TEKNİK MAKALE 61. Sayı (Temmuz Ağustos 2006)

Yazan: Chris Wrightİnsulation Outlook Dergisi’nin Aralık 2005 sayısından çeviren: Mak. Müh. Mustafa Kesen Sıvı doğalgaza yönelik artan ilgi ve düşen taşıma maliyetleri elastomerik yalıtım ihtiyacını artırıyor!
İki nesil önce petrol fiyatlarının galon başına 30 cent olduğu ABD’de arabalar geniş ve ağırdı. Yakıt tüketimi ikincil önemdeydi. Şimdilerde, petrol fiyatları galon başına 3 dolara kadar yükseldi ve bu durum bazılarınca dünyanın bilinen petrol rezervlerinin sonunun görünebileceği şeklinde teorize ediliyor.  Gelişen teknoloji yeni pazarlara açılan ve yeni uygulama alanları bulan ürünleri kullanıma sundu. Otomobil ağırlığını azaltan ve böylece yakıt verimliliği sağlayan, değişik plastik ve polimerler otomobil yapımında çeliğin yerini almaya başladı.

Aynı durum akışlı benzin ve gaz uygulamaları için de geçerlidir. Yeni teknolojilerle beraber enerjinin bulunması, kaynağına ulaşılması ve pazara taşınması için oluşan maliyetleri aşağılara çeken daha verimli, hafif ve sağlam malzemeler üretilmektedir. Sonuç olarak, gelişen alternatif enerji kaynaklarına yönelik yoğun bir ilgi bulunmaktadır.

150 yıllık bilinen rezervleriyle doğalgaz, alternatif hidrokarbon enerji kaynaklarından bir tanesidir. Doğalgaz, enerji kullanmak isteyen ülkelerden coğrafi olarak çok uzak olan Rusya, İran, Nijerya ve Katar’da bolca bulunmaktadır. Tarihsel olarak doğalgazı uzak mesafelere taşıma maliyetleri, bu alternatif enerji kaynağını çok pahalı hale getirmektedir. Fakat doğalgaz -265 F krojenik sıcaklığa kadar soğutulduğunda LNG (Sıvı doğalgaz-Liquid natural gas) olarak sıvılaşır. Sıvı haldeki LNG gaz haline göre 1/600 oranında hacim kaplamaktadır. Yoğunlaştırılmış LNG, Amerika gibi uzun mesafelere ekonomik olarak taşınabilir.

LNG’nin Sıvılaşma Sürecinden Terminallere Ulaşımına Kadar Soğukluğunun Korunması

LNG, taşıma süresi boyunca krojenik sıcaklıklarda tutulmalıdır. Bu durum, yararları aşağıda sıralanan etkin bir termal yalıtımı gerektirmektedir.

1)Düşük sıcaklığı sabitleyerek enerji korunumu sağlar.

2)LNG’nin buharlaşmasından dolayı oluşabilecek olan kaynak kaybının yaşanmasını önler.

3) Yalıtım altında korozyona yol açabilecek olan yoğunlaşmayı engeller ve böylece borulama sisteminin zarar görmesiyle oluşacak milyonlarca dolarlık kaybın önüne geçer.

Termal yalıtımı, işlemin her aşamasında; doğalgaz sıvılaştırma tesislerinde, LNG kargo tankerlerinde ve LNG’nin yeniden gazlaştırıldığı alıcı terminallerde, başarıyla uygulamak gerekmektedir. Açıkça görülebilmektedir ki LNG’yi yalıtım olmaksızın uzak yerlere ekonomik olarak taşımak mümkün değildir.

ABD’de karalarda bulunan alıcı terminaller, yerel eyaletin yanı sıra Federal Enerji Düzenleme Komisyonu’nun da işletme iznini almak zorundadır. Bu uygulama, en iyi söylemle, karalardaki alıcı terminallerin kuruluşunu zorlaştırdı ve pahalı hale getirdi. Doğu ve batı sahilindeki çoğu bölgede gerekli onaylar yalnızca, gerekli izinlerin sadece tesislerin eyalet ve federal yetki alanlarının dışındaki kıyı ötesi alanlarda kurulmasıyla alınabildiği Amerikan Sahil Güvenlik’ten alınabilmektedir. 

Sonuçta, LNG uygulamaları şimdiye kadar Kuzey Amerika’daki birkaç regazifikasyon terminaliyle sınırlı kaldı. Fakat bu terminallerin yaygınlaşacağının işaretleri görülmektedir.

Kıyı ötesi alıcı terminaller ya betondan yapılmış ve okyanus yüzeyine oturan yerçekimi temelli yapılar (Gravity Based Structures-GBS) ya da sabit yüzer gemiler olan yüzer regazifikasyon birimleri (Floating Regasification Units-FGU) olabilir. LNG kargo tankerleri, hatta verilmeden önce LNG’nin tekrar gazlaştırıldığı bir terminale boşaltım yapabilir.

Elastomerik Yalıtım Bütün Testlerden Başarıyla Geçmektedir

Krojenik LNG uygulamalarında seçilecek yalıtım malzemesi için göz önüne alınması zorunlu olan birkaç kilit faktör vardır. Geleneksel olarak bu uygulamalara yönelik seçimlerde yalnızca cam yünü veya poliüretan yalıtımlar düşünülmekteydi. Fakat yakın zamanda kapalı hücre elastomerik yalıtım ürünleri test edildi ve bu ürünlerin LNG projelerinin belirli alanlarında sorunları etkin biçimde çözdüğü görüldü.

Elastomerik köpükler genellikle -40 F’tan düşük sıcaklıklarda düşünülmektedir. Diğer yalıtım malzemeleri gibi elastomerik köpükler de bu sıcaklığın altında serttir ama kırılgan değildir. Elastomerik yalıtım 75 F sıcaklıkta 0.27 Btu-in/h/ft2’lik mükemmel sayılabilecek K-faktörü sunmaktadır ve bu değer LNG’nin kritik sıcaklığı olan -265 F’de 0.11 Btu-in/h/ft2 değerine gelir. Bu düşük K-faktörünün yararı daha az yalıtım gerektirmesidir. Elastomerik köpüğün termal iletkenliği düşüktür ve sistemin ömrü boyunca sabit kalır.

Krojenik uygulamalarda seçilmiş yalıtım malzemesinin su buharı iletimi (WVT) yoluyla oluşan su emilimine karşı dirençli olması hayati önemdedir. WVT’ye karşı direnç, yalıtımın altında oluşabilecek korozyonu önlemek ve malzemenin yalıtım özelliğini korumak için gereklidir. Su emilimi, yalıtım malzemesinin termal özelliğine çok çabuk zarar verir. WVT’ye karşı direncin önemi vurgulanmaktadır; çünkü LNG uygulamaları okyanusta veya okyanus yakınındaki nem oranı yüksek alanlarda gerçekleştirilmektedir. Elastomerik köpük, kapalı hücre yapısından dolayı, neme karşı çok yüksek dirence sahiptir, bu da onu LNG uygulamalarında çok iyi bir seçenek yapmaktadır. Elastomerik yalıtım sistemi içinde, nem difüzyonundan dolayı bilinen hiçbir fiziksel ve termal bozulma yoktur.

Bir LNG projesinin belirli bölümlerinde, tasarıma yönelik bir başka önemli tasarım seçim kriteri, yalıtım malzemesinin sıcaklık değişimi ve mekanik vibrasyona karşı direnç özelliğidir. Bunlar LNG kargo tankerleri ve alıcı terminal boru hatlarında bulunan tipik şartlardır. Fransa Montoire’deki Technip tarafından tasarlanan LNG regazifikasyon terminali, 18 inch’lik rıhtım boru hatlarında elastomerik köpük kullanacaktır.

Genel olarak yalıtımın kurulması, LNG terminalinin tamamlanması için projenin son aşamasıdır. Çünkü yalıtım, tanklar ve borulama sisteminin tümü tamamlandıktan sonra uygulanır. Elastomerik yalıtımın yararlarını gördüğümüz yer de burasıdır; çünkü elastomerik yalıtım ortam sıcaklıklarında esnektir ve uygulaması çok kolaydır. Tipik bir LNG terminali bu sistemle öncekine göre 1/6 ila 1/3 arasında bir zaman oranıyla yalıtılabilir, böylece terminal daha kısa sürede işletmeye alınabilir. Kapalı hücre elastomerik köpük yalıtım malzemesi, hassas ve kompleks buhar bariyerleri gerektirmez. Bu malzemeler toz ve lif barındırmaz, böylece özel ekipman ve koruyucu bezler kullanmak gerekmez. Elastomerik köpükler CFC ve HCFC içermezler, bu nedenle ozon tabakasına zarar verme potansiyeli sıfırdır. Bütün bu özellikler sağlık, emniyet ve çevre kriterlerini karşılamayı kolaylaştırır.

Elastomerik yalıtım, ideal olarak LNG kargo tankerlerinin üst boruları veya LNG alıcı terminalinin boşaltma transfer boru hatları için uygundur. Tipik bir boru hattı 2 inch kalınlıktaki 3 tane katmandan oluşan elastomerik bir yalıtımla izole edilir. Boru hattı krojenik sıcaklık seviyesine ulaştığında, ilk katman (2 inch kalınlıkta) yapıştırılmak yerine bantlanır ve %4 uzunluk fazlalığıyla yerleştirilir.

 
Daha sonra fiberglas, yalnızca köpükteki kasılmaları absorbe etmek için ilk katmandaki çıkıntılı yerlere preslenir. Alüminyum folyo, buhar bariyeri olarak değil köpüğün ilk ve ikinci katmanları arasındaki sürtünmeyi azaltmak için elastomerik köpüğün ilk katmanı üzerine sarılır; ikinci ve üçüncü katmanlar yapıştırıcıyla boylu boyunca ve çevresel olarak yapıştırılır.

Bir yalıtım sistemi yalnızca en zayıf bağlantısı kadar güçlüdür; bu nedenle boru destekleri, dirsekler, T parçalar, vanalar, flanşlar ve terminasyonların yalıtılması sistemin başarısı için hayati önemdedir. Elastomerik kapalı hücre köpük yalıtım ürünlerinin esnekliği, zor konfigürasyonların uygulanmasını kolaylaştırmaktadır. Küçük çaplı hatların elastomerik yalıtımla izole edilmesi de kolaydır; çünkü küçük boru çapları için yalıtımlar mevcuttur ve daha büyük çaplı borularda alttaki katman üzerine uydurularak veya elastomerik yalıtımla sarılarak son kalınlığa göre yerleştirilebilir. 90 F üzeri sıcaklıklarda çalışan paslanmaz çelik hatlarda, stresten dolayı oluşabilecek korozyon ve çatlak olasılığını yok etmek için halojensiz elastomerik köpük önerilmektedir. Bu durum, standart elastomerik köpüğün daha iyi işlediği LNG gibi krojenik uygulamalarda yaygın değildir.

Gelecek Parlak Görünüyor

Son yenilikler, fabrika uygulamalı giydirme elastomerik yalıtım sisteminin gelişimine yol verdi. Bu sistemler, hem kara hem de kıyı ötesi uygulamalar için uygun olan temel kapalı hücre elastomerik yalıtımın bütün önemli özelliklerini kaplama seçeneğiyle birleştirmiştir. Bu sistemler malzeme ihtiyacını azaltır ve kurulum için harcanan zamandan tasarruf edilmesini sağlar. Sonuç olarak, geleneksel yalıtım sistemine göre daha kısa kurulum süresi, daha düşük maliyet ve yüksek performans sunar. 

Fabrika uygulamalı esnek Hypalon CSM kaplama ile birleştirilmiş elastomerik esnek köpük izolasyonu gibi yeni teknolojilerin kullanımı, LNG ve diğer uygulamalarda yerini bulmaya başladı. Bu yeni uygulama geleneksel malzemelerle karşılaştırıldığında LNG yalıtım maliyetlerini önemli oranda azaltmanın yeni bir yoludur. Dünyamız için daha yeşil bir gelecek sağlayacak yeni ürünleri yaratabilen üretici ve distribütörler kazançlarını artırabileceklerdir.