihmal ve hata sonucu büyük felaketlere hatta ölümlere yol açabildiği bilinmektedir. son istatistiklerde yangın kaynaklarına bakıldığında, elektrik kaynaklı yangınların oranı yüzde 20’nin üzerindedir.

KaçaK aKım Koruma rölelerinin açma aKımları, sigorta ve termiK-manyetiK şalterlere göre muKayese edilemeyeceK Kadar KüçüK olduğundan dolayı insan sağlığı ve eKipman Korumasında etKili rol oynamaKtadırlar.

Ülkemizde yaşanan iş kazalarının ve yangınların, elektrik temasıyla kaynaklanan bölümü hatırı sayılır derecede fazlayken, iş güvenliği için harcanan sermaye, olası bir kaza sonrası yaşanabilecek can ve mal kaybından hiçbir zaman daha değerli olmayacaktır.

Elektrik kaynaklı yangınlar gündeme geldiğinde genellikle “elektrik kontağından çıktı” ifadesi görülür. Böyle bir durumda kısa devre akıllara gelebilir. Ancak gerçek böyle değildir. Meydana gelecek bir kısa devre hata durumunda, sistemdeki sigorta ve devre kesiciler korumayı sağlayarak enerjiyi kesecektir. Bu yangınların sebebi sistemdeki izolasyon hataları ve iletken yalıtımlarındaki deformasyonlar sonucunda oluşan toprak kaçak akımıdır. Bu kaçak akımlara karşı sistemdeki manyetik devre kesici ve sigortalar koruma sağlayamamaktadır.

Uygulanan deneyler sonucunda tesisattaki bir yalıtım sorunu nedeniyle gözle görülmeyen, fark edilmeyen bir noktada oluşan 300mA akım değerine sahip bir toprak kaçağının, temas ettiği yüzeyin malzeme cinsine de bağlı olarak kısa bir sürede malzemeleri tutuşma sıcaklığına getirerek yangına neden olduğu gözlenmiştir.

Bir diğer nokta ve en önemlisi, kaçak temastan dolayı oluşacak gerilimin, bir cihazın gövdesinde ya da tesisatın dokunulabilecek herhangi bir noktasında olması durumunda insan temasıyla hayati risk taşıyabilmektedir. Kaçak temastan dolayı gerilim altındaki gövdeye dokunan bir kişi, kaçak akıma kapılabilir. Akım, dokunan kişi üzerinden dolaşarak en kısa yoldan toprağa temas edilen noktaya doğru akar. Akımın vücuttan geçişi ile meydana gelen tehlikenin önemi, akımın değeri, akımın geçiş süresi, vücutta izlediği yol gibi etkenlere bağlıdır. İnsan vücudu üzerinden devresini tamamlayan bir kaçak akımın, 30mA ve üzerinde olması durumunda, o kişi için hayati risk oluşturacağı bilinmektedir. Keşke demeden önce önlemlerimizi alalım!

Peki̇, nedi̇r bu kaçak akım?

Kaçak akım, elektrik enerjisi ile çalışan cihazların normalde enerji altında olan kısımlarının (iletken, bara) yalıtımlarının zamanla bozulması sonucunda, cihaz gövdesinde veya normalde akım taşımayan iletken kısımlarında oluşan istenmeyen akımlar olarak tanımlanmaktadır. Kaçak akım, elektrik tesisatının düzgün yapılmaması, topraklamanın uygun yapılmaması, alıcıların (yüklerin) yalıtımlarının uygun olmaması, nötr hattının yanlış kullanılması gibi durumlar neticesinde oluşabilmektedir.

Elektrik sistemlerinde oluşan kaçak akımları algılamak ve sonrasında devreyi kesmek için, kaçak akım koruma röleleri, kaçak akım korumalı devre kesiciler veya toroidal trafo-kaçak akım algılama rölesi kombinasyonları gibi farklı çözümler sunulmaktadır.

Kaçak akım koruması neden önemlidir?

Kaçak akım koruma rölelerinin açma akımları, sigorta ve termik-manyetik şalterlere göre mukayese edilemeyecek kadar küçük olduğundan dolayı insan sağlığı ve ekipman korumasında etkili rol oynamaktadırlar.

Kaçak akım koruma rölelerinin görevi, sistemde yalıtım hatasından kaynaklanan kaçak akımları algılamak ve algılanan kaçak akım değerinin belirlenen değerlerin (30mA, 300mA) üzerine çıkması durumunda bağlı bulunduğu devrenin enerjisini keserek güvenliği sağlamaktadır. 30mA’de hayat koruma (insan koruma), 300mA’de tesisat koruma (yangın koruma) fonksiyonları gerçekleştirilmektedir.

Gözle görülemeyen, düşük amper (mA) değerlerinde olabildikleri için önemsenmeyen bu tehlikeli akımların algılanması ve eşik değerini geçmesi

durumunda sistemin enerjisi kesilerek can ve işletme güvenliğinin sağlanması önem arz etmektedir. İş güvenliği kapsamında alınan önlemler ve kullanılan ekipmanlar, yönetmelikler gereği bir zorunluluk, maliyet ve iş yükü olarak görülmemelidir. Makine veya ekipmana bağlı bir kaçak akım koruma rölesinin atmasından dolayı rölelerin, enerji kabulü ya da iş güvenliği denetimlerinden sonra by-pass edilerek devre dışı bırakılması ya da eşik akımının yükseltilmesi bir çözüm yolu değildir.

Kaçak akım koruma rölesi seçiminde öncelik maliyetten ziyade kalite ve güvenilirlik olmalıdır. Kullanılan yere ve işletmeye uygun özellikte ve gerekli standartları sağlayan kaçak akım koruma röleleri kullanılmalıdır.

Maki̇nelerde kaçak akım koruması zorunluluk mu, gerekli̇li̇k mi̇?

Elektrik sistemlerinde kaçak akım koruma rölelerinin kullanımı, Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği, Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği, İşyeri Bina ve Eklentilerinde Alınacak Sağlık ve Güvenlik Önlemlerine İlişkin Yönetmelik kapsamında zorunlu tutulmuştur. Ayrıca çeşitli mevzuatlarda elektrikten kaynaklanan iş kazası ve yangınların engellenmesi için birçok hüküm mevcuttur. Kaçak akım röleleri elektrikten kaynaklanan iş kazaları ve yangınların engellenmesinde önemli rol oynaması nedeniyle bu hükümlerle dolaylı yoldan ilişkilendirilebilir.

Endüstriyel makinelerde, topraklama hattı, devre kesici ya da sigorta bulunsa dahi hayat koruması için operatörlerin çalıştığı her makinenin güç devresinde uygun tipte 30mA kaçak akım koruma rölesi kullanılmalıdır. Makine üreticilerinin, imalatlarını kaçak akım rölelerinin çalışmasına uygun olacak sistemde yapması ve elektrik panolarında uygun tipte kaçak akım röleleri kullanmaları önem arz etmektedir. Bunun yanında, makine devrelerinde bağlı bulunan kaçak akım koruma rölelerinin çalışmasına engel teşkil edecek elektrik tesisatına sahip işletmelerde, gerekli tesisat revizyonu yapılarak uygun hale getirilmelidir. İnsan sağlığı için elektrik sistemlerinde kaçak akım koruması, gereklilikten doğan bir zorunluluktur.

Endüstriyel makinelerin büyük çoğunluğunda 3 fazlı sistem olup, nötr hattı kullanılmamaktadır. Nötr hattına sahip olan sistemlerde 4 kutuplu kaçak akım röleleri standart şekilde bağlanabilir. Nötr hattına sahip olmayan 3 fazlı sistemlerde röle bağlantısı yapılabilir mi?

3 Fazlı nötr bulunmayan si̇stemlerde kaçak akım koruması yapılabi̇li̇r mi̇?

3 fazlı nötr ihtiyacı duymayan makine veya sistemlerde, gerilimden bağımsız olarak çalışan kaçak akım koruma rölelerinin nötr giriş ve çıkış hattının boş bırakılması suretiyle tesis edildiğinde, herhangi bir izolasyon problemi olmaması durumunda fonksiyonlarını yerine getirdiği bilinmektedir. Bu durum, nötr hattından akım akmayan dengeli bir 3 faz sistemle aynı işlevi görmektedir. Bu nedenle kaçak akım koruma rölelerinin nötr hattına ihtiyaç duymayan 3 fazlı sistemlerde kullanımı, yönetmeliklerin tuttuğu zorunlulukta bir muafiyet oluşturmamaktadır.

Kaçak akım koruma rölelerinde bulunan toroidal nüve, içinden geçen kabloların taşıdığı akımların vektörel toplamlarına bakmaktadır. Vektörel toplam sıfır olduğu sürece ya da vektörel fark, eşik akım değerine ulaşmadığı sürece röle devreyi açmayacaktır. Nötr hattına ve dengeli yüke sahip 3 faz sistemlerde nötr hattında ölçülen akım sıfır yada sıfıra yakındır. Faz dönüşleri diğer fazlar üzerinden sağlanır ve vektörel toplamları sıfırdır. Nötr hattına ve dengesiz yüke sahip sistemlerde farklı olarak, dengesiz akımlar nötr hattı üzerinden dönüş sağlamaktadır. Bu durumda da nüve içerisinden geçen hatların vektörel toplamları sıfır olacaktır. Nötr hattı olmayan dengeli ya da dengesiz yüke sahip 3 faz sistemlerde de faz dönüşleri yine diğer faz hatları

üzerinden gerçekleşir ve herhangi bir yalıtım problemi olmaması durumunda nüve üzerinde vektörel toplam yine sıfır olacaktır. Kısacası, sistemde nötr hattının olup olmaması ya da sistemdeki yüklerin dengeli ya da dengesiz olması durumu, izolasyon problemi olmadığı sürece kaçak akım koruma rölelerinin çalışmasına engel olmamaktadır. 3 fazlı asenkron motorlara sahip endüstriyel makinelerin panolarında kullanılan kaçak akım koruma rölelerinin atması durumunda motor besleme devresinin ve motor izolasyon direncinin kontrol edilmesinde fayda olacaktır. Faz sargılarının her biri ile toprak terminali arasındaki izolasyon direnç değerinin 5-10 megaohm ve üzeri olması iyi bir yalıtım anlamına gelecektir. Aksi takdirde motor yüke bindiği zaman demeraj akımları sebebiyle faz sargılarında meydana gelebilecek kaçaklarda rölenin devre enerjisini kesmesi beklenebilmektedir.

Bir kaçak akım koruma rölesine bağlanacak linye sayısı, kullanılacak yüklerin çekeceği akım miktarına, bağlanacak yüklerin kendisi ve kablo bağlantılarındaki izolasyon problemlerinden kaynaklı kaçak akımların toplamına göre belirlenir. Tek bir kaçak akım koruma rölesinin, birden fazla motor bulunan motor gruplarının ana enerji panosuna bağlanması ekonomik bir çözüm olarak görünmesine rağmen tercih edilmemelidir. Motor faz sargılarında olan doğal kaçak akımlardan dolayı birden fazla motorun tek bir röleye bağlanması, eşik kaçak akımına ulaşılmasına ve rölenin açmasına neden olabilecektir. Ayrıca bu bağlantıda tek bir motor devresinin neden olabileceği hata yüzünden diğer sistemlerde devre dışı kalacak ve seçicilik sağlanamayacaktır.

Nötr hattına ihtiyaç duymayan 3 fazlı makine veya ekipmanlarda kullanılacak röle de nötr hattı çekilmeyeceğinden dolayı yani faz-nötr gerilimi olmayacağından dolayı röle test butonunun çalışmayacağı da bilinmelidir. Test butonları normalde açık devredir. Butona basıldığında çıkış fazlarından bir tanesi ile giriş nötr hattı, direnç üzerinden cihaz içinde kısa devre edilerek toroidal nüve üzerinde suni kaçak akım oluşturulmaktadır. Elektrik tesisatında kaçak akım koruma rölesi bulunsa dahi can ve mal güvenliğinin tam anlamıyla sağlanabilmesi için rölenin çalışıp çalışmadığı, üzerinde bulunan “ayda bir test butonu” yardımıyla kontrol edilmelidir. Nötr kullanılmayan 3 fazlı sisteme bağlanacak olan kaçak akım koruma rölesinin test butonunun aktif hale getirilmesi için aşağıda sıralanan yöntemler uygulanabilir: 1. Nötr kullanılmayan 3 fazlı sisteme bağlanacak olan rölenin sadece nötr giriş terminaline sistem nötr hattı çekilebilir ve test butonunun çalışması sağlanabilmektedir. Röle çıkışında ise nötr hattı olmadan 3 faz çıkışı alınarak yüke bağlanabilir. 2. Bir diğer yöntem olarak, eğer bağlantı devresinin fazları arasındaki gerilimi 110-250V arasında ise röleye 3 faz giriş ve çıkış bağlantılarının yapılmasının akabinde, giriş fazlarından birinden alınan köprü bağlantının rölenin giriş nötr terminaline bağlanmasıyla test devresi faz gerilimine bağlanmış olur. Bu durumda test butonu çalışacaktır. Ancak ülkemizde genelde fazlar arası gerilimin 380-400V, faznötr geriliminin 220-230V olduğu düşünüldüğünde bu köprü bağlantıyla test devresi 380-400V gerilime maruz kalarak zarar görecektir. 3. Madde-2 belirtilen köprü bağlantı yapılacaksa, gerekli gerilim düşümünün sağlanması için köprü bağlantı bir direnç üzerinden yapılmalıdır. 3 fazlı nötr bulunmayan ve fazlar arası gerilimin 400V olduğu bir şebekede röleye faz giriş ve çıkışlarının yapılmasının akabinde; giriş fazlarından biriyle nötr giriş terminali bir direnç üzerinden birleştirilmelidir. Bu direnç diğeri 30mA kaçak akım rölesi için 3300 ohm, 300mA kaçak akım rölesi için 330 ohm değerinde olmalıdır.

Aşağıdaki konuların ele alındığı yazımızın tamamına www.federal.com.tr web sitemizde yer alan “TEKNİK BİLGİ PORTALI/Teknik Kütüphane” sekmesinden ulaşabilirsiniz. n Kaçak akım koruma rölelerinin çalışma prensibi n Kaçak akım koruma röleleri neden atar? n Endüstriyel uygulamalarda yapılan hatalar nelerdir? n Kaçak akım korumasında toprak ve nötr ilişkisi n Kaçak akım korumasında alınacak önlemler nelerdir? n Topraklama sistemleri ile kaçak akım ilişkisi