2 Nisan 2017 Pazar

Yağmurlama ve Damla Sulama Hesabı

·      Arkadaşlar merhaba, bugün size sınav öncesi yaptığımız son ödevin açıklamasını anlatacağım. Öncesinde ise sınıf çalışmalarımızda gelen soruları bir kez daha burada açıklamayı düşündüm. Çalışmalara gelemeyenler de belki aynı sorunlarla karşılaşmıştır ve bunu kafanızda iyice oturtamazsanız hesaplamalarınız en başından yanlış olur. Gelen sorular uzunluk ve hacim ölçü birimleri ile ilgili.
       
      Şimdi, hocanın sınavda verdiği kağıt bizim çizim yapmamıza uygun olabilir ya da olmayabilir. Uygunsa zaten problem yoktur, ama uygun değilse onu başka bir ölçekte çizerek göstermemizi isteyebilir. Ya da biz kendimi daha iyi ifade edebilmek için daha anlaşılır bir ölçekte göstermek isteyebiliriz. 

      Diyelim ölçeği 1/1000 olan bir sınav kağıdı verdi ve damla sulama yapılacak yerde 1m x 60m olan bir çiçek refüj alanı verdi. Bu alanı 1/1000 ölçeğinde çizerek emitörleri nasıl yerleştirdiğimizi göstermek oldukça zor olur. Bizden bu alanı 1/100 ölçeğinde çizmemizi isteyebilir ya da biz iyi gösterebilmek adına çizmek isteyebiliriz. O halde, arkadaşlar gerçekte 1 metre olan bir yer, 1/1000'de kaçtır? Bunu hala yapamayan arkadaşlar için, işlem çok basit:

               1'de (gerçekte)                 1 metre ise,
               1/1000'de (ölçekte)                  x
               _______________________________
                 1m x 1/1000 /  1(gerçek) = 0.001 metredir. Kağıda cm cinsinden yazdığımız için bir de bunu cm'ye çevirmemiz gerekiyor: 

               1 metre            100 cm ise,
               0.001 metre           x
              _______________________
                0.001m x 100cm / 1 = 0.1 cm'dir. Yani 1/1000 ölçeğinde 1 metrelik alanı göstermek oldukça zor. O yüzden gerçekte 1 metre olan alanı bir de 1/100 ölçeğinde göstermeye çalışalım:

               1'de (gerçekte)       1 metre ise,
               1/100'de (ölçekte)        x
               ___________________________
                1/100 x 1m /1 = 0.01 metredir. Kağıda hep cm cinsinden yazabildiğimiz için bunu da cm'ye çevirelim:
  
                1 metre           100 cm ise,
                0.01 m                x
               ______________________
                  0.01 x 100 / 1 = 1 cm'dir. 

                
              En basit şekilde bunu anlatmaya çalıştım, umarım anlaşılabilir olmuştur. Bu sulama dersi dışında da projelerinizde de bunun faydasını göreceksiniz çünkü herkes ezbere yapmaya alıştı, bu yanlış bir şey.
            
              Ölçü birimleri ile ilgili söylemek istediğim ikinci şey de hacim hesabıdır.  
Hacim hesaplarken bir alana ve yüksekliğe ihtiyacımız olur ve bunu Hacim = Taban Alanı x Yükseklik diye ifade ederiz.
     
           Deponun hacimini hesaplarken genelde yükseliği 2 metre alırız (bu değişebilir ama genelde 2 m deriz.) Ve yükseklik yukarıdaki şekilde gördüğünüz üzere b harfidir. Taban alanı ise c x a'dır. a, b ve harflerinin her biri ayrı ayrı yazılırken metre cinsinden yazılır, ama taban alanı deyince m2 şeklinde ifade edilir. Yükseklik de hesaba katılınca (b) o zaman hacmini ifade etmiş oluruz ve bu da m3 olarak yazılır. Depo hacmi bölümünde hesabı yapacağız. 

              Üçüncü nokta da m3/saatten litre/dakikaya çevirmek. Arkadaşlar ne yazık ki bunu da ezbere yapanların karıştırdığını gördüm. Şöyle aklınızda kalsın; 1 m3= 1000 litredir. Ve herkes biliyor ki, 1 saat = 60 dakikadır. O halde birimi m3/saat olan bir şeyi lt/dk'ya çevirmek için 1000 ile çarpıp 60'a bölmemiz gerekiyor. 
        
             Dördüncü ve son nokta da, geçen günkü çalışmamızda, "Rain Bird kataloglarına baktığımda yarıçapını seçtiğim bir başlığın debisine ve yağmurlama hızına bakarken hangisi ne oluyordu, hep karıştırıyorum." diye bir soru geldi. 

             Bunun da açıklaması, aklınızda iyice kalması için, m3 her zaman size hacmi, yani toplam su miktarını, yani debiyi çağrıştırsın. mm/saat ise size hızı çağrıştırsın; bir saatte şu kadar litre su atıyor şeklinde. Bu arada mm demek lt demek aynı zamanda.   
                                                      



  Öncelikle nereler yağmurlama sulama, nereler damla sulama buna karar veriyoruz:

    Arazi çok büyük bir alan olduğu için çim alan döner başlıklı yağmurlama sulama ile sulanacaktır.

 Çalı, çiçek ve ağaçların olduğu alanlar damla sulama yöntemi ile sulanacaktır. (Eğer çiçek tarhı çim alanın içinde olsaydı orası için ayrı bir sulama sistemi kurmamıza gerek yoktu)

1.)YAĞMURLAMA SULAMA YAPILACAK ÇİM ALANIN HESABI:

·    Arazi %10-12 eğimli olduğu için ve seksiyonlar arası %20’lik basınç farkını ayarlayabilmek için yüksek basınçla çalışan başlıklar seçilmelidir.

·       Rain Bird 5000-MPR-35 serisi nozullar uygun görülmüştür:

Basınç: 4.5 atm 
(Yukarıda bahsettiğim gibi katalogta yarıçapı 10.7 metre olan birden fazla nozul var ama ben özellikle 4.5 atm olanını seçtim. Nedeni, eğim farkından dolayı sistemin rahatça çalışmasını sağlayabilmek.)

Yarıçap: 10.7 m

Debi: 2.09 m3/saat (2.09x1000/60= yaklaşık olarak 34 lt/dk.)
360˚lik başlıkların debisi 34 lt/dk,
270˚lik başlıkların debisi 25.5 lt/dk,
180˚lik başlıkların debisi 17 lt/dk,
90˚lik başlıkların debisi 8.5 lt/dk’dır.   

Yağmurlama hızı: 18.3 mm/saat



·       SULAMA İHTİYACI:

En sıcak ayın su açığı: 80 mm/ay,

Toprak türü: Balçıklı Kum toprağı

Arazi eğimi: % 10-12 
(Hoca eğer eğimi vermezse, Eğim (%) = yükselik x 100 / yatay uzunluk'tur.)

Serin iklim çimlerinin haftalık su ihtiyacı: 50 mm/hafta 
(Eğer sıcak iklim çimi kullansaydık 38 mm/hafta diyecektik.)



Tablo 4.1’e göre infiltrasyon kapasitesi: 14 mm/saat 
(Azar azar sulama yapılmalı)

80/4=20 mm/hafta, 20+50=70 mm/hafta, 70/14=5 
(5 gün yerine her gün sulama yapılmalıdır.)



70/7=10 mm/gün 
(Tablo 4.2’ye göre 15 cm derinliğindeki kumlu toprağın su tutma kapasitesi 10.2’dir ve 10 mm/gün kullanılabilir.)

·       SULAMA SÜRESİ:

60 dakikada 18.3 mm suluyorsa, 10 mm’yi yaklaşık olarak 32 dakikada sular. 1. Seksiyon 07:00-07:30; 2.seksiyon 07:30-08:00; 3.seksiyon 08:00-08:30; 4.seksiyon 08:30-09:00’da sulanır.

   SEKSİYONLAR:

(Seksiyonları normalde çok fazla ayırma şekli vardır ama ben şu şekilde yaptım:
Önce başlıkları saydım. Sonra hiç seksiyonlara ayırmadan hepsnin toplam debisini buldum. Aşağıda gördüğünüz gibi 1938 litre/dk. Sonra 1938 lt/dk'yı ana boru kalınlığı ve seksiyon boru kalınlığı maksimum 3" olacağı ve içinden geçen maksimum su miktarı 495 litre olacağı için 1938 litreyi 495 litreye böldüm; 3.9 çıktı. Yani 4 seksiyona ayırmam yeterlidir dedim. Sonra bu her 4 seksiyonun debisi 495 litreyi geçmeyecek şekilde başlıklarını bağladım.)

 5 adet 90˚lik; 5x8.5=42.5 lt/dk
 30 adet 180˚lik; 30x180=510 lt/dk
 1 adet 270˚lik; 1x25.5=25.5 lt/dk
40 adet 360˚lik; 40x34=1360 lt/dk
TOPLAM: 1938 lt/dk



Toplam debi 1938/4=484.5 lt/dk. Maksimum debi miktarı 495 lt/dk olduğu için uygundur (Tablo 4.16). Her seksiyon 3” kalınlığındadır (PVC).

1.    Seksiyon:
2 tane 90˚lik; 2x8.5=17 lt/dk
9 tane 180˚lik; 9x17=153 lt/dk
9 tane 360˚lik; 9x34=306 lt/dk
TOPLAM=476 lt/dk

2.    Seksiyon:
6 tane 180˚lik; 6x17=102 lt/dk
11 tane 360˚lik; 11x34=374 lt/dk
TOPLAM=476 lt/dk

3.    Seksiyon:
1 tane 90˚lik; 1x8.5=8.5 lt/dk
3 tane 180˚lik; 3x17=51 lt/dk
1 tane 270˚lik; 1x25.5=25.5 lt/dk
12 tane 360˚lik; 12x34=408 lt/dk
TOPLAM=493 lt/dk

4.    Seksiyon:
2 tane 90˚lik; 2x8.5=17 lt/dk
12 tane 180˚lik; 12x17=204 lt/dk
8 tane 360˚lik; 8x34=272 lt/dk
TOPLAM=493 lt/dk

POMPA GÜCÜ HESABI:
(Su deposunun ve seksiyonların kotlarını ben göz kararı aldım, mesela su deposuna 43.5 m dedim; zannediyorum ki her birinin kaçar metre rakımda olduğunu hoca sınavda kolaylık olsun diye verecektir. Vermezse de kağıtta ölçün cm'yi metreye çevirin ve sonra ölçeğiyle çarpın.) 

Pompa Gücü = Kot Kaybı + Boru Kaybı + Fitting Kaybı + Vana Kaybı + Başlık

1.    Seksiyon:

Kot farkından kaybedilen basınç: Depo 43.5 m rakımda, 1. vana 53.5 m rakımda
          53.5m - 43.5m = 10 m
10 x 0.098atm = 0.98 atm kayıp vardır.


Boru kaybı: boru çapı = 3”, içinden geçen su = 476 lt/dk, boru uzunluğu = 83 m, tablo 4.14 değeri = 0.0271
(J sütununa bakın; birimi m/m)
         83 x 0.0271 / 10.1962 = 0.22 atm

Hiçbir şeyi ezbere yapmayın; yoksa karıştırırsınız. Ezberden kaçınılmayacak durumlarda da mutlaka bir şeyle özdeşleştirin. Mesela fitting kaybını hesaplarken boru kaybının  %10''unu alıyoruz. Bu nereden geliyor? Boruları birbirine bağlayan aparatlara fitting diyoruz ve boru uzunluğu arttıkça kaybı da artar haliyle ve boru uzunluğu arttıkça o boruları birbirine bağladığımız aparat sayısı ve bu aparatların (fittinglerin) kaybı da artar. Mesela, 3"lık bir ana borudan 1/2"lık boruya geçene kadar bir kayıp yaşarız ve ana borudan hangi boruya geçersek geçelim fitting kaybını, boru kaybının %10'u olarak kabul ediyoruz.


Fitting kaybı: 0.22 x 0.1 = 0.022 atm


Vana kaybı: boru çapı = 3”, debi = 476 lt/dk, tablo 4.15 değeri = 0.344 atm
(Boru çapı 3" olduğu halde bu tabloda 3" değeri olmadığı için ve ona en yakın değer 2" olduğu için 2" değeri olanını aldım. Rain Bird kataloğunda sayfa 77'deki değeri 0.66 atm'di. Hoca 0.344 atm'yi kabul etti. Sınavda bu tabloyu vermeyip katalogtan bakmamızı isterse ezberci davranmayın, işlem çok basit; içinden geçen su miktarına göre atmosfer cinsinden vana kaybını buluyoruz.) 

Başlık basıncı: 4.5 atm

POMBA GÜCÜ = 0.98atm +  0.22 + 0.022 + 0.344 + 4.5 = 6.06 atm’lik pomba takılır.

2.    Seksiyon:

Kot farkından kaybedilen basınç: Depo 43.5 m rakımda, 2. vana 49.5 m rakımda
          49.5m - 43.5m = 6 m
6 x 0.098atm = 0.58 atm kayıp vardır.

Boru kaybı: boru çapı = 3”, içinden geçen su = 476 lt/dk, boru uzunluğu = 50 m, tablo 4.14 değeri = 0.0271
         50 x 0.0271 / 10.1962 = 0.13 atm

Fitting kaybı: 0.13 x 0.1 = 0.013 atm

Vana kaybı: boru çapı = 3”, debi = 476 lt/dk, tablo 4.15 değeri = 0.344 atm

Başlık basıncı: 4.5 atm
POMBA GÜCÜ = 0.58atm +  0.13 + 0.013 + 0.344 + 4.5 = 5.5 atm
6.06atm – 5.5atm = 0.56 atm’lik regülatör konulur.



3.    Seksiyon:

Kot farkından kaybedilen basınç: Depo 43.5 m rakımda, 3. vana 46.5 m rakımda
          46.5m - 43.5m = 3 m
3 x 0.098atm = 0.29 atm kayıp vardır.

Boru kaybı: boru çapı = 3”, içinden geçen su = 493 lt/dk, boru uzunluğu = 27 m, tablo 4.14 değeri = 0.0337
         27 x 0.0337 / 10.1962 = 0.08 atm

Fitting kaybı: 0.08 x 0.1 = 0.008 atm

Vana kaybı: boru çapı = 3”, debi = 493 lt/dk, tablo 4.15 değeri = 0.344 atm

Başlık basıncı: 4.5 atm
POMBA GÜCÜ = 0.29atm +  0.08 + 0.008 + 0.344 + 4.5 = 5.2 atm
6.06atm – 5.2atm = 0.8 atm’lik regülatör konulur.


4.    Seksiyon:

Kot farkından kazanılan basınç: Depo 43.5 m rakımda, 4. vana 43 m rakımda
          43.5m - 43m = 0.5m
0.5 x 0.098atm = 0.04 atm kazanç vardır.
Boru kaybı: boru çapı = 3”, içinden geçen su = 493 lt/dk, boru uzunluğu = 45 m, tablo 4.14 değeri = 0.0337
         45 x 0.0337 / 10.1962 = 0.14 atm

Fitting kaybı: 0.14 x 0.1 = 0.014 atm

Vana kaybı: boru çapı = 3”, debi = 493 lt/dk, tablo 4.15 değeri = 0.344 atm

Başlık basıncı: 4.5 atm
REGÜLATÖR BASINCI = (0.14 + 0.014 + 0.344 + 4.5) – 0.04 = 4.998 – 0.04 = 4.958 atm’lik pompaya ihtiyaç vardı, ama 1. vana için 6.06 atm’lik pompa koyulduğu için 6.06 - 4.958 = 1.102 atm’lik regülatöre ihtiyaç vardır.

·       SİSTEM ÇALIŞIR MI?

Başlık basıncı: 4.5 atm, %20’si = 0.9 atm

Vanaya en uzak başlık ½” (PVC), ¾” (PE), boru 71.5 m, borudan geçen su 17 lt/dk, tablo  4.14’e göre yük kaybı: 0.0610
 71.5m x 0.0610 / 10.1962 = 0.42 atm yük kaybı

Kot farkı: 53.5m – 50.5m = 3m; kot farkından kazanılan basınç: 3x0.098=0.29 atm

    0.42 – 0.29 = 0.13 atm kayıp

0.13atm < 0.90 atm olduğu için sistem çalışır.

·       DEPO HACMİ:

4 seksiyonun debileri toplamı: 476 lt/dk + 476 lt/dk + 493 lt/dk + 493 lt/dk = 1938 lt/dk

Sulama süresi: 30 dk

1938 lt/dk x 30 lt/dk = 58140 litre = 58 m3 depo gerekir.

Taban alanı 5m x 5.8m = 29m2 ,

 Yükseklik 2m olursa; 5m x 5.8m x 2m = 58 m3 su depolanabilir.


2.)DAMLA SULAMA HESABI:

·       Çiçek Tarhı
Serin iklimlerde çiçek tarhlarıyla kaplı 1 m2 lik alanın su gereksinimi tablo 4.12’ye göre 6.4 lt/gündür.

Kumlu topraklarda damla sulama haftada 4 kez ve 2’şer saat sulama yapılır.

1 m2 alanın haftalık su gereksinimi; 6.4 lt/gün x 7 gün = 44.8 lt/haftadır.

1 m2 alana 1 seferde verilen su miktarı 44.8 lt/hafta /4 gün = 11.2 lt/seferdir.

1 m2 alana 1 saatte verilen su miktarı 11.2 lt/sefer /2 saat = 5.6 lt/saattir.

3 adet 2 lt/saatlik emitör kullanılabilir.

m2 alan, saatte 2 litre su veren 3 tane emitörle sulanabilirmiş.

5m x 30m = 150m

Peki, m2 başına 3 adet emitör giderse 150 m2'ye kaç tane emitör gider? 450 tane emitör gider. 

Bu emitörlerin hepsi saatte 2 lt su veriyor. 450 tane emitörün toplam debisi 900 lt/saattir.

Bunu şöyle de hesaplayabiliriz: 1 m2 alana 1 saatte verilen su miktarı 5.6 lt/saatti, biz bunu 6 lt/saat kabul ettik ve buna göre 3 tane 2'lik emitör dedik.

m2 alan            saatte 6 lt suluyorsa,
                            150 m2 alan                  x
                           _______________________________
                              x = 900 lt sular. Dakika da ise 15 lt/dk sular.                                


·       Çalı

Serin iklimlerde birer metre arayla dikilmiş çalıların su gereksinimi tablo 4.12’ye göre 4.9 lt/gündür.

Kumlu topraklarda damla sulama haftada 4 kez ve 2’şer saat sulama yapılır.

Haftalık su gereksinimi; 4.9 lt/gün x 7 gün = 34.3 lt/haftadır.

1 seferde verilen su miktarı 34.3 lt/hafta /4 gün = 8.5 lt/seferdir.

1 saatte verilen su miktarı 8.5 lt/sefer /2 saat = 4.2 lt/saattir.

Her çalıya 2 adet 2 lt/saatlik emitör kullanılabilir.

40m x 13 sıra = 520 adet çalı vardır.

520 çalı x 2 emitör = 1040 adet 2’lik emitör gerekir.

2lt x 1040 emitör = 2080 lt/saat toplam su

2080lt/saat / 60dk = 34 lt/dk toplam debidir.


·       Ağaçlar

Serin iklimlerde 3 metre çapı olan ağaçların su gereksinimi tablo 4.12’ye göre 45.4 lt/gündür.

Kumlu topraklarda damla sulama haftada 4 kez ve 2’şer saat sulama yapılır.

Haftalık su gereksinimi; 45.4 lt/gün x 7 gün = 317.8 lt/haftadır.

1 seferde verilen su miktarı 317.8 lt/hafta /4 gün = 79.45 lt/seferdir.

1 saatte verilen su miktarı 79.45 lt/sefer /2 saat = 39.725 lt/saattir.

Çapı 3 m olan 1 ağaca, 8 litre su veren 5 tane emitör lazım. Debisi 40 litredir.  

 3 ağacın debisi 120 lt/saat ya da 120/60 = 2 lt/dk'dır. 


·       POMPA HESABI (Çalı)

Kot Farkı: 54.5m – 43.5m = 11m

Kot farkından kaybedilen basınç; 11 x 0.098atm = 1.07atm

Emitör basıncı: 1atm

Boru kaybı: (debi = 34 lt/dk; boru çapı = ¾”; tablo 4.14’e göre 0.1293; boru uzunluğu = 180) 180 x 0.1293m/sn / 10.1962 = 2.28 atm

Fitting kaybı: 2.28 x 0.1 = 0.228 atm

Vana kaybı: (boru çapı ¾”, debi 34 lt/dk) vanadan sonraki ilk emitöre göre tablo 4.15 değeri 0.24 atm

Pompa Gücü = 1.07 + 1 + 2.28 + 0.228 + 0.24 = 4.818 atm


·       POMPA HESABI (Çiçek)

Kot Farkı: 50.5m – 43.5m = 7m

Kot farkından kaybedilen basınç; 7 x 0.098atm = 0.68atm

Emitör basıncı: 1atm

Boru kaybı: (debi = 15 lt/dk; boru çapı = 3/4”; tablo 4.14’e göre 0.0610; boru uzunluğu = 167m) 167 x 0.0610m/sn / 10.1962 = 0.99 atm

Fitting kaybı: 0.99 x 0.1 = 0.099 atm

Vana kaybı: (boru çapı ¾”, debi 15 lt/dk) vanadan sonraki ilk emitöre göre tablo 4.15 değeri 0.138 atm

Pompa Gücü = 0.68 + 1 + 0.99 + 0.099 +0.138 = 2.907  atm

4.818 – 2.907 = 1.911 atm’lik regülatör konulur.

·       POMPA HESABI (Ağaç)

Kot Farkı: 48.5m – 43.5m = 5m

Kot farkından kaybedilen basınç; 5 x 0.098atm = 0.49atm

Emitör basıncı: 1atm

Boru kaybı: (debi = 2 lt/dk; boru çapı = 3/4”; tablo 4.14’e göre 0.0610; boru uzunluğu = 137m) 137 x 0.0610m/sn / 10.1962 = 0.8 atm

Fitting kaybı: 0.8 x 0.1 = 0.08 atm

Vana kaybı: (boru çapı ¾”, debi 2 lt/dk) vanadan sonraki ilk emitöre göre tablo 4.15 değeri 0.138 atm

Pompa Gücü = 0.49 + 1 + 0.8 + 0.08 +0.138 = 2.508  atm

4.818 – 2.508 = 2.31 atm’lik regülatör konulur.