Kaynak Dumanı Emiş Sistemi Nedir, Nasıl Çalışır?

1. Kaynak Dumanı Emiş Sistemi Nedir?

Endüstriyel üretim tesislerinde gerçekleştirilen kaynak işlemleri; metal ergitme, dolgu ve birleştirme sırasında yüksek sıcaklık etkisiyle metal buharı, gaz ve mikron-altı partiküller oluşturur. Bu karışım genel olarak kaynak dumanı olarak adlandırılır ve kontrol altına alınmadığında hem çalışan sağlığı hem de üretim ortamı açısından ciddi riskler barındırır.

1.1. Kaynak Dumanının Yapısı

Kaynak dumanı yalnızca görünür bir duman değildir. Mühendislik perspektifinden değerlendirildiğinde;

✦ Metal oksitler (FeO, MnO, ZnO vb.)
✦ Ağır metal partikülleri (krom, nikel, kadmiyum)
✦ Gazlar (ozon, azot oksitleri, karbon monoksit)
✦ Ultrafine partiküller (0,01 – 1 mikron)

bileşenlerinden oluşan kompleks bir hava kirleticidir.

1.2. Kaynak Dumanı Emiş Sisteminin Tanımı

Kaynak dumanı emiş sistemi, kaynak işlemi sırasında oluşan zararlı duman ve partiküllerin oluştuğu noktada yakalanarak, filtrelenmesi ve güvenli şekilde ortamdan uzaklaştırılmasını sağlayan entegre bir endüstriyel hava kontrol sistemidir.

Bu sistemler, yalnızca bir aspirasyon ekipmanı değil; iş sağlığı, proses güvenliği ve üretim sürekliliği açısından kritik bir mühendislik çözümüdür.

2. Kaynak Dumanı Emiş Sistemi Nasıl Çalışır?

Kaynak dumanı emiş sistemlerinin çalışma prensibi; akışkanlar mekaniği, endüstriyel havalandırma, partikül ayırma ve filtrasyon mühendisliği disiplinlerinin birlikte değerlendirilmesiyle oluşturulan çok aşamalı bir süreçtir. Sistem performansı, yalnızca fan gücüyle değil; yakalama geometrisi, hava hızı, kanal tasarımı ve filtre teknolojilerinin doğru entegrasyonu ile belirlenir.

2.1. Kaynak Dumanının Oluşum Dinamiği

Kaynak işlemi sırasında metal yüzeyler yüksek sıcaklıklara maruz kalır. Bu sıcaklık etkisiyle;

✦ Metal buharlaşır,
✦ Buhar hızla oksitlenir,
✦ Soğuma sırasında mikron ve sub-mikron boyutlu partiküller oluşur.

Bu partiküller, ortam havası içerisinde Brownian hareketi ile yayılır ve doğal çökelme süreleri oldukça uzundur. Bu nedenle genel havalandırma sistemleri kaynak dumanı kontrolü için yetersiz kalır.

2.2. Kaynak Noktasında Yakalama Prensibi (Source Capture Engineering)

Mühendislik açısından en etkin yaklaşım, dumanın oluştuğu noktada yakalanmasıdır. Kaynak dumanı emiş sistemleri bu prensibe göre tasarlanır.

Bu aşamada dikkate alınan temel parametreler:

✦ Yakalama mesafesi
✦ Kaynak dumanının yükselme hızı
✦ Termal konveksiyon etkileri
✦ Operatör hareket alanı

Yanlış konumlandırılmış bir emiş ağzı, yüksek debiye rağmen düşük yakalama verimine neden olur. Bu nedenle Ekonn sistem tasarımlarında CFD tabanlı akış analizleri esas alınır.

2.3. Lokal Emiş Elemanları ve Geometrik Tasarım

Kaynak dumanı emiş sistemlerinde kullanılan lokal emiş çözümleri;

✦ Esnek veya sabit emiş kolları
✦ Kaynak masası altı emiş panelleri
✦ Kapalı veya yarı kapalı kaynak kabinleri
✦ Robotik kaynak hücresi entegre emiş sistemleri

şeklinde uygulanır.

Burada amaç; minimum enerjiyle maksimum duman yakalama performansı sağlamaktır. Emiş ağzı geometrisi, kaynak türüne göre özel olarak belirlenir.

2.4. Hava Taşıma Hatları ve Kanal Tasarımı

Yakalanan kirli hava, filtre ünitesine kanal sistemi aracılığıyla taşınır. Bu aşama sistem verimliliğini doğrudan etkiler.

Mühendislik hesaplamalarında:

✦ Kanal içi hava hızı
✦ Basınç kayıpları
✦ Dirsek ve bağlantı elemanlarının etkisi
✦ Partikül çökelme riski

dikkate alınır.

Kaynak dumanı uygulamalarında kanal içi hava hızları genellikle 12–18 m/s aralığında tutulur. Daha düşük hızlar partikül birikimine, daha yüksek hızlar ise gereksiz enerji tüketimine yol açar.

2.5. Fan Seçimi ve Negatif Basınç Yönetimi

Sistemin sürekliliğini sağlayan temel ekipman fan ünitesidir. Fan seçimi;

✦ Toplam sistem basınç kaybı
✦ Gerekli hava debisi
✦ Sürekli çalışma koşulları
✦ Gürültü ve titreşim kriterleri

esas alınarak yapılır.

Ekonn mühendislik yaklaşımında fanlar, sistem genelinde kontrollü negatif basınç oluşturacak şekilde seçilir. Bu sayede dumanın çalışma ortamına geri kaçışı önlenir.

2.6. Ön Ayırma ve Kıvılcım Kontrolü

Kaynak işlemleri sırasında oluşan kıvılcımlar ve iri partiküller, filtre sistemleri için risk oluşturur. Bu nedenle filtre öncesinde;

✦ Kıvılcım tutucular
✦ Siklon ön ayırıcılar
✦ Akış yönlendiriciler

kullanılır.

Bu aşama, hem yangın riskini azaltır hem de filtre ömrünü önemli ölçüde uzatır.

2.7. Filtrasyon Teknolojisi ve Partikül Tutma Mekanizmaları

Filtrasyon aşamasında kaynak dumanı içerisindeki partiküller;

✦ Atalet etkisi
✦ Difüzyon
✦ Elektrostatik etkileşim

mekanizmalarıyla filtre yüzeyinde tutulur.

Kaynak dumanı için tercih edilen kartuş filtreler, nano fiber kaplı yüzeyleri sayesinde 0,3 mikron altı partiküllerde dahi yüksek verimlilik sağlar.

2.8. Otomatik Filtre Temizleme (Jet-Pulse Sistemi)

Filtre yüzeyinde biriken partiküller, belirli diferansiyel basınç seviyelerine ulaşıldığında basınçlı hava darbeleri ile temizlenir.

Bu sistem;

✦ Filtre yüzeyinin tıkanmasını önler
✦ Sabit emiş performansı sağlar
✦ Plansız duruş riskini azaltır

Filtre temizleme döngüleri, manuel değil sensör kontrollü olarak yönetilir.

2.9. Temiz Havanın Yönetimi ve Geri Kazanım

Filtrasyon sonrası elde edilen temiz hava;

✦ Atmosfere kontrollü şekilde atılabilir
✦ Isı geri kazanımı ile üretim alanına verilebilir

Enerji verimliliği açısından ikinci yöntem tercih edilir. Ancak bu uygulama yalnızca yüksek filtreleme güvenliği sağlandığında uygulanmalıdır.

2.10. Sistem Performans İzleme ve Otomasyon

Modern kaynak dumanı emiş sistemleri, yalnızca mekanik değil dijital altyapıya da sahiptir.

✦ Diferansiyel basınç sensörleri
✦ Debi ve hız ölçüm noktaları
✦ Otomasyon panelleri
✦ Uzaktan izleme ve raporlama sistemleri

sayesinde sistem performansı sürekli kontrol altında tutulur.

Bu yaklaşım, sürdürülebilir işletme ve uzun vadeli performans için kritik öneme sahiptir.

3. Kaynak Dumanı İçin Kalıcı Çözüm Önerileri