Hidrolik Sistemlerde Kavitasyon Nasıl Oluşur? Nedenleri, Sonuçları ve Çözüm Yöntemleri (Kapsamlı Rehber)

Hidrolik sistemlerde karşılaşılan en tehlikeli problemlerin başında kavitasyon gelir. Kavitasyon, pompa başta olmak üzere valflerde, boru hatlarında, hidrolik motorlarda ve neredeyse tüm akışkan yollarında meydana gelebilen, sessizce fakat hızlı bir şekilde büyük hasarlara yol açan bir olaydır.

Bu makalede kavitasyonun:

• nasıl oluştuğunu,
• fiziksel olarak hangi koşullarda ortaya çıktığını,
• pompalara ve hidrolik devrelere nasıl zarar verdiğini,
• neden bir “vakum” sorunu olduğunu,
• belirtilerinin neler olduğunu,
• mühendislik açısından kalıcı çözüm yöntemlerini

son derece kapsamlı ve anlaşılır bir dille açıklıyoruz.

1. Kavitasyon Nedir? Teknik Tanım

Kavitasyon, bir hidrolik akışkanın yerel basıncının buharlaşma basıncının altına düşmesi sonucu oluşan buhar kabarcıklarının, basınç tekrar yükseldiğinde şiddetle çökmesi olayıdır.

Bu süreç üç aşamalıdır:

1. Düşük basınç alanı oluşur (pompa girişinde, dar kesitlerde, yüksek hız bölgelerinde)
2. Hidrolik yağ buharlaşır, mikro kabarcıklar oluşur.
3. Kabarcıklar yüksek basınç bölgesine taşınınca ani çöküş (implosion) gerçekleşir.

Bu çöküşler metal yüzeylerde:

• çukurlar (pitting)
• yüzey erozyonu
• yüzey sertliğinin bozulması
• titreşim
• gürültü
• performans kaybı

gibi hasarlara sebep olur.

2. Kavitasyonun Oluşması İçin Gerekli Şartlar

Kavitasyonun oluşması için iki temel şart vardır:

2.1. Buharlaşma Basıncının Altına Düşen Yerel Basınç

Hidrolik yağın buharlaşma basıncı çalışma sıcaklığına göre değişir. Örneğin:

• 40°C’de hidrolik yağ ≈ 0.03 bar abs civarında buharlaşmaya başlar.
• Bu değerin altına düşen bölgelerde kabarcıklar oluşur.

Demek ki çok küçük bir vakum bile kavitasyonu tetikleyebilir.

Pompa girişinde sadece:

–0.1 ila –0.3 bar g

aralığında bir düşüş bile kavitasyon için yeterlidir.

2.2. Yüksek Hız / Akış Daralması

Boru çapının daraldığı veya debinin arttığı bölgelerde hız artar.
Bernoulli prensibine göre hız arttığında basınç düşer.

Üç kritik bölge:

• Pompa giriş portu
• Emme hattı dirsekleri
• Boru daralmaları / filtre girişleri

3. Kavitasyon Neden Olur? (En Sık Görülen 10 Sebep)

Aşağıda sahada en sık karşılaşılan nedenleri sıralıyoruz.

Bu liste, mobil makinelerden industrial hidrolik ünite sistemlerine kadar her uygulama için geçerlidir.

3.1. Pompa girişinde negatif basınç

Emme hattının doğru tasarlanmaması veya tıkanması sonucu oluşur.

3.2. Küçük çaplı emme hattı

Debi arttıkça hız yükselir ve basınç düşer.

3.3. Tıkanmış hidrolik yağ filtresi

Özellikle emme hattı filtreleri kavitasyonun ana tetikleyicisidir.

3.4. Tank nefesliğinin tıkalı olması

Tank içi vakum oluşur → pompa yağ çekemez.

3.5. Yağ seviyesinin düşük olması

Pompa havayı çeker, kabarcık oluşur.

3.6. Yüksek yağ viskozitesi

Soğuk havalarda yağ kalınlaşır → akış yavaşlar → kavitasyon.

3.7. Pompa devrinin yüksek olması

Tavsiye edilen rpm'in üzerine çıkıldığında emiş mümkün olmaz.

3.8. Uzun emme hattı

Mesafe arttıkça sürtünme kayıpları büyür ve basınç düşer.

3.9. Boru içinde hava sızıntısı

Emme hattına mikroskobik hava girişleri kavitasyon yaratır.

3.10. Aşırı sıcak çalışma (yağın çok incelmesi)

Sıcak yağ daha kolay buharlaşır → kabarcık oluşumu artar.

4. Kavitasyonun Belirtileri Nelerdir?

Sahada çalışan bir teknisyen veya mühendis için kavitasyonu anlamanın 7 temel işareti vardır:

4.1. Çekiç sesi / metal vuruntu sesi

Pompanın “çak çak çak” şeklinde vurmalı çalışması.

4.2. Titreşim artışı

Özellikle pistonlu pompaların gövdesinde hissedilir.

4.3. Debi düşüklüğü

Sistem performansı zayıflar.

4.4. Yağ sıcaklığında artış

Kavitasyon verimi düşürdüğü için ısınma hızlanır.

4.5. Yağ köpürmesi

Kabarcık oluşumu tankta köpük yaratır.

4.6. Pompa sesinin tizleşmesi

Pompa “ince, ıslık benzeri” bir ses çıkarır.

4.7. Valflerde düzensiz çalışma

Basınç-tepki gecikmeleri oluşur.

5. Kavitasyonun Sonuçları: Pompa Neden Mahvolur?

Kavitasyon çok hızlı bir şekilde ciddi hasarlara yol açabilen bir olaydır.

Aşağıdaki zararlar en yaygın olanlardır:

5.1. Metal yüzey erozyonu

Kabarcık çöküşü sırasında oluşan basınç:

1000 bar’a kadar çıkabilir.

Bu değer hidrolik sistemin nominal basıncının çok üzerindedir ve metal yüzeyleri “kumlanmış” gibi aşındırır.

5.2. Rotorda çatlama / yüzey bozulması

Pistonlu ve dişli pompaların rotorlarında çukurlaşma meydana gelir.

5.3. Verim kaybı

Pompa teorik debiyi üretemez hale gelir.

5.4. Sıcaklık artışı

Enerji kaybı ısıya dönüşür.

5.5. Komple pompa arızası

Uzun süre devam eden kavitasyon pompayı birkaç saat içinde bile kullanılamaz hale getirebilir.

6. Kavitasyonun Önlenmesi: Mühendislik Çözümleri

Kavitasyon engel olunabilir bir sorundur.
Doğru mühendislik uygulamaları ile tamamen önlenebilir.

Aşağıdaki yöntemler saha uygulamalarının tamamını kapsar.

6.1. Pompa girişinde basıncı artırmak

En önemli yöntem budur.

✔ Emme hattını kısa tut

✔ Boru çapını büyüt

✔ Gerekirse boruyu bir kademe daha geniş seç

✔ Yavaş dönüşlü bağlantılar kullan (90° dirsekten kaçın)

✔ Emme hattı filtresi kullanma (gerekirse tank çıkışına al)

6.2. Tank seviyesini doğru ayarlamak

Pompa giriş portu her zaman:

• yağ seviyesinin altında olmalıdır
• tank aerodinamiği düzgün tasarlanmalıdır

6.3. Tank nefesliğini kontrol etmek

Tıkalı nefeslik → tank içi vakum → kavitasyon

Çözüm:

• desiccant breather
• yüksek debili nefeslik
• düzenli bakım

6.4. Uygun viskozite seçimi

Hidrolik yağ, çalışma sıcaklığına uygun seçilmelidir.

• Soğuk = yüksek viskozite
• Sıcak = düşük viskozite

ISO VG değeri çalışma şartına göre belirlenmelidir.

6.5. Pompa devrini düşürmek

Pompa maksimum emiş performansını belirleyen NPSH değerinin altına düşmemek gerekir.

6.6. Hava sızıntılarını engellemek

Emme hattında:

• keçe
• flanş
• bağlantı noktaları

mikroskobik hava girişine bile izin vermemelidir.

7. Kavitasyon Testi Nasıl Yapılır? (Profesyonel Yaklaşım)

Kavitasyonun varlığını doğrulamak için 3 yöntem kullanılır.

7.1 Basınç sensörü ile giriş vakumu ölçümü

Pompa giriş hattına bir vakum manometresi bağlanır.

• –0.1 ila –0.3 bar g → risk
• –0.3 ila –0.6 bar g → ciddi risk
• –0.6 ila –1.0 bar g → kesin kavitasyon

7.2 Termal kamera ile sıcaklık kontrolü

Pompa gövdesindeki lokal aşırı ısınma → kavitasyon belirtisi.

7.3 Ses analiz sensörü

Titreşim grafiği kavitasyon karakteristiği verir.

8. Sonuç: Kavitasyon, Hidrolik Sistemlerin Sessiz Katilidir

Kavitasyon:

• pompaları hızla aşındıran
• verimi düşüren
• sistem sıcaklığını artıran
• ciddi maliyetlere yol açan
• fakat önlenebilir bir problemdir.

Bu makalenin özeti:

Kavitasyonun ana nedeni, pompa girişinde oluşan vakumdur.
Ana çözüm ise pompa giriş basıncını artırmaktır.

Sancoqhub teknik içerik serisinde kavitasyonun özel türleri, pistonlu pompalar için ayrı analiz ve vakum hesaplama yöntemleri gibi ek makaleler de yayınlayacağız.