Bir maddenin yoğunluğu, kütlesinin hacmine oranıdır. Mililitre başına gram olarak ölçülür. Pratik
ölçüm 1 ml = 1 cm3 kullanılarak yapılır. Yoğunluk sıcaklıkla
değişir. Madeni yakıtlar için belirtilen yoğunluk, 15 °C olan referans
sıcaklığa göre verilir. Yoğunluk
sıcaklık ile değişir ve maddenin genişleme katsayısına
bağlıdır.Yoğunluğun birimi petrol endüstrilerin kg/m3, kg/lt, g/ml
veya gr/lt olarak kullanılabilir. Gemi dizel yakıtlarının yoğunlukları 800 ile
1010 kg/m3 değerleri arasında değişmektedir.
Spesific gravity bir maddenin belli sıcaklık ve hacimdeki
kütlesinin aynı sıcaklık ve hacimdeki suyun kütlesine oranı olarak
tanımlanır.Bu nedenle SG 15/15 °C
olarak ifade edilir ve 20/4°C ifadesi
yanlış bir ifadedir.Bu ifade relative density ile alakalıdır.Relative density,
bir maddenin T1 sıcaklığı ve hacmindeki kütlesinin T2
sıcaklığında aynı hacimdeki kütlesine oranı olarak ifade edilir.
Specific gravity ile relative density bir oran olduğundan her
ikisinin de birimi yoktur fakat uygun referans sıcaklıklarında birlikte
anılırlar.Specific gravity için bu referans sıcaklığı 15 derecedir.
Bazı ülkelerde uzun yılların getirdiği alışkanlık nedeniyle
kullanılan API gravite, Amerikan Petrol Enstitüsü tarafından önerilen bir özgül
ağırlık birimidir.API aşağıdaki eşitlik yardımıyla bulunur.
Bir yakıtın yoğunluğu hakkındaki bilgi, gemideki yakıt miktarının
hesaplanması ve seperatörde kullanılacak en uygun gravite diskinin seçimi için
gereklidir.Yoğunluk türlü sıcaklık derecelerinde ve çoğu zaman yakıtın
depolanması sırasındaki sıcaklıkta ölçülür.
Bir
yakıtın yoğunluğunun yüksek olması seperasyon işlemlerinin verimsiz olmasına
neden olur.Seperatörlerde 991 kg/m3 den büyük yoğunluğa sahip
yakıtlar içindeki yabancı maddelerin ayrılması çok zor veya hiç mümkün
olamamaktadır.Bu nedenle temizleme bakımından fuel oillerin yoğunlukları
standartlarda belli bir değerle sınırlanmıştır.Gemi dizel yakıtlarının
yoğunlukları, yakıtın özgül enerjisi ve tutuşma niteliği gibi özelliklerini de
belirtir.
Gemi
makineleri işletme mühendisleri için yakıt yoğunluğunun bunker operasyonlarında
ayrı bir önemi vardır. Bilindiği üzere
gemiye yakıt alınırken yakıtın 15°C’deki
yoğunluğuna göre yakıtın hesabı yapılır.Bu nedenle gemiye yakıt alınırken
yakıtın 15°C’ de olmasına dikkat etmek gerekir.Aksi halde daha yüksek
sıcaklıkta alınan yakıtın yoğunluğu düşeceğinden ton olarak hesaplamada yanlış
sonuçlar elde edilir ve gemiye eksik yakıt alınmış olur.Örneğin gemimize 500
ton ISO standartlarında RMC10 Fuel-Oil alalım. Bu yakıtın 15°C’deki yoğunluğu
981kg/m3’dür. Aldığımız yakıtın ton olarak miktarını ölçerken önce
tanklardan iskandil alınıp ona göre tanktaki yakıtın hacmini buluruz ve bu
değeri yoğunlukla çarpıp gerçek ton miktarını buluruz. Eğer yakıt 40°C’de
verilirse bu sıcaklık derecesindeki aynı yakıtın yoğunluğu yaklaşık 965 kg/m3
olur. Yüksek sıcaklığa sahip olan yakıtın hacmi daha büyük olur ve bu
fark bu şekildeki yakıtta yaklaşık 8.5 m3 kadardır. Dolayısıyla bu
fark 500ton yakıtta 8.2 tonluk bir farka tekabül eder.Eğer yakıt 25 °C’de
verilmiş olsa 500 ton yakıtta 3.5 tonluk
bir fark oluşturur. Bu nedenle gemimize
yakıt alırken yakıtın sıcaklığını ve sıcaklık farkından doğan yoğunluk ve hacim
değişimlerini konversiyon tablosundan kontrol etmemiz gerekir.
2.2 VİSKOSİTE
Viskosite sıvının akmaya
gösterdiği direnç olarak tanımlanır.Bu basit tanımla yakıtın ısıtılmasıyla
yakıtın viskositesi düşer ve yakıt daha mobil olur. Yıllar boyunca farklı
viskosite değerleri kullanılmıştır.
Bunlar Engler, Sybolt, ve Redwood viskosite değerleridir. Bugünlerde
yakıtlar için sentistok viskosite birimi kullanılıyor.Viskosite değeri bir
sıcaklık derecesi ile birlikte anılır. Distile yakıtlar için viskosite 40
derecede artık yakıtlar için ise viskosite 100 derece selsius ile ölçülür ve
ifade edilir.Eğer yakıt kayde değer derecede su içeriyorsa 100 derecede
viskosite ölçümü doğru ölçülmez ve bu
nedenle bir çok test firması bu yakıtları 80-90 derece selsius da ölçer ve 100
derecedeki viskositesini hesaplarlar. Şekil 11’de değişik derecelerdeki yakıtın
kinematik viskositenin sıcaklığa bağlı değişikliği görülmektedir.
Şekil : Viskosite-Sıcaklık eğrisi
Artık yakıtların farklı
kompozisyonlarından dolayı yakıtın belli bir sıcaklığında ölçülen viskosite
değeri başka bir sıcaklık değerinde hesaplanması doğru sonuçlar
vermeyebilir.Bir komplikasyon vardır ki o da yakıtların ticaretinde alıcılar
yakıtı 50 derece selsius daki viskositesine göre istemektedir.Fakat 2 ana
uluslararası standart ISO ve CIMAC yakıt satışlarında 100 derece selsiusu
referans olarak almaktaydılar.Bir alıcının 50 derece selsius da 180 cSt yakıt
siparişi ISO 8217 de ISO RME25 ile karşılık bulmaktadır. Bu standarta göre 100
derecedeki yakıtın viskositesi 25 cSt olmasına rağmen aynı yakıt 50 derece selsius
da 225 cSt olarak bulunuyor. Çok açık bir şekilde anlaşılıyor ki bu durumda
olan bu yakıt ISO standartlarında istenen viskositenin 45 cSt fazlasına neden
olmaktadır.Eğer yakıt satışlarında viskositenin referans sıcaklığı 100 derece
selsius olursa bu karmaşıklık kolaylıkla çözülebilirdi. Fakat bunun olması uzun
yıllar almış ve olması gereken sıcaklık derecesinin kabulu daha uzun zamanlarda
alacaktır.Fakat şu an görüyoruz ki ISO standartları yakıtlarının hem 100 °C de
hem de 50 °C deki viskosite değerlerini standart tablolarında
belirtmektedir.
Gemilerde viskosite
değerinin önemli bir yeri de yakıt tanklarının doğru şekilde ve yeteri derecede
ısıtılmasıdır.Bazı küçük gemilerde yakıt tanklarının ısıtma kapasiteleri düşük
olduğundan düşük viskositeli artık yakıt kullanırlar.Eğer bu tip gemilere doğru
viskositeli yakıt alınmazsa bu gemilerde yakıtın dip tanklardan servis tankına
transferinde problemler gerçekleşebilir.Çünkü dip tanklardaki yakıt deniz suyu
ile ısı transferi durumundadır ve sıcaklığı düşmektedir.Bu nedenle transfer
problemleri yaşanır.
Yakıtın depolama ve ıslah
işlemlerinden sonra yakıtın makineye enjektörlerden uygun şekilde püskürtülmesi
için belli bir sıcaklık derecesine kadar
ısıtılması gerekir. Bu viskosite değeri makine üreticileri tarafından
verilmektedir ve bu değer yaklaşık olarak 10-15 cSt arasındadır.Doğru şekilde
püskürtme için bu sıcaklık otomatik olarak ayarlanmaktadır fakat belli derecede
alınan yakıtın viskositesi doğru değilse bu yakıtı ısıtmamıza rağmen istenilen
püskürtme derecesine ulaşamıyabilir.Örneğin 50
derece selsius da 180 cSt deki yakıtın püskürtme viskositesi 11-14 cSt
arasındadır ve bu yakıtın 116-126 derece selsius a kadar ısıtılması
gerekir.Yakıt 50 derece selsius da 250 cSt
de verilmişse yakıtın püskürtme viskositesine ulaşması için yakıtı
126-133 derece selsius a kadar ısıtmak gerekir.Aslında bu kadarlık viskosite
farkı gemilerde bir problem olmamaktadır.
Şunu
da belirtmek gerekir ki o da yakıtların sipariş edilme sıcaklıklarıdır. Artık
yakıtların siparişi 50 °C de , distile yakıtların siparişi ise 40 °C de
olmaktadır.
Viskosite, sıvı veya gaz maddenin hız
farkına bağlı olarak kesme ile deformasyon göstererek, kesme
gerilmesi alabilme özelliğidir. Kesme gerilmesi hız ile orantılıysa ve bu
orantı parametresi
sıcaklık ve basınca bağlıysa bu sıvı Newton akışkanı olarak isimlendirilir.
Orantı parametresi, dinamik viskozite, η,
olarak adlandırılır.
Şekil Dinamik
viskosite hesabı
Boyutu Pa.s' dir. (1 Pa.s
= 1 Ns/m2)
Daha
önceleri Poise birim olarak kullanılmıştır. (0.1 Pa.s = 1 Poise)
Isı transferi ve akış
hesaplarında kinematik viskozite kullanılır.
2.3 PARLAMA NOKTASI
Parlama noktası, bir
yakıt örneğinin 760 torr (760 mm civa sütunu) basınçta standart koşullarda
oluşturduğu bir miktar yakıt buharının küçük bir alevle tutuşup yandığı en
düşük sıcaklıktır. Parlama noktası, yakıtın yüzeyinde oluşan
yakıt buharı ve hava karışımının en düşük patlama sınırı olarak düşünülmelidir.
Parlama noktası 5 ve 65 °C arasında olan
madeni yağların parlama noktasının tayini kapalı bir kapta
Abel-Pensky prosedürüne göre yapılır. Parlama noktası 65 ve 200 °C arasında
olan madeni
yağların parlama noktasının tayini kapalı bir kapta Pensky-Martens prosedürüne
göre yapılır.
Tutuşma noktası, yakıtın yüzeyde yanmaya devam ettiği sıcaklıktır.
Bu, çoğunlukla parlama noktasının 30 ile 60
°C üzerindeki sıcaklıklara karşılık gelir. Yakıtların parlama noktası karter patlama
riskini önlemek için 150 °C’ dan düşük olmalıdır.
ISO standartları distile
yakıtlardan DMX dışında tüm yakıtların için parlama noktasını minimum 60 °C
belirlemiştir. Gemi klas kuralları da çok net bir şekilde belirtmiştir
ki gemide kullanılan yakıtların parlama noktası 60 °C den düşük olmayacak.Ayrıca
bu klas kuralları yakıtın gemide kaç derecede depolanması gerektiğini de
belirtmiştir.Bu kurallara göre yakıt, depolama tanklarında parlama noktasının
10 °C altına kadar ısıtılamaz.Ayrıca bu kural SOLAS 1974 presödüründe de
belirtilmiştir ve bu kurala SOLAS a üye tüm ülke gemileri uymak zorundadır.
2.4 AKMA NOKTASI
Akma noktası sıcaklığı yakıtın akıcı
olma özelliğini yitirdiği sıcaklıktır. Modern rafineri işlemleri
ile artık yakıtta parafin miktarı yüksek seviyeye çıkartılmıştır. Bu aynı
zamanda akma noktası sıcaklığının da artması anlamına gelmektedir. Bu sıcaklık
30 °C civarına yükselebilir. Yakıtın referans viskozite sıcaklığı, akma
noktası sıcaklığının altına düşerse yakıt donar. Yakıtlar, akma noktası sıcaklığının en az 10 °C
yukarısında tutulmalıdır. Eğer yakıt depolama tanklarında akma noktasını
altında tutulursa yakıt mumlaşmaya başlar ve çökelme meydana gelir. Bu mumlaşma
filtrelerin tıkanmasına ve heaterlerde artıklara neden olur.Bir çok durumda
mumlaşma yakıt tanklarının dibinde oluşur ve bunlar ısıtıcı kangalları
kaplayarak ısı transferini bozar.
Eğer gemimizde
verimli pompalama işlemi yapmak ve tanklarda mumlaşmanın oluşmasını
istemiyorsak yakıtın viskositesi ve akma noktası bizler için oldukça önemlidir.
Verimli pompalama veya transfer işlemi için yakıtın viskositesinin 600 cSt den
fazla olmaması gerekir.Eğer pompa ile tank arasındaki alıcı devre uzun ise bu
viskosite değeri daha düşük olmalıdır.
Genel olarak
söylenebilir ki yüksek viskositeli yakıtlar verimli pompalama işlemleri için
akma noktasını üzerine kadar ısıtılmalıdırlar.Fakat mumlaşma artıklarının da
oluşmaması için bu tür yakıtları akma noktasının maksimum 10 °C üzerine kadar ısıtılması gerekir.
Bazı distile yakıtların akma noktaları yüksek olmaktadır ve genellikle bu
yakıtların depolama tanklarında ısıtma kangalları olmadığından çeşitli
problemler çıkıyor.Özellikle soğuk iklimlerde çalışan küçük gemilerde bu
çeşit problemler görülmektedir.
2.5 BULUT NOKTASI
Damıtma ürünü bir yakıtın bulut noktası mum kristallerinin oluşmaya
başladığı sıcaklık derecesidir.Bu durum berrak bir yakıtın donuklaştığı zaman
görülebilir.
Gemi dizel yakıtları için ISO 8217 standartlarında belirtilen bu
özelliğin, sadece DMX distile yakıtı
için ve maksimum -16 °C olduğu
görülmektedir.
2.6 KARBON ARTIKLARI
Akaryakıt
ısıtılıp buharlaştırıldıktan sonra uçucu maddeleri yakılır ve geriye bir takım
artıklar kalır.Bunlara karbon artıkları denir.Karbon artıkları CCR (Conradson
Carbon Residue) veya MCR (Micro Carbon Residue) metodu ile ölçülür. ’Konradson’CCR(
Conradson Carbon Residue ) cihazı yardımıyla yapılan bu deney, yakıtın
yakıldıktan sonra makine parçaları üzerinde bırakacağı karbon artıklarını
göstermesi bakımından önemlidir.
Eğer
dizel yakıtları oldukça büyük bir miktar artık bırakacak maddeyi kapsıyor ise
,makine silindirlerinde eksik yanma sırasında karbon birikintileri meydana
gelecektir.Bir yakıtın karbon artığı bırakması ,pistonlar, valfler, valf
yuvaları ile iki zamanlı makinelerin süpürme ve egzos portlarında karbonumsu
maddelerin birikmesine neden olur. Bu atıklar yağlama yağı ile birleşerek
makine için zararlı yapışkan maddeleri oluşturur. Yapışkan maddeler segmanlar
ile kanallar arasına girerek oralarda katılaşma eğilimi gösterir ve onların
yuvalarında hareket edemez şekilde tutmalarını veya takoz olmalarına neden
olurlar.Artıklar ayrıca valf yuvalarında birikerek oralarda, valflerin
kapanmasına engel olan sert katmanları oluştururlar.Bunun sonucu olarak dumanlı
egzos ve ilk hareket zorlukları başgösterir.
ISO
8217 tablosuna bakıldığında bazı standart olan yakıtların viskositelerinin aynı
olmasına karşın karbon artık oranları farklıdır. Bu farkın nedeni de yakıtın
farklı bölgelerden çıkarılan ham petrolden damıtılması ve petrolün damıtılması
sırasındaki farklı proseslerden kaynaklanmaktadır. Karbon artık oranı dizel
makinelerinde kullanılan artık
yakıtlarda % 10-18 (m/m)
arasında değişmekte, distile yakıtlarda ise bu oran maksimum % 0.3
değerindedir.
2.7 KÜL MİKTARI
ISO
8217 yakıt standartları incelendiğinde, distile yakıtlarda çok küçük
miktarlarda küle müsaade edildiği görülecektir. Distile yakıtlardan DMX, DMA ve
DMB türlerinde maksimum %0.01 ve DMC’ de ise %0.05 oranında kül bulunduğu
görülecektir. Fuel oillerde ise kül miktarının maksimum değeri %0.1-%0.2
arasında değişmektedir. Fuel oillerin küllerinde küçük miktarlarda metal
tuzları bulunmaktadır. Bunlar silika, demir oksit ( FeO-Fe2O3
), aliminyum oksit
(AlO),
magnezyum oksit ( MgO ), kükürt (S), nikel oksit ( NiO), vanadyum (V), ve
alkaliler bakır (Cu), kalay (Sn) ve kurşun oksitleri (PbO) şeklinde görülürler.
Fuel
oiller küçük miktarlarda metalik partiküller, özellikle vanadyum ve nikel
kapsayan ham petrolden elde edilirler. Yanma sırasında bu metalik partiküller
oksit, karbonat ve sülfat gibi inorganik tuzlara dönüşürler. Sodyum ve vanadyum
tuzlarının belirli oranlardaki bileşiği, dizel makinelerinin yanma odalarındaki
yüksek sıcaklık ile erir ve alaşım çelikleri ile dökme demirde korozyona neden
olur. Külün metal korozyonuna etkisini dikkate almak üzere ‘stikşın sayısı’
veya ‘stikşın sıcaklığı’ geliştirilmiştir. Stikşın sıcaklığı, yakıt külünün
tümü ile eriyerek, atmosfer tarafından kontrol edilen metal yüzeylere nüfus
edemediği sıcaklık derecesi olarak tanımlanabilir. Yapışma veya stikşın,
soğutulduktan sonra metal yüzey üzerindeki kül artıkları temizlenerek test
edilir.Eğer sözü edilen atıklar kolayca giderilmez ise artıkların yapışkan
oldukları düşünülür.
Yakıt
içerisindeki kül miktarı aşağıdaki formül ile kolayca hesaplanabilir.
Kül miktarı (%) = ( 1.7 Vanadyum +2.54 Sodyum
+ 1.89 Aliminyum +
2.14 silikon + 1.38 Demir
+ 1.27 Nikel + 1.4 Kalsiyum + 1.67 Magnezyum +
1.24 Çinko + 1.08 Kurşun )
/ 1000
2.8 TATLI SU MİKTARI
Dizel
makinelerinin yakıtlarında bulunan su, yakıt püskürtme donanımı ve makine
parçalarının aşınmasına neden olur. ISO standartlarına göre su miktarı artık
yakıtlarda maksimum %1(V/V) , distile yakıtlarda ise maksimum %1 (V/V)’e kadar
müsaade edilir.
Suyun
yakıta bir çok yerden girdiği bilinmektedir. Bunlar; tanklardaki yoğuşmalarla,
tanklardaki ısıtıcı boruların delinmesi sonucu ısıtıcı buharın yoğunlaşarak
yakıta karışmasıyla, seperatörlerde yanlış gravite diski kullanılmasıyla,
havalandırma borularının her zaman açık olması sebebiyle yağmur suyunun buradan
girme ihtimali ile ( gerçi şu anda bu havalandırmalar top gibi geri döndürmez
donanımla korunmaktadır. ) gerçekleşmektedir. Ayrıca yakıt tanklarının iskandil
borularının kullanılmadı zaman devamlı kapalı tutulması gerekir. Aksi taktirde
bu borulardan da yakıta su karışabilir.
Yakıttaki
suyun neden olduğu problemleri kısaca saymak mümkündür.
1) Sludge formasyonu artar.
2) Tanklarda ve yakıt
devrelerinde korozyona neden olabilir
3) Mix tankında köpük
oluşumuna nenden olur.
4) Kavitasyon nedeniyle
enjektörlerde stim erozyonuna neden olur.
5) Yakıtın enjektörlerden
püskürtme atomizasyonunu bozar.
6) Tutuşma ve yanma
gecikmesine neden olarak yakıt zayıf yanmasına neden olur ve bunun sonucunda
silindir duvarlarında ve piston kafalarında aşınma ve hasarlara neden olur.
7) Silindir liner yüzeyindeki
yağ filminin bozulmasına neden olur.
8) Silindir içerine
gönderilen yakıtın enerjisini düşürür.
9) Yakıt pompalarını
aşınmasına ve korozyonuna neden olur.
10)Egzos
valflerinde yüksek sıcaklık korozyonuna neden olur.
2.9 DENİZ
SUYU İÇERİĞİ
Gemilerde
kullanılan yakıtlardaki deniz suyu genellikle gemilere yakıt tedarik eden ufak
deniz tankerleri (barge) tarafından gelmektedir.Bu durum bargeların ballast
tanklarındaki deniz suyunun yakıta karışmasıyla ve kargo tanklarındaki çatlak
veya kırılmalardan dolayı da olmaktadır.
Ballast tanklarındaki deniz suyunun yakıt tanklarına kaçmasında en
yaygın problem ballast tanklarından geçen yakıt tanklarının iskandil
borularının korozyondan delinip yakıta su karışmasıdır.
Yakıtlara
karışan deniz suyu yakıtın kül miktarını, emilsiyon ve toplam tortu miktarını
arttırarak yakıt enjektörlerinde,yanmada ve egzos sistemlerinde ciddi
problemlere neden olur. Ayrıca yakıt içerisindeki deniz suyu seperatörün
verimli çalışmasını etkilediği gibi parçalarına da zarar verir ve
seperatörlerin ömrünü kısaltır.
Önemli hususlardan biriside yakıt içerisindeki
deniz suyunda bulunan sodyum kompozisyonu ile yakıt içerisindeki vanadyum
kompozisyonu kimyasal reaksiyona girerek yanma sonrasında egzos valflerinde
yüksek sıcaklık korozyonuna neden olur. Sodyum ve vanadyum oksitler yanma
sırasında düşük ergime noktasına sahip tuzlara dönüşür ve egzos valflerine
yapışır. Bu yapışkan depositler sadece valf ve sitlerde korozyona neden olmayıp
ayrıca diğer yanma depositlerini etkileyerek makinede mekanik hasarlara neden
olurlar. Bu problemle ilgili olarak makine üreticileri makinelerinde yüksek
sıcaklıklara dayanıklık gösteren özel
alaşımlı numenik malzeme kullanmışlardır.Buna ek olarak egzos valflerinde
rotocap kullanılarak bu artıkların valf sitlerinde birikmesini engellemek ve
sitler üzerindeki aşınmaların homojen olmasını sağlamışlardır.
Yakıtların
iyi dinlendirilmeleri ve doğru seperasyon işlemleri ile yakıt içerisindeki
deniz suyu miktarı ve buna bağlı olarak sodyum miktarı düşürülebilir. Sonuç
olarak deniz suyu içerisindeki metal tuzları yüksek kül miktarına neden olur.
Yüksek seviyedeki sodyum türbinin kanat
ve diğer parçalarında kül depozitlerine neden olarak ,türbinin performansını
düşürür ve buna bağlı olarak zayıf yanmaya ve makine hasarlarına neden olur.
2.10 KÜKÜRT (SULPHUR)
MİKTARI
Kükürt
ham petrol içinde doğal olarak bulunan bir elementtir ve petrolun damıtılması
sırasında konsantrasyonu düşürülür. Ayrıca ham petrolün çıkarıldığı bölgeye
göre de kükürt miktarı değişiklik gösterir.
Yakıtın
silindir içerisinde yanma sırasında piston segmanları ve layner aşınmalarını
hızlandırması ve karterde yağ çamuru oluşturması nedeniyle dizel makinelerinde
kükürdün varlığı istenmez.Bu nedenle kükürt oranlarının sınırlandırılması
gerekir.
Yapısında
kükürt içeriği % 0.5’den az olan yakıtlarla çalıştırmada, makinede sadece hafif
birikintiler meydana gelmektedir. Eğer kükürt oranı bu değeri aşacak olursa
pistonların giderek kirlendiği ve segman kanallarının karbon artıkları ile
dolmaya başladığı görülecektir.Kükürt oranının %1’den fazla olması durumunda,
segmanların yuvalarında tutmalarına ve silindir laynerinin aşınmasına neden
olmaktadır.
Kükürt
atmosfere açık bir kapta yakıldığı zaman kükürt dioksit ( SO2 )
oluşur. Oysa, yanma sırasında silindirlerde dış havaya göre 15 kez daha yoğun
bir havanın varlığı nedeniyle oluşan kükürt dioksit, kükürt trioksite ( SO3
) dönüşür. Kükürt trioksit özel koşullar oluştuğunda sülfürik asit (H2SO4)
oluşturur. Bu asit silindir içerisindeki gazların sıcaklığının çiğleşme noktasının
altına düşünce meydana gelir.Bu çiğ nokta sülfirik asit için 110 °C ve 150
°C arasındadır. Bu asit makinede alçak sıcaklık korozyonuna sebebiyet verir.
Yanma sonrasında oluşan asitlerin makine üzerindeki
etkisini azaltmak için silindirlerde kullanılan yağların yüksek oranda
alkalinli olmasını sağlarlar. Böylelikle yanma sonrasında oluşan asitlilik
bazik olan alkalin ile nötralize edilerek asit etkisi azaltılmış olunur.Bunlara
ilave olarak; yüksek layner sıcaklığı, makine ilk hareket sırasında sıcak tutulması
da önlem olarak alınır.
ISO standart tablosu incelendiğinde distile yakıtlarda
kükürt oranı %1-2 arasında olup,artık yakıtlarda bu oran %3.5-5 arasında
değişmektedir. Bu fark tabiki damıtma proseslerindeki işlemlerden kaynaklanır.
Uluslararası Denizcilik Örgütünün (IMO ) 10 yılı aşkın
yaptığı çalışmalarla gemilerden kaynaklanan hava kirliliğinin kontrol altına
alınması gerektiği vurgulanmıştır ve bazı sınırlandırmalar getirilmiştir. Bu
kirlenmelerden birisi de asit yağmurlarına neden olan sülfirik asittir. 1997
yılında IMO’ya üye olan ülkeler arasında bir anlasma yapılarak IMO’nun Marpol
Ek VI da belitilmek üzere tüm deniz yakıtlarındaki sülfür oranı % 4.5 m/m olarak sınırlandırılmıştır.
2.11 VANADYUM
VE SODYUM MİKTARI
Vanadyum tüm hampetrollerin içinde çözünebilir halde
bulunan bir metaldir. Ham petrol içindeki vanadyum miktarı petrolun çıkarıldığı
coğrafik bölgelere göre değişiklik gösterip Venezuela ve Meksika’da bu oran en
fazladır. Ayrıca yakıt içerisindeki vanadyum miktarı ham petrolün damıtılması
sırasındaki işlemlere de bağlıdır.ISO standartlarına göre belirtilen artık
yakıtların vanadyum miktarı 150 mg/kg olduğu gibi 500 mg/kg dan da büyük
olabilmektedir.Buna nazaran distile yakıtlarda bu oran sadece DMC yakıtlarda
mevcut olup bu değer maksimum 100 mg/kg değerindedir.
Genel olarak söylenebilir ki yakıtlardaki sodyum miktarı
50 mg/kg değerinde olup yakıttaki deniz suyunun artmasıyla bu oran 100 mg/kg’a
kadar çıkabilmektedir.Normal şartlarda yakıttaki deniz suyu dinlendrme
tanklarından ve seperasyon işlemleriyle giderilebilinir.Çok nadir olmakla
beraber yakıttaki sodyum miktarı rafine proseslerinde sodyum hidroksitin
kullanılmasıyla artar.
Yakır içerisindeki vanadyum ve sodyum oranı yakırlardaki
kül miktarı bölümünde anlatılan stikşın numarası/sıcaklığı açısından önemlidir.Yakıt içerisindeki deniz
suyunda bulunan sodyum kompozisyonu ile yakıt içerisindeki vanadyum
kompozisyonu kimyasal reaksiyona girerek yanma sonrasında egzos valflerinde
yüksek sıcaklık korozyonuna neden olur. Sodyum ve vanadyum oksitler yanma
sırasında düşük ergime noktasına sahip tuzlara dönüşür ve egzos valflerine
yapışır. Bu yapışkan depositler sadece valf ve sitlerde korozyona neden olmayıp
ayrıca diğer yanma depositlerini etkileyerek makinede mekanik hasarlara neden
olurlar. Bu problemle ilgili olarak makine üreticileri makinelerinde yüksek
sıcaklıklara dayanıklık gösteren özel
alaşımlı numenik malzeme kullanmışlardır.Buna ek olarak egzos valflerinde
rotocap kullanarak bu artıkların valf sitlerinde birikmesini engellemek ve
sitler üzerindeki aşınmaların homojen olmasını sağlamışlar ve ayrıca egzos
valflerinin de soğutulmasını sağlayarak bu artıkların oluşumunu azaltmışlardır.
Yakıtlarda
sodyum ve vanadyum oranının belli bir sayıda olması gerektiği konusunda
araştımalar yapılmış ve bu oranı 1/3 olarak belirlemişlerdir.Bu oran arttığı
taktirde yakıt içerisindeki kül miktarı artar ve bu makinemize bilindiği üzere
zarar verir.Bilimsel olarak söylenebilir ki yakıttaki vanadyum oranı 150 mg/kg
dan az olması ve sodyum miktarı verilen orana göre 50 mg/kg’dan az olması
tavsiye edilir ancak fuel oillerde bu oranın altına inilmesi pek mümkün
değildir. En iyi artık yakıt olan RMA 10’da bile vanadyum miktarı 150
mg/kg’dır.
Bu
nedenle bu bilimsel tavsiyeyi şu an için gerçekleştirmek mümkün olmamaktadır.
2.12 ALİMİNYUM VE SİLİKON MİKTARI
Yakıtta
bulunan normal aşındırıcı maddeler, kül ve tortu bileşiklerinden oluşmaktadır.
Katı maddeler,örneğin sodyum,nikel,vanadyum,kalsiyum ve silisyum dioksittir.
Bunların dışında çok sert ve aşındırıcı olan alimüna ve silikon partikülleri de
vardır. Sözü edilen katalitik partiküller, refinelerde kraking işlemi sırasında
yakıta katılmakta ve uzun bir süre yakıt içinde askıda kalmaktadır. Yakıt
içinde silikon ( silisyum dioksit ) kum şeklinde ve aliminyum ise ham petrolün
kayalardan aldığı çok küçük parçacıklar halinde bulunur. Sözü edilen katalitik
partiküller, rafinelerde katalitik kraking işleminden de gelen kompleks alimuna
silikatları şeklinde bulunabilir.
Yakıt
içerisindeki aliminyum ve silikon miktarı yakıt pompalarının aşınmasına
makinenin ilk hareketi sırasında yeterli olmayan püskürtme basıncı nedeniyle
çalışmaması, kullanılan yakıtta ‘Katalitik Partikül’ varlığını
düşündürür.Ayrıca aşırı partikül miktarının piston segmanları ve layner duvarlarında
aşınmalara neden olur.Bu nedenle bu yakıtlar makinede yakılmadan önce
seperatörlerden geçirilerek katalitik partikül miktarı azaltılmalıdır.
Doğru
söylemek gerekirse makineye zarar veren bu aliminyum ve silikon katalitik
partikülleri seperasyon işlemi gibi çeşitli operasyonlarla azaltılabilmesine
rağmen tam olarak yakıttan uzaklaştrılamıyor. Bu nedenle akıllara makineye
zarar vermeden ne kadara kadar bu partiküllere müsaade edilebilir sorusu
geliyor ve bu konu ciddi tartışmalara ve araştırmalara neden olmuştur.Tabi ki
bu soruların cevabı o kadar da kolay değildir.1980’lerin başında bu konular
hakkında farklı test laboratuarlarında ciddi araştırmalar ve deneyler yapılmış
ve ortaya çıkan sonuçlarla gemilere verilen yakıtın ne kadar aliminyum+silikon
miktarı olması gerektiği belirtilmesine rağmen bu konu oldukça tartışmalara ve
kafa karışıklığına sebep olmuştur.
1987 yılında ISO 8217 standardı bu konuda kabul edilebilir bir
test metodu önermiş ve bunun yanında yakıttaki aliminyum miktarının 30 mg/kg’dan
fazlası dizel makinelerine ciddi aşınmalar ve hasarlar verebileceğini
belirtmiştir.1996 daki ISO 8217’deki ilk revizyonunda aliminyum+silikon
miktarının limiti 80 mg/kg olarak belirlemiştir. Bu değer ISO 8217 standardındaki
tüm artık yakıtlar için aynıdır ve distile yakıtlarda ise sadece DMC yakıtta
mevcut olup bu değer 25 mg/kg’dır.CIMAC standardında ise bu bu değer 1990
yılında CIMAC’ın üçüncü yayınında belitilmiştir. Bu gelişmeler yakıtın
refinerasyon işlemlerinde kullanılan katalitik partiküller hakkında ayrıntılı
bilgiler vermiştir.
Gemilerde
kullanılan yakıt temizleme sistemlerinde (seperatör,filtre, settling tank)
yakıt içerisindeki aliminyum+silikon miktarı yaklaşık olarak %75
azaltılabilmektedir. Yani 80 mg/kg Al+Si miktarı 20 mg/kg’a kadar
düşürülebiliniyor. Bu değer de standartlar açısından kabul edilebilir değer
olarak kabul edilmiştir.
2.13 TORTU (SEDIMENT) MİKTARI
Malesef
deniz yakıtları, saf hidrokarbonlardan oluşmaması sebebiyle rafinaj sonrası
yakıt içerisinde kalan kil, pas ve kum
gibi inorganik bir takım maddeler içerirler. Buna ek olarak, bir takım yakıtta
çözünme özelliği olmayan maddeler de depolama ve transfer esnasında da yakıta
karışabilmektedir. Bu tortu özelliği taşıyan maddeler yoğunluk ve
büyüklüklerine bğlı olarak; dinlendirme, seperasyon ve filtreleme yolu ile
yakıttan ayrıştırılabilirler. Yakıtlara uygulanan test metodları yardımıyla
örnek olarak “sediment by extraction” ve
“water and sediment by centrifuge” tortular bulunabilir, fakat yakıtlardaki
asfaltsal çökelmelerin değerlendirilmesine yardımcı olmaz. Bu sebeple ikincil
rafinaj uygulamasının arttırılması yakıtın stabilitesinde önemli rol
oynamaktadır.
İşlemden
geçmiş ve kullanıma hazır olan yakıt, asfalt moleküllerinin solusyon içerisinde
askıda kalabilmeleri için yeterli aromatik yapıya sahip olması gerekmektedir.
Bu aromatik yapı bozulursa, asfalt özelliği olan sludge yakıttan çözünecektir.
Seneler
geçtikçe büyük yakıt şirketleri artık
yakıttaki stabilite problemlerini farkına vararak bu yakıtların sludge oluşum
eğilimlerini değerlendirmek için kendi metodlarını geliştirdiler.Bu test
metodları ( örnek olarak Exxon ve Shell metodları ) yaygın olarak kullanılmaya
başlandı fakat standartları olarak kabul edilebilmeleri için bağımsız bir
organizasyon tarafın tanınması gerekiyordu ve IP ‘stanhope-seta’ ya bağlı
olarak 1986 IP 375 sediment by hot filtration tanıtıldı.
Aynı
zamanlar içerisinde Fransız uzmanlar AFNOR yayını olan NF M 07063 içinde sonuçlanan benzer bir proje üstünde
çalışıyorlardı. Daha sonra bu konu ISO çalışma grubu tarafından ele alınarak
bunun bir ISO standartı olarak kabul edilebilmesi için ISO tarafından kabul
edilebilen bir test metodu olması gerekiyordu.ISO çalışma grubu IP ve
Fransızların bu test metoduyla ilgili tamamlanmış çalışmalarından dolayı bu konuda avatajlı durumdaydı. ISO tarafından
u çalışmalar tamamlandı ve ISO 10307-1 test metodu yayımlandı.
Bu
yeni test metodu toplam sediment içeriği ile ilgili olarak bir değer
vermektedir. Belirtilen bu test metoduna ek olarak ISO 10307 (prosedür A ve B)
geliştirildi. Prosedür A, potensiyel tortu için bir değer ve prosedür B ise hızlandırılmış tortu için
bir değer verdi.
Prosedür
A’da yakıt test yapılmadan önce belirli bir süre ısıtılarak kendiliğinden ısıl
soğutulmaya bırakılıyor. Fakat Prosedür B’de bu bekletme yöntemi seyreltici
eklenerek yapılır.Bu test metodları çok güvenilir olmamakla beraber ısıl
soğutma yöntemleri tortu için % 0.1 m/m sınırlaması getirmiştir.Sonuç olarak
ISO tarafından potansiyel tortu % 0.1 m/m olarak sınırlandırıldı. Stabil
olmayan yakıtlar sludge oluşumu sebebiyle,yakıt tankları devrelerinde,
seperatörlerde, filtrelerde tıkanmalara neden olur ve kötü yanmaya sebep
vererek yanma mahaline komşu olan silindir, piston kafası vb. makine
kısımlarına zarar verir.
2.14 UYUŞABİLİRLİK ( COMPATIBILITY )
Bu terim genelde stabilite
ile karıştırılır ve bu iki terim arasında ilişki bulunmasına rağmen aslında
2’si de farklı anlamlara sahiptir. Kompatibilite sadece tek bir yakıt için
ifade edilmez. Bu 2 farklı yakıtın kendi içerisinde homojen olarak
karışabilmesini gösterir. Eğer 2 yakıt birbiri içinde karışır ve stabil
kalabilirse asfaltenik sludge çökelmesi olmaz ise bunlara kompatibil yakıtlar
denir.Eğer bu yakıtlar karıştırıldığında sludge çökelmeleri veya oluşumları görünürse
bu yakıtlara kompatibil olmayan yakıt denir.
2.15 SPESİFİK ( SPECIFIC )
ENERJİ
Spesifik
enerji yakıtın yanması sonucu ortaya çıkan ısı enerjisidir. Yanma kimyasal bir
olaydır. Bu olay sırasında karbonlu hidrojen yakıtların, karbon ve hidrojeni
oksijenle birleşerek ısı enerjisi üretirler.Sıvı yakıtların yanmaya katılan
elementleri karbon ve hidrojendir. Ayrıca az miktarda zararlı kükürt ile
oksijen de söz konusudur. Yanma sırasında karbon karbon dioksite, hidrojen su
buharına ve kükürt ise kükürt dioksite dönüşür.
Aşağıda
verilen formul yakıtın yaklaşık olarak enerjisini vermektedir.Bu formül yakıtın
net enerjisini vermekte olup bu enerji dizel makineleri için kullanılmaktadır.
Diğer bir enerji türü ise gross spesifik enerji olup bu da kazanlar için kullanılmaktadır.Bir
yakıtın gross specifik enerjisi yüksek kalorifik değer net spesifik enerji ise
düşük kalorifik değer olarak tanımlanır.
QN
= (46.704 – 8.802D210-6 + 3.167D10-3) x
(1-0.01(x+y+s)) + 0.01 (9.402s- 2)
QG
= (52.190 – 8.802D210-6) x (1-0.01(x+y+s)) +9.402(0.01s)
QN = Yakıtın spesifik enerjisi ( Mj/kg )
D = 15 °C’deki yakıtın yoğunluğu ( kg/m3 )
x = Yakıt içindeki su miktarı ( % V/V )
y = Yakıt içindeki kül miktarı ( % m/m )
s = Yakıt içindeki kükürt miktarı ( % m/m )
2.16 BAKTERİ KİRLİLİĞİ
Deniz endüstrisinde mikrobiyolojik canlılar yeni bir olay olmayıp,
gemi techizatı ve operasyonunda aşırı bir biçimde de tehlikeli olabilir.Yakıt
depolama sistemlerinde uygun şartlar sağlandığı takdirde bu mikro organizmalar
gelişip çoğalabilirler.Bu canlılar yakıt tanklarında ve suyun bulunduğu
muhtelif yerlerde bulunabilirler.Bilindiği gibi bakteriler solunum çeşitlerine
göre ikiye ayrılırlar. Bunlar aerobik ve anaerobik bakterilerdir. Aerobik
bakteriler oksijenli ortamda yaşayabilen canlılar olup,anerobik bakteriler ise
oksijensiz ortamda yaşayabilirler. Yakıtların içerisinde oksijen bulunduğundan
dolayı bu aerobik bakteriler yakıt sistem ve tanklarında bulunabilirler. Bu
canlıların yaşayabilmesi için su ve oksijenin yanında uygun sıcaklık koşullarınında
olması gerekir.
Biyolojik organizmalar ,yakıttan elde edilen enerjiden
yararlanmayı önemli bir biçimde sınırladıkları gibi, yüksek bakım giderleri ve
techizatın normalden çok daha kısa sürede değiştirilmesine de neden olurlar.
YAKIT BAKTERİLERİNİN
ZARARLARI
1- Birikintiler : Bakterilerin oluşturduğu
birikintiler veya atıklar yakıt devresinin tümünde, örneğin fuel oil tanklarda,
yakıt boru devreleri, filtreler ve seperatörlerde, yakıt hiyterlerinde ve
makinenin yakıt püskürtme valflerinde oluşur.Sözü edilen bu kısımlarda biriken
bu atıklar tıkanma,akımda azalma ve zayıf püskürtmeye neden olduklarından
önemli sorunları beraberinde getirir.
2- Korozyon : Korozyon çoğu zaman sülfat
giderici bakterilerin neden olduğu metal ziyanı şeklinde ve tank diplerinde
görülür. Bu tür bakteriler ; sülfatları azaltıp kükürtlü hidrojen (hidrojen
sülfür ) ürettikleri ve asit ortamı meydana getirdiklerinden tüm yakıt
sisteminde korozyana neden olurlar. Araştırmalar, anaerobik organizmaların altı
ay gibi kısa bir süre içinde, çelik saclara 12 mm kadar nüfuz edebildiklerini
göstermiştir.
3- Su Emülsifikasyonu : Bakteriler ve mantarlar
yakıtın su ile birleşmesi veya emülsifikasyonuna neden olmakta ve bu sui
filtreler veya seperatörlerde bir daha yakıttan ayrılamamaktadır. Yakıtla
emilsiyon oluşturan sui makinede zayıf püskürtmeye neden olmakta ve aynı
zamanda layner yüzeylerindeki yağ katmanının bozulmasını hızlandırmaktadır.
4- Enerji Kaybı : Yakıt sistemindeki bakteri
ve mantarlar, yakıtın hidrokarbon bileşenlerinin bir bölümünü tüketerek
gelişirler. Dolayısıyla yakıtın yanması sırasında gerekli ısı değeri küçülür ve
üretilen güç azalır.
2.17 UÇUCULUK
Belirli bir miktardaki yakıtın % 90’ını buharlaştıran sıcaklık
derecesine ‘Uçuculuk’ denir. Bu sıcaklığın azalması uçuculuğun çoğalması
demektir. Dizel yakıtlarının uçuculuklarını etkileyen faktörler makine dizaynı
ve ölçüleri, hızın karakteri ve yük değişimleri, ilk hareket ve atmosfer
koşullarıdır.Yüksek uçuculuktaki yakıtlar yüksek devirli makinelerde tam yanma
nedeniyle daha iyi yakıt ekonomisi sağlar, az duman,koku,kirlenme ve aşınmaya
neden olurlar.
Ağır devirli dizel makinelerinin yakıtları ise, oldukça düşük
uçuculuktadır. Örneğin sözü edilen makinelerde yakıtın % 90’ını buharlaştıracak
sıcaklık yaklaşık 350 °C dolaylarındadır.
Düşük uçuculuk maksimum güç verdisini
sınırlar, özgül makine harcamını artırır, siyah dumana ve soğuk makinelerde çok
zor ilk harekete neden olur. Herhangi bir yakıt makine silindirlerine
püskürtüldüğü zaman, önce buharlaşır ve sonra tutuşarak yanar. Özellikle soğuk
mevsimlerde ve soğuk ilk hareket koşullarında herhangi bir yakıt, püskürtme ile
tutuşma arasındaki zaman aralığında tamamen tümü ile buharlaşamaz veya tam
yanma için verilen zaman aralığında buharlaşma yeterli olmaz. Bu gibi durumlarda
yanmayan yada kısmen yanan sıvı yakıt beyaz veya gri dumana neden olur.
2.18 YAKITLARLA İLGİLİ DİĞER
BİLGİLER
2.18.1 YAKIT DERECESİNİN
SEÇİLMESİ :
Denizde kullanılan
yakıtlar hiçbir zaman sadece viskozitelerine göre sipariş edilmezler. Bu uzun
süreli ve ağır tartışmalarına ve taleplere neden olabilir.Bu nedenle geminin
ihtiyaçlarını dikkatlice değerlendirmek ve yürürlükte olan uluslararası
standartlara göre baz almak gerekir.Başlangıç noktası olarak gemideki ilgili
depolama tanklarının ve yakıt sistemleri ısıtıcılarının ısıtma kapasiteleri ile
ilgili dikkatli çalışmalar yapılmasıdır. Bu çalışma viskosite ve akma
noktasının limitlerinin belirlenmesini sağlar.
Yoğunluk için üst sınır
değeri, öncelikle seperatörün dizayn kriterini kontrol ederek ve daha sonra
CCAI’a (Calculated Carbon Aromaticity Index ) göre makine üreticilerinin
limitlerine göre bulunabilir veya hesaplanabilir. CCAI yoğunluğu maksimum
ve/veya viskozite minumum değerde tutarak kontrol edilebilir.
Birçok makine üreticileri
ideal yanma için gerekli yakıt kalitesi hakkında daha fazla ayrıntı
sağlarlar ve gemi sahipleri en azından
makine üreticileri tarafından yakıtların özelliklerini belirleyen bir takım
parametrelerin limitasyonlarına uymaları gerekir. Bu parametreler yakıttaki su,
kül, sülfür ,karbon , vanadyum miktarı ve bazı üreticiler tarafından da
belirtilen sodyum/vanadyum oranıdır.
Gemi sahibi olan sirketler
gemilerine yakıt siparişi yaparken yakıtın 50 C deki viskosite değerine ve yakıtın diğer özelliklerine göre verir.Ancak
genelde yakıt satıcıları yakıtlarını ISO 8217 , BSMA 100 veya CIMAC
standartlarına göre satışını yapar ve bu standartlardaki yakıt özellik
değerlerini ve viskositeyi garanti eder. Eğer şirket sahibi yakıtın CCAI değeri
konusunda da bir limit isterse burada bir problem çıkmaktadır.Çünkü hiçbir
standartda CCAI değeri hakkında bir bilgi veya limitasyon yoktur. Böyle
durumlarda yakıt satıcısı kendisine bağlı veya dışarıdan bir analiz
laboratuarından alınmış değerlere göre bunu garanti etmek zorundadır. Ayrıca
yakıt sözleşmelerinde bu CCAI değerinin de belirtilmesi gerekir.
2.18.2 YAKITLARIN TUTUŞMA KALİTESİ
Dizel
makinelerinin performansı yakıtların silindir içerisinde tutuşma kalitesine
bağlıdır.Tutuşma kalitesi,yakıtın hava içerisine püskürtüldüğü zaman yanmaya
olan yeteneğini gösterir.Yakıt pistonun üst ölü noktasında tutuşup ve en iyi
şekilde yanarak pistonu aşağı iten yanma
ürünlerine dönüşürse bu performans en iyi şekline ulaşır. Tutuşma gecikmesini
önlemek ve en iyi şekilde yanmayı sağlamak için yakıt üst ölü noktadan önce
püskürtülür. Ancak bu durum makine dizaynına göre değişmektedir. Bugünlerde
uzun stroklu makinelerde en iyi yanma için püskürtme üst ölü noktadan sonra
yapılmaktadır.
Tutuşma
gecikmesi makine dizaynına,operasyon şartlarına,hava ile yakıtın en iyi şekilde
karışmasına ve yakıtın fiziksel ve kimyasal özelliğine bağlıdır.Tutuşma
gecikmesinin uzaması makine gücünün azalmasına ve ekstrem durumlarda
makinelerde ciddi hasarlara varan problemlere neden olmaktadır.
Artık
deniz yakıtları, ağır artık kalıntılarla parçalanmış damıtık ürünlerin karmaşık
harmanlanmasından oluşmuştur. Farklı yakıt tedarikçileri benzer fiziksel
özelliklere sahip yakıtlara sahip olasına rağmen bu yakıtların tutuşma kalitesi
farklı olabilir. Buna ek olarak aynı özelliğe sahip yakıtlar bazı makinelerde
başarılı bir yanma gerçekleşmesine rağmen diğer bazı makinelerde ise makine
hasarlarına varan ciddi problemlere neden olabilmektedir.
Yürürlükte
olan ISO 8217 standartında kabul edilebilir bir test metodunun olması gerektiği
farkedilmiş ve bu standartın ilk revizyonunda bu konuya geniş yer verilerek bu
konuya rehberlik etmiştir.Yanma işleminin kendisi çok karmaşıktır ve 25 yıldan
fazla tutuşma gecikmesi, yanma zamanı, silindir basıncının yükselmesi,piston
yükü gibi konularda araştırmalar yapılmıştır.Bu testler özel donanımlı test
makineleri,gaz renklendirici gibi cihazlar kullanılarak yapılır. Norveç’deki
Trondheim Üniversitesi tutuşma ve yanma süreçlerini simülasyon şeklinde
gösteren bir sabit hacim yanma bombası ( constant volume combustion bomb )
olarak adlandırılan cihaz geliştirdiler. Bu cihaz ile hesaplanmış yanma
kalitesi ile sınırlı makine testleri arasında kayde değer sonuçlar gösterildi.
Almanya’da
da makine üreticileri, büyük yakıt şirketleri ve araştırma enstitülerinin ortak
çalışarak tutuşma gecikmesi konusunda önemli derecede araştırmalar yapmışlar.
Bu çalışmanın büyük bir bölümü tutuşma sıcaklığı konusunda olmuşsada tutuşma
gecikmesi probleminin çözümünün ne kadar kompleks olduğu görülmüştür.
Kayde değer
araştırmalar yapılmasına ve çeşitli test metot ve donanımların kullanılmasına
rağmen araştırmacılar artık yakıtların tutuşma kalitesini doğru şekilde
belirleyecek ekonomik ve güvenilir bir test metodunun olmadığını konusunda
sonunda hemfikir olmuşlardır. Anlaşılan tek şey ise aromatikliğin ve yakıtın
karbon yüzdesinin tutuşma kalitesi üzerinde çok önemli bir yeri olduğudur.
1980’li
yılların başında Shell ve BP
araştırmalar yaparak Shell CCAI (Calculated Carbon Aromaticity Index),
BP CII ( Calculated Ignition Index ) sayısını çıkarmışlardır. Bu parametreler
yakıtın tutuşma kalitesini ve yanma verimini belirler. CCAI ve CII yakıtın
yoğunluğu ve viskositesinin bilinmesi durumunda özel bir formülle bulunabilir.
Yoğunluk ve viskosite ilişkisine göre yoğunluk sabit tutulduğunda viskosite
değeri de düşürüldüğünde CCAI değeri artmakta, viskosite değeri sabit tutulup
yoğunluk değeri arttırıldığında ise CCAI değeri artmaktadır. Eğer yakıt yüksek
yoğunluk ve düşük viskositeye sahipse yüksek CCAI değeri (850 ve üstü)
gösterir. CCAI değeri dizel makinelerinde 800 ve 880 değerleri arasında
olmalıdır ve bu değerlerin dışına çıkıldığında tutuşma kalitesi bozulmaktadır.
Yüksek CCAI değerinden kaçınmak istiyorsak düşük viskositeli yakıtların
yoğunlukları yüksek olmamalıdır.
CCAI ve
CII yakıtın silindir içerisindeki gerçek tutuşma kalitesinin ölçüsünü vermeyip
sadece yakıtın tutuşma kalitesi bakımından derecelendirir.Gerçek tutuşma
kalitesi CCAI ve CII değerlerinden önce makinenin dizayn ve operasyon
şartlarına bağlıdır.
CCAI
= D–81–141 Log10Log10
(Vk + 0.85) – 483 Log10 ((T + 273)/323)
CII = (
270.795 + 0.1038T ) – 0.254565D + 23.708 log10log10 ( Vk
+ 0.7 )
Vk = T °C deki Kinematik Viskosite (1 mm2/sn=1
cSt )
D = 15°C deki
Yoğunluk ( kg/m3 )
Artık
yakıtlarda tutuşma kalitesini belirleyen CCAI ve CII parametresi distile
yakıtlar için geçerli değildir.Distile yakıtlarda yakıtların tutuşma kalitesi
yakıtın setan numarasıyla balirlenir.
SETAN SAYISI :
Distile
yakıtlarda tutuşma kalitesi ve yanma niteliği setan sayısı ile belirlenir.Halen
çalıştırılmakta olan dizel makineleri yaklaşık olarak 40-50 setan sayısına
gereksinim gösterirler.Setan sayısı setan ve alfametil naftalenden oluşan bir
yakıt karışımında setanın hacimsel olarak yüzdesidir.Setan çok iyi ve buna karşın
alfametil naftelen ise zayıf yada fakir yanma niteliğindedir.
Dizel
makinelerinde düşük setan sayılı yakıt kullanıldığı zaman, enjektörlerde ağır
karbon birikintileri, yüksek egzos sıcaklığı ve genel olarak zayıf yanma
oluşmaktadır. Yakıtın setan sayısı azaldığı zaman ,tutuşma gecikmesi süreci
uzar,yatak yükleri artar ve makinenin ilk hareketi zorlaşır.Deneyler, yakıtın
setan sayısını 30’dan 60’a yükseltildiğinde, yatak özgül basınçlarının önemli
şekilde azaldığını göstermiştir.
2.18.3 ULO (USED LUBRICATING
OIL)’NUN YAKITLARA KARIŞTIRILMASI
Yıllar
boyunca bazı bunker tedarikçileri yakıtlarla kullanılmış yağı
karıştırmışlardır. Bu durum tartışmalara neden olmuş ve denizcilik endüstrisini
iki ayrı düşünceye bölmüştür.
1990’lı
yılların ortalarında, makinelerde hasar ve arızalara neden olan kimyasal
atıkların bunker yakıtlarına karıştırılması konusunda bir düşünce çıkmıştı. Bu
zaman içinde IMO gemilerden kaynaklanan hava kirliliğini kontrol etmek için
Marpol kurallarına ekler getiriyordu.Bu eklerdeki yasaklar bunker yakıtlarından
kaynaklanan kimyasal atıkları kapsıyordu ve bu ISO 8217 1996 revizyonuna adapte
edilmişti. Fakat bu maddeler içeriğinde ULO hakkında herhangi bir şey yoktu.
Kasım
1999’ da Oslo Bunker Konferansında BP(
British Petrol ), bunker yakıtlarına karıştırılan kullanılmış otomotiv yağın
sentrifuj performansına etkilerini gösteren ve test sonuçları Alfa Laval ile
yapılan bir çalışma sunmuştur.
ISO
8217 standart kuruluşu içerisindeki çalışma grubu, yakıtlara karıştırılan
kullanılmış yağlama yağının kontrolü hakkında bir çalışma yapmaktadır ve bu ULO
içerisinde devamlı bulunan kalıntı maddelerinin miktarı konusunda sınırlamalar
getirecektir. Tabiki artık yakıtlarda da bulunan bu kalıntı maddeler ULO içinde
hiçbir zaman sıfır olamaz ancak ISO tarafından yapılan bu kontrollerle en düşük
seviye limitlerine getirilecektir.
2.18.4
TWI ( TRUE WORTH INDEX)- GERÇEK DEĞER İNDEKSİ
TWI(2001) , VISWA LAB kuruluşu tarafından, bunker
yakıtların gerçek değerlerini belirten yeni bir yakıt indeksi olarak
oluşturulmuştur.Test edilen her yakıtın EFN( Engine Friendliness Number 2001) numarası VISWA LAB tarafından
hesaplanmıştır. 1’den 100’e kadar olan bu numara yakıtın makinede oluşturduğu
aşınma ve yıpranma bakımından yakıtın kalitesi hakkında bilgi verir. EFN sayısı denizcilik endüstrisi
tarafından geniş çapta kabul görmüş ve yakıt kalitesini ölçen bir parametre
olarak kullanılmıştır. Yakıta uygulanabilen
bu yöntem kalite gereksinimi
açısından ISO 8217 temelleri üzerine kurulmuştur.Çeşitli derecelerde olan yakıt
speklerinin kullanılması gemi makinelerine uygunluğu ve faydasına göre daha
geniş bir seçim yelpazesi oluşturmuştur.TWI değerlerinin hesaplanmasında 3
parametre önemlidir:
1-
CV ( Kalorifik Değer )
2-
CCAI
veya ECN
3-
EFN
EFN : Yakıtın makineye ne kadar uygun olup
olmadığını gösterir. (Aşınma ve yıpranmaya sebep olması bakımından).Tablo 5’de
EFN değerleri görülmektedir.
Tablo
5: EFN dereceleri
|
KÖTÜ
|
0-40
|
|
NORMAL
|
40-55
|
|
İYİ
|
55-75
|
|
ÇOK
İYİ
|
75-100
|
En iyi yakıt ile en kötü yakıt arasındaki kalorifik değer
farkı sadece % 5 kadardır.(En iyi yakıt 41 Mj/kg, en kötü yakıt 39 Mj/kg )
Bunker yakıtların tutuşma kalitesini ölçmesi bakımından
kabul edilen CCAI değeri artık bu konuda yeterli bir parametre olmadığı
düşünülmektedir.Bu yüzden Norveç tarafından geliştirilen ve yakıtın tutuşma ve
yanma kalitesini ölçen yeni bir parametre olan ECN (Equivalent Cetane Number)
getirilmiştir.ECN numarası 18.7’den küçük olanlar kötü yakıt, 45 ve üzeri
olanlar için iyi yakıt olarak nitelendirilir.
Dünyada bunker faaliyetlerinin en yaygın olduğu çeşitli
yerlerde kullanılan yakıtların temel olarak CV,EFN ve ECN özellikleri VISWA LAB
tarafından değerlendirilerek hesaplanmıştır. Bu üç parametre kullanılarak 1’den
100’e kadar bir değerde yakıtın TWI değeri oluşturuluyor.Bu değer uzun bir
zaman periodunda yakıt için bir değerlendirme işareti olması ve yakıtın seçimi
yapılırken dikkate alınan ve işin ehli olmayan kişiler tarafından karıştırılan
standartlardaki 26 parametrenin test sonuçlarının önemi giderek azalması
umuluyor.
TWI tablosunda üst ve alt limit TWI değerleri verilmiştir
(40 ve 62). TWI değerindeki 22 puanlık artış yakıt masraflarında % 27.9’luk bir
kazanç sağlar. Eğer yakıt masraflarının % 60’ı operasyon masrafları ise bu
değer operasyon masraflarında % 16.74’lük bir kazanç sağlar. Bu ayrıca farklı
fiyatlardaki bunker yakıtlarında % 27.9’luk bir fark oluşturduğu anlamına
gelir.
Tablo 6: Nisan 2005
TWI Değerleri
|
|
EFN
|
ECN
|
CV
|
|
|
|
Proportions
|
0.28
|
0.54
|
0.18
|
Multiplier
effect
|
TWI
|
|
Upper level
|
60
|
35
|
41
|
43.1
|
62
|
|
Lower level
|
40
|
18
|
39
|
27.9
|
40
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Region
|
|
|
|
|
|
|
Japan/Korea
|
72
|
29.3
|
40.65
|
43.3
|
62
|
|
Middle East
|
70
|
36.3
|
40.53
|
46.5
|
66
|
|
ARA - high
|
60
|
18.7
|
40.25
|
34.1
|
49
|
|
ARA - low
|
55
|
23.7
|
40.43
|
35.5
|
51
|
|
Singapore -
high
|
62
|
24.3
|
40.23
|
37.7
|
54
|
|
Singapore -
low
|
53
|
24.6
|
40.12
|
35.3
|
50
|
|
U.S. Gulf -
high
|
55
|
18.7
|
40.17
|
32.7
|
47
|
|
U.S. Gulf -
low
|
52
|
18.7
|
40.19
|
31.9
|
46
|
|
Durban
|
62
|
18.7
|
40.12
|
34.7
|
50
|
|
U.S.
Northwest
|
63
|
18.7
|
40.27
|
35.0
|
50
|
|
U.S.
Southeast
|
62
|
18.7
|
40.46
|
34.7
|
50
|
Yukarıdaki tablo Nisan 2005 değerlerini göstermektedir.
Bu tabloya göre en iyi yakıt 67 TWI değeri ile
Orta Doğu ve en kötü yakıt ise 46 TWI değeri ile Amerikan Körfezi’dir.
Buna göre Amerika Körfezindeki yakıtın fiyatı 250 $/ton ise Orta Doğu’daki
yakıt 324 ila 334 $/ton fiyatında olmalıdır.( Bu,iki yakıt arasında %31.70’lik
bir fark oluşturmuştur.
TWI DEĞERİNİN HESAPLANMASI
TWI
değeri hesaplanırken 3 parametre kullanılır.
1) CV (CALORIFIC
VALUE): Bu değer 39 Mj/kg ve 41 Mj/kg değeleri
arasında olur ve bunların arasında % 5’lik bir fark vardır.Buna göre CV etkisi % 5’ olur.
2) EFN
(ENGINE FRIENDLINESS NUMBER) : Bu değer kötü yakıtlar için 40 civarı iyi yakıtlar için 60 ve
üzeri değer alır. EFN değeri direkt olarak makinenin bakım-tutum masraflarını
kapsar.Bu bakım-tutum masrafı operasyon masraflarının % 9.5’lik kısmını
oluşturur.Başka bir ifade ile,normal
yakıt kullanan bir geminin % 9.5’lik bakım-tutum masrafı vardır. Buna
göre EFN değeri 40 olan kötü bir yakıt bakım-tutum masraflarını % 50 arttırır
ve buna bağlı olarak operasyon masraflarını % 4.75 arttırır. Operasyon
masraflarının % 60’ı yakıt gideri olduğuna göre EFN etkisi 4.75/0.6= % 7.9 olur.
3) ECN
(EQUIVALENT CETANE NUMBER) : VISWA LAB tarafından bulunan
bu değer yakıtın tutuşma ve yanma özelliğini belirtir.Bu değer normalde
CCAI tarafından belirtilir. Fakat VISWA LAB’a göre artık yakıtlar distilasyon
aşamasında termal ve katalitik kraking işleminden geçmesinden dolayı güvenilir
bir değer olmadığı görüşündedir. ECN değeri 18.7 den küçük yakıtlar zayıf
tutuşma ve yanma özelliğine sahip, 35 ve üzerinde olanlar ise iyi tutuşma ve
yanma özelliğine sahiptir. Yakıtın tutuşma ve yanma kalitesine göre bu değerler
arasındaki farkı makinenin termik verimini yaklaşık % 15 kadar etkiler.Buna
göre ECN etkisi % 15 olur.
Tablo 7: TWI
değeri için etki tablosu
|
CV etkisi
|
% 5
|
|
EFN etkisi
|
% 7.9
|
|
ECN etkisi
|
% 15
|
|
Toplam Etki
|
% 27.9
|
Buradan
1) CV = 5/27.9 = %18 veya 0.18
2) EFN = 7.9/27.9 = %28 veya 0.28
3) ECN = 15/27.9 = %54 veya 0.54
2) EFN = 7.9/27.9 = %28 veya 0.28
3) ECN = 15/27.9 = %54 veya 0.54
TWI
= (CV x 0.18) + (EFN x 0.28) + (ECN x 0.54)
Bulunan bu değer 40/28 çarpma katsayısıyla çarpılarak TWI değeri bulunur.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder