LATERAL BORU ÇAPININ SEÇİLMESİ

1. LATERAL BORU ÇAPININ SEÇİLMESİ

2. Lateral boru hattı boyunca başlık basınçları, hattaki yük kayıpları ve kot farkları nedeniyle bir miktar farklılık gösterir. Eğimsiz bir lateralde başlık basınçlarındaki değişim şekilde görülmektedir. Yağmurlama başlıklarının debisi meme kesit alanı ve başlık basıncının bir işlevi olan eşitliğiyle ile belirlenebilir. q = Başlık debisi, m3/h, A = Meme kesit alanı, m2, C = Başlık yapım biçimine bağlı katsayı (0,85 – 0,95), g = Yerçekimi ivmesi, m/s2 ve h = Başlık basıncı, m dir.

3. Lateral boyunca elde edilen bu basınç azalması aynı şekilde debilerde de bir azalmaya yol açacak ve lateral boyunca elde edilen dağılım yeknesaklığı olumsuz bir şekilde etkilenecektir. Bu olumsuzluğun belirli bir sınırı aşmaması gerekir. Lateral boyunca oluşacak eş su dağılımının belirlenmesinde eşitliği kullanılır. Buna Christiansen eş su dağılım eşitliği denir. Eşitlikte; Cu = Christiansen eşdağılım katsayısı, %, Δq = Lateral boyunca başlık debilerinin ortalamadan olan mutlak sapmalarının ortalaması ve q = Ortalama başlık debisi

4. Yağmurlama sulama sistemlerinde lateral boyunca eş su dağılımının yeterli düzeyde sağlanabilmesi için Cu ≥ 97 olmalıdır.

5. Projelemede Cu değerleri daha önce verilen eşitlik yardımıyla hesaplanabileceği gibi Şekil 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30’ da verilen nomogramlar yardımıyla kolaylıkla bulunabilir. Bu grafiklerde; hL = Lateral boyunca uç başlıklar arasında oluşan yük kayıpları, m, ho = İşletme basıncı, m, hg = Lateral boyunca uç başlıklar arasında eğim nedeniyle oluşan yükseklik farkı, m, n = Lateral üzerindeki başlık sayısı, adet, S2 = Başlık aralığı, m, qL = Lateral giriş debisi, m3/h ve q0 = İşletme basıncındaki başlık debisi, m3/h değerlerini göstermektedir.

6. Bu grafikleri kullanarak lateral boru çapının bulunması için sırasıyla şu işlemler yapılır. 1. (n-1)S2/h0 boyutsuz parametresi ile lateral eğimi hesaplanır.

7. 2. Grafiğin sol üst bölümünde yer alan (apsisinde) (n-1)xS2/ho boyutsuz parametresinden yukarıya doğru bir dik çıkılır ve bu dikin grafiğin sol üst tarafında yer alan QL çizgisini kesmesi sağlanır. Kesim noktasından sağa doğru paralel çizilir.

8. 3. Grafiğin sağ alt tarafındaki ordinatta yer alan (n-1)xS2/ho boyusuz parametresinden sağa doğru bir paralel çizilir. Paralelin lateral eğimini kestiği noktadan yukarıya doğru bir dik çıkılır.

9. 4.Grafiğin sağ üst bölümünde 2. aşamada çizilen paralel ile 3. aşamada çizilen dikin kesim noktası Cu eş dağılım katsayısını vermektedir. Cu≥97 ise kullanılan grafiğin bir başka deyişle boru çapının uygun olduğuna karar verilir. Aksi taktirde bir üst çapa sahip grafiğe geçilir. Grafiklerin sağ üst bölümlerinde aşağı eğimler için düz, bayır yukarı eğimler için kesikli çizgilerden yararlanılır. Cu

10. 5. Uç başlıklar arasındaki toplam yük kayıpları 2.aşamada üst bölümde çizilen paralelin ordinatı kestiği noktada yer alan hL/h0 boyutsuz parametreden yararlanılır. Lateral boru çapı saptandıktan sonra lateral başlangıcındaki başlık basıncı ve lateral başlangıcındaki başlık basıncı ve lateral giriş basıncı aşağıda verilen eşitlikler yardımıyla hesaplanabilir. Bu eşitliklerde; hn = Lateral başlangıcındaki başlık basıncı, m, ho = İşletme basıncı, m, E0 = Boyutsuz yük kayıpları parametresi, m, hL = Uç başlıklar arasında oluşan yük kayıpları, m, hg = Uç başlıklar arasındaki yükseklik farkı, m, J = Yükseltici boyu (başlıkların arazi yüzeyinden olan yüksekliği), m, ΔhL = Lateralin bağlandığı vana ile başlık arasındaki yük kayıpları, m, Δhg = Lateralin bağlandığı vana ile başlık arasındaki yükseklik farkı, m ve h = Lateral giriş basıncı, m dir.

13. LATERAL BORU ÇAPININ SEÇİLMESİ • Şekil 23’deki tarla parselinde 1. gündeki konumda 1 nolu lateralin çapının, lateral giriş basıncının ve ana boru hattında istenen basıncın bulunması istenmektedir. Gerekli veriler 2 no’lu yağmurlama başlığına ilişkin verilerdir. • h0 = 25 m • q= 1.23 m3/h • n = 15 adet • j = 0.60 m (Yükseltici boyu) • S1xS2 = 18x12 m • QL = 18.5 m3/h • Lateraller alüminyum borulardan oluşturulacaktır.

14. 100 350 m 1 8 1 E 2 7 9 9 3 6 4 5 D 5 4 6 3 7 2 9 8 C 8 1 250 m 3 9 10 1 0 9 B 1 8 2 2 7 3 6 A 4 5 9 7 96 1/2000 100 m P AKARSU 9 5

15. I. Aşama • (n – 1)S2 / h0 boyutuz parametresi hesaplanır.

16. 2. Aşama 100.00 • Uç başlıklar arasındaki lateral eğimi hesaplanır. 99.20 99.80 6 m 15 1 2 18 m 99.00 98.80 Vana (Eğim bayır yukarı) 98.00

17. 100 350 m 1 8 1 E 2 7 9 9 3 6 4 5 D 5 4 6 3 7 2 9 8 C 8 1 250 m 3 9 10 1 0 9 B 1 8 2 2 7 3 6 A 4 5 9 7 96 1/2000 100 m P AKARSU 9 5

18. 3. Aşama • Lateral boru çapı saptanır. Şekil 24 Cu = 95.6 < 97 UYGUN DEĞİL Şekil 25 Cu = 99.2 ≥ 97 UYGUN Bayır yukarı Alüminyum boru Lateraller 75 mm dış çaplı 6 atm işletme basınçlı alüminyum borulardan oluşturulacaktır. Grafikten

19. Cu = 95.6 < 97 UYGUN DEĞİL

20. Cu = 99.2 > 97 UYGUN

21. 4. Aşama • Lateral başlangıcındaki başlık basıncı hesaplanır. n = 15 E0 = 0.285 Şekil 31 m ( Bayır yukarı )

22. Şekil 31. Yağmurlama laterallerinde E0 boyutsuz parametresi

24. 5. Aşama • Lateral giriş basıncı hesaplanır. Şekil 32 (Bayır yukarı)

25. Şekil 32. Alüminyum ve PVC lateral borularda yük kayıpları

26. Şekil 32. Alüminyum ve PVC lateral borularda yük kayıpları

27. 6. Aşama • Ana boru hattında istenen basınç bulunur. hfy, H değeri 5 in katları olacak şekilde ayarlanır.

28. EKONOMİK ANA BORU HATTININ SEÇİLMESİŞekil 23’ de verilen tarla parselinde mevcut ana boru hattı dikkate alınarak işlemler yapılacaktır. Söz konusu veriler şöyledir. • Sulanacak alan: A = 87.5 da • Yıllık toplam sulama suyu ihtiyacı: d = 611.3 mm • Ana boru hattında istenen basınç: H = 30 m • Ana boru hattı sert PVC (gömülü) borulardan oluşturulacaktır. • Kuyu dinamik yüksekliği: hde = 6 m • Sistemde diesel motorlu pompa kullanılacaktır.

29. Yağmurlama sulama sistemlerinde ana boru hattı ile pompa birimi birlikte düşünüldüğünde, birinin maliyeti düştüğünde diğerininki artar. Örneğin, ana boru hattı çapı artar ise boru hattının ilk yatırım masrafı da artar. Ancak, borudaki yük kayıpları dolayısıyla gerekli pompa gücü azalacağından pompanın ilk yatırım masrafları ve işletme giderleri dolayısıyla pompa masrafları azalır. Ana boru hattı çapının saptanmasında temel ilke ana boru hattı ve pompa biriminin toplam masraflarını minimize eden ve ana boru hattındaki akış hızını 0,5 – 2 m/s arasında sağlayan boru çapını seçmektir. Bu amaçla bir çok yöntem geliştirilmiştir. Ancak projelemede çözüm kolalığı ve elle uygulanabilme özelliği yanında oldukça sağlıklı sonuçlar vermesi nedeniyle KELLER yöntemi yaygın olarak kullanılmaktadır. Yöntemin esası ana boru hattında yapılacak çap değişikliğinde ortaya çıkacak maliyet artışının (ya da azalışının) pompa biriminde ortaya çıkacak maliyet azalışına (ya da artışına) eşit olduğu kritik debi değerlerini saptamak ve bu debi değerlerinden faydalanılarak, ekonomik boru çaplarının eldesini sağlamaktır.

30. 100 350 m 1 8 1 E 2 7 9 9 3 6 4 5 D 5 4 6 3 7 2 9 8 C 8 1 250 m 3 9 10 1 0 9 B 1 8 2 2 7 3 6 A 4 5 9 7 96 1/2000 100 m P AKARSU 9 5

31. 100 350 m 1 8 1 E 98.80 2 7 9 9 3 6 4 5 D 5 4 98.00 6 3 7 2 9 8 C 8 1 250 m 3 9 10 1 0 9 B 1 8 2 2 96.50 7 3 6 A 4 5 9 7 96 1/2000 95.20 100 m P AKARSU 9 5

32. E 98.80 54 m 5.1 L / s D 98.00 108 m 10.3 L / s 96.50 B 162 m 15.4 L / s P 95.20 1. Aşama • Pompanın yıllık çalışma süresi hesaplanır. Bulunan değer bir üst 100 ün katına yuvarlatılır.

33. 2. Aşama • Pompa biriminin fren gücü – saat (fBG – h) başına toplam masrafları hesaplanır. a)Pompa biriminin frengücü (fBG) başına düşen tesis masrafı bulunur. fBG= Fren gücü, BG, Q=Sistem debisi, L/s, np = Pompa randımanı, %, Hm=Manometrik yükseklik, m, hf = Ana boru hattında oluşan yük kayıpları, m, hde = Dinamik emme yüksekliği, m, hg = Pompa ile basma noktası arasındaki yükseklik farkı (statik basma yüksekliği), m, H = Ana boru hattında istenen basınç yükü, m dir.

34. olarak kabul edilir. Hm = 44.46 m Q = 15.4 L / s

35. b)Pompa biriminin frengücü – yıl (fBG – yıl) başına düşen sabit masrafları hesaplanır. AF = Amortisman faktörü, İ = Faiz oranı, % ve n = Servis ömrü, yıl dır.

36. Pompa biriminin fren – gücü yıl başına düşen sabit masrafları; (2a) x AF = 153,85 x 0.135759 = 20.89 TL / fBG – yıl

37. c)Pompa biriminin frengücü – saat (fBG-h) başına düşen sabit masrafları hesaplanır.

38. d)Pompa biriminin frengücü – saat (fBG – h) başına düşen enerji masrafları hesaplanır. Elektrikli pompalar için; EM = 0.736 Pe Diesel motorlu pompalar için; EM = 0.270 P EM = Pompa biriminin frengücü – saat başına düşen enerji masrafı, TL/ fBG – h Pe = Elektrik enerjisi fiyatı, TL / kW – h ve P = Yakıt fiyatı, TL / L EM = 0.270 P = 0.270 x 3.80 = 1.03 TL / fBG – h

39. e)Pompa biriminin frengücü – saat (fBG – h) başına düşen bakım masrafları hesaplanır. Elektrik motorlu pompalarda bakım masrafları ihmal edilir. Diesel motorlu pompalarda ise enerji masraflarının % 40 ı alınır. BM = 0.40EM (Diesel) = 0.40 x 1.03 = 0.41 TL / fBG – h

40. f)Pompa biriminin frengücü – saat (fBG – h) başına düşen toplam masrafları hesaplanır. (2c) + (2d) + (2e) = 0,021 + 1.03 + 0,41 = 1,461 TL / fBG – h

41. 3. Aşama Pompa biriminin frengücü – yıl (fBG – yıl) başına toplam masrafları hesaplanır. (2f) x (1) = 1,461 x 1000 = 1461 TL / fBG – yıl

42. 4. Aşama Pompa biriminin hidrolik güç – yıl (hBG – yıl) başına toplam masrafları hesaplanır.

43. Hazen – Williams C sürtünme katsayıları

44. 5. Aşama 70 100 150 175 125 390 680 1115 1460 2280 820 290 435 345 35 35 35 35 10 10 10 10 0.103691 0.103691 0.103691 0.103691 30,1 45.1 35.8 85.0 0.014 0.022 0.017 0.041 0. 07 0.08 0.11 0,20 4.5 0.8 4.0 10.8 I I I D - E P - B B - D

45. Ana boru hatlarında kullanılması öngörülen boru iç çapları yazılır. Ana boru hattında kullanılacak minimum çap lateral boru çapından küçük olmaz. En büyük çap ise, ana boru hattındaki akış hızının 0.5 m /s’nin altına düşürmeyecek çap olmalıdır. • Seçenek her boru iç çapı için 100 m uzunluğunun maliyetleri yazılır. Bu amaçla her çap için birim uzunluktaki 1. keşif özeti çıkarılır. Tasarım aşamasında 1. keşif özetlerinin kullanılması yeterli olur. • Ardışık boru çapları arasındaki maliyet yazılır. • Boru hattı servis ömrü yazılır. Gömülü sert PVC borular için bu değer 35 yıldır. • Faiz oranı yazılır. • Eşitlikten yararlanarak amortisman faktörü hesaplanır. • Ardışık boru çapları arasındaki yıllık maliyet farkları hesaplanır. Bu amaçla (5c) aşamasındaki değerler amortisman faktörü ile çarpılır.

46. Bir sonraki boru çapının ekonomik olabilmesi için tasarrufu gereken hidrolik güç değerleri hesaplanır. Örneğin, ana boru hattının herhangi bir bölümünde 100 m boru uzunluğunda boru iç çapı 70 ‘mm den 100 mm ’ye arttırıldığında pompa biriminde en az 0.014 BG azalma ile yapılan iş ekonomik olur. I. Bir sonraki boru çapının ekonomik olabilmesi için tasarrufu gereken yük kayıpları değerleri hesaplanır. j. Ana boru hattında boru çapının bir sonraki geniş boru çapına arttırılması koşulunda oluşan maliyet artışının pompa biriminde sağlanan maliyet azalmasına eşit olduğu kritik debi değerleri bulunur. Bu amaçla Şekli 33’ de verilen yük kayıpları diyagramından yararlanır. Anılan diyagram C=100 için hazırlanmıştır. Farklı C değerlerine sahip borulardaki yük kayıplarını belirlemek için elde edilen değerler Çizelgenin sol üst köşesinde bulunan k katsayıları ile düzeltilmelidir. Farklı boru cinsleri için C katsayıları aşağıdaki Çizelgede verilmiştir. Örneğin 40 L/s su ileten 200 mm dış çaplı A.Ç.B da yük kayıplarını bulabilmek için Şekil 33. de Q = 40L/s değerinden çıkılan dikin D = 200 mm düz çizgisini kestiği noktadan sola gidilerek yük kaybı hf = 2.65 m /100m bulunur. Bu değer c = 100 içindir. AÇB de c = 130 olduğunda yukarıdaki çizelgede k = 0.615 ile düzeltilir.

47. hf = 0.615x 2.65 =1.63 olarak bulunur. Kesikli çizgiler ardışık boru çapları arasındaki yük kayıpları hesabında kullanılır. Çizelgedeki kritik debi değerlerinin tespiti ise: Örneğimize göre 70-100 mm boru çapları için yük kayıpları farkı (5i aşamasında) 0.07 m /100m bulunmuştur. Bu değer c = 140 olan PVC borular içindir. Şekil 33 deki diyagram c = 100 için hazırlandığından bu değeri 0.536 ya bölmek gerekir. 0.07/0.536 = 0.13 olarak bulunur ve diyagramın solunda 0.13 m/100m değerinden çizilen yatay doğrunun 70-100 mm kesik çizgisini kestiği noktadan aşağıya inilerek apsiste okunan 0.8 L/s değeri aranan kritik debidir.

48. k) Ana boru hattında farklı bölümlerin çapları hesaplanır. Boru hattının farklı bölümlerinde iletilen debi değerleri çizelgedeki hangi kritik debi değerleri arasında kalıyor ise oralara yerleştirilir. Örneğimizde, ana boru hattının D-E ve B-D boru bölümlerinde iletilen debiler sırasıyla 5.1 ve 10.3 L/s olduğundan anılan güzergahtaki boru iç çapımız 150 mm olacaktır. P-B hattı ise 175 mm iç çaplı olacaktır. Tüm çaplarda ortalama akış hızı 0.5-2.0 m/s arasında olmalıdır..

50. Pompa biriminin seçilmesi P-B 162 15.4 175 200 0.64 0,43 B-D 108 10.3 150 175 0,58 0,25 D-E 54 5.1 150 175 0.53 0.26 TOPLAM 0.94 Pompa biriminin seçilmesi Hm = hde± hg + hf + H =6.00 + 3.60 + 0.94 + 30.00 = 40.54 m ≈ 41 m Sonuçta Q = 15.4 L / s, Hm=41 m olan diesel motorlu santrifuj tipi pompa seçmek gerekir.