Pompa geçmişini düşündüğümüzde, özellikle ilk zamanlarda insanların akışkanları öncelikle de suyu daha yüksek seviyelere taşımak için kullandıkları teknikleri hatırlamak gerekmektedir. Bu tekniklerle yerleşim yerlerinin ve kalelerin etrafındaki kanalları doldurmuşlar ve tarım alanlarını sulamışlardır.
Su taşımak için kullanılan ilk araç insan eli olmuş ve iki elin bir elden daha çok is yaptığı anlaşılmıştır. İlk çağlarda önce toprak kaplardan kovalar yapılmış ve bu da su değirmeninin keşfine doğru ilk adımlar olmuştur. Atalarımız, birden fazla kovayı bir zincire veya tekerleğe asıp, insan veya hayvanların enerjilerinden faydalanarak bu su değirmenine hareket verip suyu taşımışlardır. M.Ö 1000 yıllarında yapılan arkeolojik kazılarda hem Çin’de hem de Mısır’da bu çeşit kovalı konveyörlere rastlanmıştır. Aşağıdaki resim bir Çin su değirmeninin rekonstrüksiyonudur. Bu düzenekte toprak kovaların aşıldığı bir tekerlek, en üst noktaya geldiğinde suyu bir kanala aktarmaktadır.
Bu düzenekteki en ustaca geliştirme 1724’de Jacob Leupold (1674-1727) tarafından tekerleğe dirsekli borular takılarak tasarlanmıştır. Tekerleği döndürerek su, en üst noktaya kadar taşınmaktadır. Nehirdeki su akısı güç sağlayıcı olarak kullanılmıştır. Bu tasarımın en dikkat çekici özelliği dirsekli boruların seklinin günümüz santrifüj pompalarının tasarımlarına olan olağanüstü benzerliğidir.
Eski çağların büyük matematikçisi ve bilim adamı Arşimet (M.Ö. 287-212) kendi adı verilen ve borunun içinde bulunan sonsuz dişlinin dönerek suyu kaldırması prensibiyle çalışan bir vida tasarlamıştır. O zamanlar sızdırmazlık elemanları bilinmediğinden, transfer edilmesi istenen suyun bir kısmının geri kaçması önlenememiştir. Arşimet’in bu tasarımında, debiyle vidanın eğimi arasında bir ilişki vardır. Suyun daha yükseğe mi yoksa daha çok miktarda mı taşınması arasında seçim yapılabilmektedir. Vidanın eğimi dikleştikçe debi azalmakta, basma yüksekliği artmaktadır.
Bu çalışma sekli, günümüzün santrifüj pompalarının tasarımına dikkat çekici bir benzerlik göstermektedir. Debi-basma yüksekliği arasında aynı benzeşimler bulunmaktadır. Çeşitli tarihi kaynaklardan elde edilen bilgiler, Arşimet vidasının 37° ve 45° eğimlerde çalıştığını ve 10 m3/h debi, 2 – 6 m basma yüksekliği değerlerine kadar hidrolik kapasitelere ulaşabildiğini göstermektedir.
Atık Su Uzaklaştırma
Su temini her zaman insan yasamı için en temel gereksinim olsa da, atık su uzaklaştırma ancak uzunca bir süre sonra çoğunlukla da gecikmiş olarak zorunlu hale gelmiştir. Her nerede yerleşim yerleri, şehirler ve kasabalar kurulduysa rezervuar atıkları, pis su ve atık sular caddeleri, yolları ve diğer açık alanları kirletmiş, korkunç kokuların yanı sıra hastalıklara ve salgınlara neden olmuştur. Su kirliliği oluşmuş ve yeraltı suları içilemez hale gelmiştir.
İlk kanalizasyon sistemi M.Ö. 3000 ve 2000 yılları arasında Girit adasında bulunan Knossos Sarayı’nın altında kurulmuştur. Tuğla kaplama kanalları ve terrakotta (kil ve toprak karışımı) boruları yağmur suyu, kullanım suları ve atık suların uzaklaştırılmasında kullanılmıştır. Romalıların yaptıkları, kullanılan suyun şehir dışına aktarılmasını sağlayan ve Cloaca Maxima olarak adlandırılan kanalizasyon sistemi, inşaatından 25 yüzyıl sonra, bugünkü Roma’da halen kullanılmaktadır. Buradan gelen su Tiber nehrine akıtılmaktaydı (Almanya’da bulunan Köln şehrinde de Romalılar zamanında yapılmış kanalizasyon sistemleri mevcuttur ve bu yeraltı kanallarının içinde hala yürünebilmektedir).
Bunu takip eden binlerce yılda daha ileri bir teknik gelişme olmadığından, 19. yüzyılın sonlarına kadar arıtılmamış pis sular akarsulara, nehirlere, göllere ve denizlere akıtılıyordu. Endüstrileşme ve şehirlerin gelişmesiyle verimli atık su uzaklaştırma bir zorunluluk haline gelmiştir.
Almanya’daki ilk merkezi kanalizasyon ve atık su arıtma sistemi 1856’da Hamburg’da kurulmuştur. 90’ların sonunda, Almanya’daki birçok evin kanalizasyon sistemi foseptik ve drenaj çukurlarına boşaltılıyordu. Sonradan yasal kararlar ve bölgesel yönetmeliklerle bunların şehir kanalizasyon şebekesine bağlanması zorunluluğu getirildi.
Bugün, bütün evlerin drenajları direkt olarak şehir kanalizasyon şebekesine bağlanmaktadır. İmkanı olmayan yerlerde ise foseptik tahliye sistemleri veya basınçlı drenaj sistemleri kullanılmaktadır. Endüstriyel ve evsel atık sular geniş ölçüde kanalizasyon sistemlerine, bekletme havuzlarına, arıtma tesislerine, çökertme havuzlarına ve biyolojik veya kimyasal temizleme proses merkezlerine akıtılmaktadır. Arıtma işlemlerinden sonra suyun, doğal sirkülasyonuna dönmesi sağlanmıştır.
Atık su uzaklaştırmada kullanılan pompa ve pompa sistemlerinden örnek verecek olursak:
• Foseptik tahliye cihazları
• Dalgıç pompalar
• Atık su pompaları (bıçaklı veya bıçaksız)
• Drenaj pompaları
• Karıştırıcı pompalar
Isıtma Teknolojisi
Hypocaust ısıtma sistemleri
Romalılar zamanından kalma hypocaust adı verilen ısıtma sistemlerinin kalıntıları Almanya’da bulunmuştur. Bunlar yerden ısıtma sistemlerinin ilk örneklerini oluşturmaktadır. Zeminin altında bulunan sütunlarla desteklenmiş özel odacıklarda açık ocaktan gelen sıcak hava dolaştırılarak yerden ısıtma sağlanıyor ve gaz çıkısı duvar bacalarından dışarıya veriliyordu. Takip eden yüzyıllarda, özellikle kalelerde ve şatolarda, hypocaustlarla aynı şekilde açık ocakların bacaları direkt dışarı verilmiyor, bunun yerine sıcak duman ısıtma amaçlı olarak yasama alanlarında dolaştırılıyordu (ilk merkezi ısıtma sistemi sekli). Duvarlı tas odaların bir sistem ayırıcı olarak kullanılması o dönemin diğer bir buluşudur. Böylece ateşle ısıtılmış temiz hava, direkt olarak odalara yönlendirilebiliyordu.
Buharla ısıtma sistemleri
Buharla ısıtma sistemleri, 18. yy.’ın ikinci yarısında yaygın bir şekilde kullanıma giren buhar makinalarının yan ürünüydü. Buhar makinasında yoğuşmayan atık buhar, ısı eşanjörleriyle ofis ve yasama alanlarına veriliyordu. Buharla ısıtma sistemlerinin atık enerjisini kullanmanın başka bir yolu da türbinleri döndürmekti.
Doğal sirkülasyonlu ısıtma sistemi
Isıtma sistemlerindeki bir sonraki gelişme doğal sirkülasyonlu ısıtma sistemlerinin kullanılmasıydı. Bir odanın sıcaklığını 20°C’de tutabilmek için suyu 90°C’ye kadar (ki bu sıcaklık kaynama noktasının hemen altındadır) ısıtmanın yeterli olacağı tecrübeyle öğrenilmişti. Sıcak su çok büyük çaplardaki borulardan yukarıya doğru yükseliyordu. Sıcaklığın bir kısmını dışarıya veren sıcak su, kendi ağırlığıyla kazana dönerek, doğal bir sirkülasyon yapıyordu.
Gidiş ve dönüş sıcaklıklarında suyun özgül ağırlığının değişmesi ile oluşan basınç farkı doğal bir sirkülasyon sağlamaktaydı. 20. yy’ın baslarında, bu prensiple çalışan doğal sirkülasyonlu ısıtma sistemleri, günümüz binalarının sirkülasyon hızlandırıcı kullanılmış ısıtma devrelerine öncülük etmiştir. O günlerdeki elektrik motorlarının yapısal özellikleri hızlandırıcıların tahrikinde kullanılmaya uygun değildi. Bu tip motorlar su bazlı ısıtma sistemlerinde büyük kazalara neden olabiliyordu.
İlk ısıtma suyu sirkülasyon pompası
Swabian’lı (Stuttgart yakınları, Almanya) mühendis Gottlob Bauknecht kapalı tip elektrik motorlarını icat edinceye kadar sirkülasyon hızlandırıcılarını kullanmak mümkün değildi. Arkadaşı Westfalya’lı (Kuzey Ren Bölgesi) mühendis Wilhelm Opländer bu modeli geliştirerek 1929’da patent aldı.
Bir dirseğe monte edilen pervane tipindeki pompa çarkı, sızdırmazlığı sağlanmış ve elektrik motoru tarafından tahrik edilen bir mil vasıtasıyla döndürülüyordu. Pompaların su taşıyıcı olarak bilinmesinden dolayı hiç kimsenin aklına sirkülasyon hızlandırıcılar için “pompa” terimini kullanmak gelmiyordu. 1955’lere kadar bu sirkülasyon hızlandırıcılar kullanıldı, hatta bu sayede su sıcaklığı daha da düşürüldü. Günümüzde düşük su sıcaklıklarında çalışan modern ısıtma sistemleri kullanılmaktadır. Isıtma sistemlerinin kalbi olan sirkülasyon pompası olmasaydı, ısıtma sistemleri teknolojisinden söz etmek mümkün olamazdı.
Kaynak: WİLO