2 Aralık 2015 | TEKNİK MAKALE 88. Sayı (Kasım 2015)

Festo San. ve Tic. A.Ş.
Pnömatik otomasyon teknolojisi hem ekonomik hem de çok güvenilir bir teknolojidir. Nakliyesi ve muhafazası kolay olduğu gibi elektriksel komponentlerden de daha rahat regüle edilebilir. Böylece, sadece basıncı yükselterek itme ve çekme kuvvetlerini artırmak, dönme momentlerini yükseltmek mümkündür.

Elektrik ve pnömatik teknolojilerinin, birbirleri karşısında sahip oldukları avantajlar nelerdir?.. Enerji verimi, aslında yerine getirilecek ilgili göreve bağlı olarak ortaya çıkan bir sorudur. Uygulayıcı, elektrikli veya pnömatik bir sürücü teknolojisi veya bunların karışımından oluşan bir teknoloji üzerinde karar vermeden önce, ilgili görevin netleştirilmesi gerekir. İki adet aynı boyutlardaki pnömatik ve elektriksel sürücünün farklı görevlerde birbirleriyle karşılaştırılması yoluyla ilgili avantajlar tespit edilebilir. Karşılaştırmada, A noktasından B noktasına hareketler gerçekleştirilir. Bu hareketler yaptırılırken, birbirlerinden tamamen farklı enerji tüketimleri ortaya çıkar.

Ek proses kuvveti uygulanmaksızın gerçekleştirilen hareket sırasında, 25 W gücünde bir elektrikli sürücüye, 78 W gücündeki bir pnömatik sürücü için gereken enerjinin sadece üçte biri gerekir. “Proses kuvvetiyle it” görevinde, her iki teknoloji de 20 ile 30 W arası bir enerji tüketimiyle aşağı yukarı eşittir. Ancak sürücülerin belli bir pozisyonda kalmaları gerekirse, elektrikli sürücünün enerji tüketimi 247 W seviyesine fırlar. Bu oran, pnömatik bir sürücünün (11 W) tükettiği enerjinin 22 katından daha fazladır. Enerjiyi, basıncı düşürmek için sadece bir an kullanan pnömatik sürücü, bu noktada daha avantajlıdır. Durma işlemi için hiçbir şekilde basınçlı hava gerekmez ve böylelikle de bu işlem, enerji maliyetine neden olmaz. Buna karşın elektrikli sürücünün, seçilen pozisyonda durabilmesi için sürekli elektriğe ihtiyacı vardır. Durma işlemi ne kadar uzun sürerse, elektrikli sürücünün, pnömatik sürücüye kıyasla daha fazla enerjiye ihtiyacı olur.

Elektrikli ve pnömatik tutucular arasındaki karşılaştırma, benzer sonuçlar vermektedir. Karşılaştırma, doğru çözümün, görevin net bir şekilde tanımlanmasıyla ne kadar bağlantılı olduğunu göstermektedir. Tutma işleminin enerji tüketimi incelendiğinde, uygulamanın uzun çevrimler ve az sayıda tutma işlemini kapsaması halinde, pnömatik tutucunun, elektrik tutucuya göre avantajlı olduğu görülüyor. Pnömatik tutucunun sürekli tutabilmesi için sadece bir kez basınç gerekiyor. Tutma süresince, başka pnömatik enerjinin uygulanması gerekmiyor. Tutma işlemi boyunca elektrik enerjisine ihtiyaç duyan elektrikli tutucunun, pnömatik tutucudan daha verimli olabilmesi için uygulamanın, çok sayıda tutma işlemleri içeren kısa çevrimlerden oluşması gerekir.

Elektriğin avantajları, yüksek hızlarda ve strok uzunluklarında gerçekleşen salt hareket görevleri sırasında kendini gösterir. Elektrikli sürücü teknolojisi, esnek bir pozisyonlama, değişken dolaşım profilleri veya yüksek hızların gerekli olması durumlarında genellikle daha enerji tasarruflu bir şekilde kullanılabilir. Buna karşın, basit bir handling veya yüksek güç yoğunluğu gerekiyorsa, pnömatik sürücü teknolojisi daha avantajlıdır.

Hangi sürücü sisteminin kullanılacağına karar verilirken, toplam işletme maliyetleri de göz önünde bulundurulmalıdır. Pnömatik sürücü sistemleri, kazanımda, elektrikli sürücü sistemlerinden 8-10 faktör daha ucuzdur. İşletme maliyetleri, strok uzunluğu ve çevrim süresine göre, elektrikli sürücülerde olduğundan daha yüksektir. Bu nedenle, kendilerini on yıldan uzun bir sürede amorti edebilirler. Proses endüstrisinde ağırlıklı olarak karşılaştığımız çetin çevre ve çalışma koşullarına, yüksek ısı farkları, kir ve yüksek nem oranlarına karşın pnömatik tahrik sistemleri ortalama 1 milyon anahtarlama çevrimi uzunluğundaki ekonomik ömürleri sayesinde işlevlerini her türlü armatürden daha uzun süre yerine getirebilmektedir.

Korozyona karşı korunmuş, -20 ila +80 °C (hatta özel versiyonlarda -40 ... +120 °C) aralığında ısıdan, nemden etkilenmeyen pnömatik komponentleri mevcuttur. Komple paslanmaz çelikten imal edilen versiyonlar korozyona aşırı derecede dayanıklıdır.

Pnömatik, sadece son konum sorgulaması ve basınçlı hava besleme şebekesinin gözetim altında tutulması gerektiği, kurulumu kolay, çok yalın bir teknolojidir. Pnömatik tesis bir kere kurulduktan sonra tıkır tıkır çalışır, gözünüz arkada kalmaz.

Yıllardır uygulanan pnömatik tahrik sistemleri sağlamlıklarını ve uzun ömürlülüklerini her alanda kanıtlamışlardır. Çünkü elektriksel tahrik sistemlerine kıyasla daha az parçadan oluşmakta ve bu nedenle daha az arızalanmaktadır.

Üstelik pnömatik tahrik sistemlerinin sürekli yük yetenekleri vardır ve ekonomik ömürleri boyunca bakım gerektirmezler. Ne yağ değişimi ne de ek yağlama gereksinimi yoktur.

Düşük maliyetli olması nedeniyle, manuel armatürlerin sonradan otomasyonu bile kâr sağlar. Özellikle elektriksel tahrik teknolojisiyle karşılaştırıldığında, valf adalarıyla gerçekleştirilen dağınık esaslı otomasyon konseptlerinin önemli maliyet avantajlarını beraberinde getirdiği görülecektir: Yüzde 50’nin üzerinde dahi tasarruf mümkündür.

Enerji verimliliği yüksek çözümler
Pnömatik tahrikler yalnızca basınçlı hava üretimi ve kontrolü için elektrik enerjisine ihtiyaç duyarlar. Esas hareket, tahrik basınçlı hava etkisiyle gerçekleşir. Elektriksel tahrik sistemlerinde sisteme giren elektrik enerjisinin bir kısmı ısıya dönüşüp, bir kısmı da dişli sistemleri tarafından tüketilirken, pnömatik tahrik sistemleri sadece bir pistona ve tahrik şaftına ihtiyaç duyar. Böylece “lineer“ basınçlı hava kuvveti bir döner harekete dönüştürülür.

Pnömatik tahrik sistemleri aşırı yük emniyetli oldukları ve tahrik kuvveti basitçe basıncı yükselterek gerçekleştirilebildiği için genelde elektriksel tahriklerde olduğundan daha küçük boyutlu, hafif komponentler uygulanabilmektedir. Sızıntısız ve kaçaksız bir tesisat kurulup, tesis doğru boyutlandırıldığında bu şekilde enerjiyi yüksek verimle kullanan çözümler üretilebilir. Festo ürünü pnömatik sistemlerle 50.000 N’a kadar yüksek kuvvetler ve 10.000 Nm’ye kadar dönme momentleri mümkündür.

Pnömatik tahrik sistemleri voltaj düşüşünde devreye giren “açık“, “kapalı“ ve “dur“ olmak üzere üç acil durum fonksiyonuna sahip olup, alçak işletme basınçlarına izin verirler. Pnömatik tahrikler, örneğin patlamaya karşı korumalı namur valfleri ve ilgili bobinler kullanıldığında, yani patlama tehlikesi olan ortamlarda uygulanmaya çok uygundurlar. Valf ve valf adaları bu gibi uygulamalarda patlama riski taşıyan alanın dışında kurulur. Patlama riski taşıyan bölgedeki pnömatik tahrikler ise üç hortumla beslenir, kontrol elektroniği de yine tehlikesiz bölgeye kurulabilir. Pnömatik tahrik sistemleri standart olarak 1. bölgeye kadar ATEX izinlidir.