3. BORU HATLARININ PLANLANMASI

Transkript

1 3. BORU HATLARININ PLANLANMASI 3.1. Giriş İki nokta arasında su iletimi sorunu çözümlenirken ilk adım, bu iletimin açık ya da kapalı sistemle yapılacağına karar vermektir. Ancak basınçlı sistemlerde boru hattının kullanılması tek seçenek olmaktadır. Boru hatları ile açık kanallar arasında aşağıdaki karşılaştırma yapılabilir: a) Boru hattı, arazinin engebelerine ve doğal eğime uyabilir. Buna karşılık açık kanalda, kanal eğimi belli bir sınırı aşmamalı ve bu eğim daima tek yönde olmalıdır. Arazi engebelerinin kanalla geçilebilmesi için akedük veya tünel gibi su yapıları gerekir. b) Boru hattının verdisi bir vana ile ayarlanabilir. Açık kanallarda ise verdi, kanaldaki su derinliğine bağlıdır. c) Yapım ve tesis kolaylığı, dayanım etkenleri göz önüne alındığında borunun daire kesitli olması çeşitli kolaylıklar sağlar. Buna karşılık açık kanalda kesit biçiminin saptanması, değişik faktörlerin etkisindedir. d) Açık kanallarda su iletiminde en önemli bir diğer sorun, sızma ve buharlaşma yolu ile oluşan su kayıplarıdır. Boru hatlarında bu kayıplar oluşmaz. Bu problem, özellikle sıcak iklimde ve suyun kıt olduğu alanlarda önemlidir. e) Boru hatlarında su hızının fazlalığı boruda bir aşınma etkisi yapmaz. Fakat açık kanallarda su hızından dolayı kanal yüzeylerinde aşınma artar. f) Açık kanallarda boru hatlarındaki koç darbesi sorunu yoktur. g) Büyük verdilerin açık kanallar ile iletilmesi daha ekonomiktir. Az eğimli arazilerde kanal genellikle tercih edilir. Pompaj tesislerinde boru hatlarının planlanmasında göz önünde bulundurulması gerekli olan etkenler iki bölümde incelenebilirler. Bunlar: 1) Teknik etkenler - Taşınacak suyun fiziksel özellikleri, - Boru hattının döşeneceği toprak ve ortam koşulları, - Gerekli verdi, - Gerekli işletme basıncıdır. 2) Ekonomik etkenler - Boru cinsi ve malzemesi, - Korozyona karşı iç ve dış kaplama, - Sürtünme kayıplarının büyüklüğü, - Boru çapıdır. Teknik etkenler tesisin kurulduğu koşullarda var olan etkenlerdir. Projeleme, bu etkenlerin varlığı gözönüne alınarak yapılır. Ekonomik etkenler ise, projelemede uygulanan yaklaşımlara göre değiştirilebilirler. Taşınacak suyun fiziksel özellikleri sulama pompaj tesislerinde önemli bir sorun değildir. Çünkü sulamaya uygun su, genellikle içinde korozif kimyasal maddeler taşımayan sudur. Ancak burada su içindeki kolloid parçaların, özellikle pompa organlarında yapabileceği fiziksel etkiler gözönünde bulundurulmalıdır. 63

2 Suyun aşındırıcı etkisi özellikle çelik ve döküm demir borularda önemlidir. Buna karşılık plastik, aliminyum, beton ve asbestli çimento borularda bu etki önemsizdir. Bu nedenle çelik ve döküm demir borular da iç yüzeylerinin korozyon etkisine karşı galvaniz, bitüm, asfalt ve çimento gibi maddelerle kaplanması gerekir. Boru iç yüzeyinin zamanla kabuk bağlaması çeşitli yönlerden sakıncalıdır. Oluşan kabuk tabakası pürüzlülüğü nedeni ile sürtünme direncini artırır ve bu pompaj tesisinde seçilen işletme noktasını değiştirebilir. Tuzlu topraklarda döşenen döküm demir veya çelik borularda boru dış yüzeylerinin de kaplanması gerekir. Boru hattının taşıyacağı verdi, sulama yapılacak koşullara bağlıdır. Verdi değeri saptandıktan sonra boru çapı seçimi yapılabilir. Gerekli olan işletme basıncı tesisin manometrik yüksekliğine bağlıdır. Basınç değeri ise boru hattında kullanılacak malzeme cinsi ve boru tipini belirler. Boru hattında kullanılan düz boru parçaları ve boru bağlantıları işletme basıncında sızdırmamalı ve patlamamalıdır. Boru malzemesinin mekanik dayanımı ve et kalınlığı, iç ve dış basınçlardan doğan gerilim yüklerine dayanacak değerde olmalıdır. Pompaj tesislerinde basma boru hattı atmosfer basıncından büyük basınç etkisindedir. Emme hattında ise vakum basıncı bulunur. Boru hattına etki yapan diğer gerilim kuvvetleri ise dirsek ve bükülmelerdeki dinamik ve statik yükler, sıcaklık genleşmelerinin yarattığı gerilimler, dikmelerde boru hattının ağırlığı ve toprak altı tesislerinde hat üzerinde hareket eden araçların yarattığı yüklerdir. Boru hatlarında ekonomik etkenler içinde sürtünme kayıplarının büyüklüğü ve seçilecek boru çapı en önemli iki etkendir. Sürtünme kayıplarının fazlalığı manometrik yüksekliği ve dolayısıyla pompanın gereksindiği mekanik enerjiyi etkiler. Burada uygun çapın seçiminde, mutlaka ekonomik etkenler gözönüne alınmalıdır. Tesis için ekonomik boru çapı tesisin sabit ve işletme giderlerinin dengede bulunduğu çap olmaktadır Ekonomik Boru Çapı Pompajla yapılan sulamalarda, suyun su kaynağından alınarak tarlaya iletilmesinde kullanılan boru hatları planlanırken ekonomik etkenlerin göz önüne alınması gerekir. Pompaj tesisi genel değimiyle, sulama suyunu gerekli olan miktarda ve en ekonomik şekilde sağlayan güç ünitesi, pompa ve boru hatları gibi ana elemanlarla, pompa evi, su toplama havuzu gibi yardımcı elemanlardan oluşan bir sistemdir. Bu sistemde kullanılacak boruların çapı, en az gider oluşturacak şekilde seçilmelidir. Bir pompaj tesisinde boru çapı belirli verdi için seçilir. Boru hatlarında belirli bir verdi için boru çapı küçük seçilecek olursa birim boru boyu için yatırım giderleri azalır, ancak yük kaybı artar. Yatırım giderleri sabit giderleri, yük kayıpları ise işletme giderlerini etkilemektedir. Ekonomik boru çapı, bu iki gideri dengeleyen veya diğer bir deyişle sabit ve işletme giderleri toplamının minimum değerini sağlayan boru çapı olarak tanımlanır. Boru çapına göre, birim boru boyu için sabit ve işletme giderlerinin değişimi birbirinden farklıdır. Sabit giderler, boru satın alma bedelinin faiz ve amortisman değerlerinden oluşur. Buna göre sabit gider boru çapı ile belirli bir ilişkiye göre artar. İşletme gideri ise, boru hattında oluşan sürtünmeden dolayı ortaya çıkan yük kaybını yenmek için gerekli olan enerji bedelinden 64

3 oluşmaktadır. Boru çapı büyüdükçe, belirli bir verdi için sürtünme kaybı ve bunun sonucu olarak enerji gideri azalacaktır. O halde bir pompaj tesisinde belirli bir verdi için, boru çapı büyüdükçe sabit giderler artmakta, işletme giderleri azalmaktadır. Çapın küçülmesi halinde ise sabit giderler azalırken, işletme giderleri artmaktadır. Boru çapına göre sabit ve işletme giderlerinin bu şekilde bir değişim göstermesi, sabit ve işletme giderlerinden oluşan toplam giderin bir minimum değere sahip bulunduğunu göstermektedir. Ekonomik boru çapı, boru hattında sabit ve işletme giderlerini dengelemekte ve projelemede yatırım ekonomisi yönünden önemli bir unsur olmaktadır. Bu nedenle kurulacak tesiste kullanılacak olan boru, yatırım giderlerini azaltabilmek için küçük çaplı ve aynı zamanda işletme giderlerini azaltabilmek için büyük çaplı seçilmelidir. Ekonomik boru çapının saptanması için başlıca iki yöntem geliştirilmiştir. Belirli bir verdi için standart çaplarda toplam gider hesaplanarak en az toplam gideri veren çap, ekonomik çap olarak seçilir. Bu yol daha zaman alıcı fakat basittir. Diğer yöntemde ise, birim boru boyu için boru çapı ile sabit ve işletme giderleri için geliştirilen eğrilerden yararlanılır. Bu yöntem geniş uygulama olanakları bulunması yönünden proje mühendisine daha yarayışlıdır Ekonomik boru çapının hesaplama ile saptanması Boru hattının toplam gideri, sabit ve işletme giderlerinden oluşur ve birim boru uzunluğu için hesaplanır. Sabit giderler, toplam yatırımın faiz ve amortisman değerlerinden oluşur. Boru hattında toplam yatırım ise boru hattının satın alınması, taşınması, döşenmesi ve gerektiğinde hattın döşeneceği kanalın açılması ve tekrar kapatılması gibi giderlerden oluşur. Bütün bu harcamalar boru çapı ile ilişkilidir. Uygulamada genellikle kolaylık yönünden yatırım olarak yalnız boru satın alma bedeli alınmaktadır. Bu şekildeki bir ön kabul, hesaplamada önemli bir hata yaratmamaktadır. Boru satın alma bedelleri birim cetvelleri veya piyasa değerlerinden elde edilebilir. Herhangi bir boru hattında yıllık sabit giderler toplamı aşağıdaki eşitlikten hesaplanabilir: YSG= SAB. SGK Burada: YSG : Yıllık sabit gider (TL/yıl-m), SAB : Boru hattının satın alma bedeli (TL/m), SGK : Sabit gider katsayısıdır. Sabit gider katsayısı, yatırımın yıllık faiz ve amortisman değerlerinin hesaplanması için kullanılan katsayıdır. Bu değer aşağıdaki eşitlikle bulunabilir; SGK 1 f 1 1 Burada: f : Yıllık faiz oranı (%), n : Boru hattının kullanma ömrü (yıl) dır. f n 65

4 Sabit gider katsayısı hesaplarında kullanma ömrü plastik (PVC) hatlarda 40 yıl; asbestli çimento, çelik, beton ve dökme demir boru hatlarında ise 20 yıl olarak alınabilmektedir. İşletme gideri yük kayıplarını yenmek için gerekli alan enerjinin bedeli ile hesaplanır. İşletme gideri; verdi, boru cinsi, yıllık çalışma süresi ve enerji bedeline bağlıdır. Burada sürtünme kaybı düz boru için alınmaktadır. Bu nedenle boru yardımcı parçaları eşdeğer boru boyu olarak hesaba katılabilir. Bir boru hattında birim düz boru boyunda, oluşan yük kayıplarını yenmek için gerekli olan güç aşağıdaki eşitlikle hesaplanabilir. Q.i. YkBG 75. P YkBG : Yük kayıpları için gerekli güç (BG/m), Q : İletilecek suyun verdisi (m 3 /s), i : Boru hattı hidrolik eğimi (m/m), : Suyun özgül ağırlığı (1000 kp/m 3 ), P : Pompa verimi (%) dir. Buna göre yıllık işletme gideri: YİG= YkBG.T.P YIG Q. i. YkBG. T. P T. P 75. olur. P m t YİG : Yıllık işletme gideri (TL/yıl-m), T : Yıllık çalışma süresi (h/yıl), P : Enerji bedeli (TL/BG-h) dir. Yük kaybını yenmek için gerekli olan güç değerinin elektrik birimleri ile ifadesi hesaplamalarda kolaylık sağlamaktadır. Buna göre güç değeri kw cinsinden yazılırsa: YkkW YkkW 0, Q.i. olur. Buradan 75 Q.i 9,81. olur. P P Kullanılan elektrik motorunun verimi m (%), transmisyon verimi ηt (%) ve elektrik enerjisi bedeli Pe (TL/kW-h) olursa, yıllık işletme gideri; 66 Q. i.. YİG 9,81.. T. P olur. P m t e Formüllerdeki yük kayıpları boru çapı ve verdiye bağlı olarak nomogram veya cetvellerden, T ve Pe değerleri tesisin kurulduğu yerdeki koşullara göre

5 saptanır. Genel amaçlı hesaplamalar için elektrik motoru verimi % 85, pompa verimi % 75 kabul edilebilir. Toplam gider, yıllık sabit ve işletme giderlerinin toplamıdır. Buna göre yıllık toplam gider; YTG= YSG+YİG olur. Daha önceki eşitliklerde ( P= % 75 ve m= % 85) değerleri alınarak toplam gider için bir eşitlik geliştirilebilir. YTG= SGK.SAB+15,388.Q.i.T.Pe (TL/yıl-m) olur. Bu eşitlik yardımı ile ekonomik boru çapı değerleri saptanabilir. Şekil 3.1 de yıllık sabit, işletme ve toplam giderlerinin boru çapına göre değişimi görülmektedir. Sabit giderler boru çapı ile artmakta, buna karşılık işletme giderleri azalmaktadır. Toplam gider eğrisinin minimum değerine ait çap ekonomik boru çapıdır. Şekil 3.1. Ekonomik boru çapı (TG. Toplam giderler, SG. Sabit giderler, İG. İşletme giderleri, D.Ekonomik boru çapı) e Ekonomik çapın hesap yolu ile saptanması için önce tesiste kullanılacak boru cinsi ve gerekli verdi değeri saptanır. Verdi değerini (1,5-2 m/s) ortalama hızla iletebilmek amacı ile uygun boru çapı bulunur. Bu çap standart boru çapına dönüştürülür ve boru cinsi için verilen anma çapları arasında hesaplanan çaptan küçük ve büyük ikişer çap basamağı seçilir. Böylece seçilen 5 standart boru çapı için sabit giderler bulunur. Daha sonra boru cinsi-boru çapı ve verdi değerleri için hidrolik eğim hesaplanır. Yıllık çalışma süresi ve elektrik enerjisi bedelleri için yıllık işletme giderleri çapa bağlı olarak hesaplanır. Seçilen her çap için toplam gider hesaplanır, en düşük değeri veren standart çap, ekonomik çap olarak seçilir. 67

6 Ekonomik boru çapının diyagramla saptanması Hesap yolu ile ekonomik boru çapı hesaplanması zaman alıcıdır ve her boru cinsi için ayrı ayrı hesaplama yapmak gerekir. Değişik tip borular için daha geniş uygulama sınırlarını kapsayan diyagramlardan yararlanarak ekonomik boru çapı saptanabilir. Şekil 3.2 de bu şekilde hazırlanmış diyagrama bir örnek görülmektedir. 68 Şekil 3.2. Ekonomik çap diyagramı Yıllık sabit giderler ile boru çapı arasında yarı logaritmik bir ilişki vardır. Boru çapı (d= cm) alınarak bu ilişki aşağıdaki gibi yazılabilir. YSG= 10 md+n Bu ilişkiye göre çeşitli borular için m ve n değerleri saptanabilir. Yıllık işletme giderleri ise daha önce verilen; T.P 1 YIG..q.İ formülünden hesaplanır. 75 Yıllık toplam giderler iki giderin toplamı olarak bulunur. Eşitliklerde katsayılar, boru cinsi ve satın alma bedeline bağlı olarak bir boru cinsi için sabit değerdedirler. (T.P/ ) değeri ise tesisin işletme koşullarına göre belirlenir. Eğriler yardımı ile verdi (l/s), yıllık çalışma süresi (h/yıl), enerji bedeli (TL/BG-h) ve pompa verimi (%) değerlerine bağlı olarak ekonomik çap saptanır. Bu amaçla iletilecek suyun verdisi belirlendikten sonra, (T. P/ ) değeri tesis koşulları için hesaplanır. Bu değer apsis ekseninde işaretlenir ve bu noktadan çizilen dikey ile verdi değerinden çizilen yatay doğru kesiştirilir. Kesim noktasının yakın olduğu boru çapı eğrisi standart anma çapı olarak, ekonomik boru çapıdır. Diyagramlar belli yıldaki birim fiyatlara göre çizilir. Birim fiyatlar arttığında, düzeltme yapılması gerekir.

7 3.3. Kullanılan Boru Tipleri ve Yapım Özellikleri Sulama pompaj tesislerinde kullanılan borular aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir; - Döküm demir borular, - Çelik borular, - Asbestli çimento borular, - Beton borular, - Plastik borular, - Aliminyum borular. Çeşitli boru tipleri ve boru hatlarında kullanılan yardımcı parçaları Türk Standartlar Enstitüsü tarafından standartlaştırılmıştır. Bu standartlarda boruların yapım yöntemleri, kullanılan malzemelere ait özellikler, boru tipleri, ölçüleri ile borulara ait muayene ve deney yöntemleri açıklanmıştır Dökme demir borular Dökme demir borular iç ve dış korozyona karşı dayanıklıdırlar. Bakım ve tamir olanakları kısıtlı olan koşullarda uzun ömürlüdürler. Dayanımları yüksektir. Döküm boruların yapımında genellikle lamel grafitli dökme demir kullanılır. İçlerinde % 1.7 den fazla karbon (C), daha az miktarda silisyum (Si), manganez (Mn), fosfor (P) ve kükürt (S) bulunur. Lamel grafitli dökme demir borular imal yöntemine göre; a) Kuma savurma döküm, b) Kuma statik döküm, c) Kokile savurma döküm, d) Kokile statik döküm. Başlıklarının durumuna göre; a) Muflu - Vidalı muflu, - Salmastralı muflu, - Lastik contalı muflu, - Kurşun contalı muflu. b) Flanşlı - Kendinden flanşlı, - Vidalı flanşlı. olmak üzere sınıflandırılabilirler. Kuma statik dökülen boruların, bağlantı parçalarının ve kapaklarının bütün anma çaplarındaki mukavemetleri 180 MPa, kuma savurma dökülen boruların bütün anma çaplarındaki mukavemetleri 200 MPa, kokillere dökülen boruların mukavemetleri ise 300 mm anma çapına kadar olanları için 400 Mpa, daha büyük anma çapları için 200 Mpa olmaktadır. Muflu bağlantıda borunun bir ucu düz, diğer ucu özel yapıda muflu yapılır. Kendinden flanşlı bağlantıda borunun her iki ucu da flanşlıdır ve bağlantı cıvatalarla yapılır. Vidalı flanşlıda flanşlar borulara vidalanır ve daha sonra birbirlerine cıvatayla bağlanır. 69

8 Çelik borular Çelik borular darbelere en dayanıklı olan boru tipleridir. Dikişsiz ve dikişli olarak imal edilebilmektedirler. Dikişsiz çelik borular, çelik malzemeden kaynak edilmeden sıcak veya soğuk haddeleme, sıcak presleme ya da sıcak veya soğuk çekme yoluyla imal edilirler. Dikişli çelik borular, çelik sacları veya bantları silindir biçiminde kıvırıp kaynak dikişi ile birleştirmek ve sonra soğuk veya sıcak haddelemek veya çekmek suretiyle yapılır. Dikişsiz ve dikişli borular 4 tipe ayrılabilmektedirler. a) Hafif, b) Orta, c) Ağır, d) Yüksek basınca dayanıklı. Hafif, orta ve ağır borular et kalınlıkları bakımından birbirinden farklı olan Fe 33-2 çeliğinden yapılırlar. Yüksek basınca dayanıklı borular Fe 35 malzemeden yapılan dikişsiz borular ile Fe 37-2 malzemeden yapılan dikişli borulardır. Çelik boruların yapımında kullanılan çeliklerin kimyasal bileşimi çizelge 3.1 de, çelik boruların mekanik özellikleri ise çizelge 3.2 de verilmiştir. Çizelge 3.1. Çelik boruların bileşim elementleri Çelik tipi Bileşim elementlerinin ağırlık olarak maksimum (%) değerleri Karbon (C) Fosfor (P) Kükürt (S) Fe ,06 0,05 Fe 35 0,18 0,05 0,05 Fe ,20 0,05 0,05 Çizelge 3.2. Çelik boruların mekanik özellikleri Çelik tipi Minimum çekme dayanımı (kp/mm 2 ) Akma sınırı (kp/mm 2 ) Et kalınlığı (mm) Ek 40 >40 Kapma uzaması (%) m Fe mm den küçük kalınlıklar için Fe Fe Çelik boruların iç ve dış yüzeyleri temiz ve düzgün olmalı ve üzerlerinde çapak, tufal, katmer, çatlak, pas, karıncalanma gibi kusurlar olmamalıdır. 70

9 Asbestli çimento borular Elyaflı ya da asbestli çimento borular, elyafla takviye edilmiş silika ve kalkerli malzemenin kimyasal reaksiyonuyla oluşmuş çimento veya kalsiyum silikat içermektedirler. Korozyona dayanıklıdırlar, sürtünme dirençleri azdır ve mukavemetleri yüksektir. Elyaflar boruya yüksek kimyasal ve fiziksel dayanım özellikleri vermektedir. Elyaflı çimento borular elyaf takviyesine göre ikiye ayrılır. a) Tip AT (Asbestli teknoloji): Formülünde krizotil asbest bulunur. b) Tip NT (Asbestsiz teknoloji): Formülünde asbest dışında diğer elyaf bulunan borular Beton borular Beton borular, ucuz, dayanıklı, uzun ömürlü, korozyona dayanıklı boru tipleridir. Beton ve çelik tellerin birleşiminden meydana gelirler. Genellikle muflu bağlantı kullanılmıştır. Düşey ya da yatay kalıplarda dökülür ve şekillendirilirler. Özellikle yer altı kullanımlarına uygundurlar, çünkü kimyasal etkilere dayanıklıdırlar ve korozyona karşı korunmaya gerek duymazlar. Beton boruların yapımında portland çimentosu, mineral agregat ve su karışımından meydana gelen beton kullanılır. Kullanılacak kaba agregatların maksimum büyüklüğü boru et kalınlığının üçte birinden fazla olmamalıdır Plastik borular Plastikler, organik maddelerdir ve kimyasal yöntemlerle elde edilirler. Isı ve basınç yardımıyla sıvı haldeyken şekillendirilirler ve katı olarak kullanılırlar. Plastikler termoplastlar ve duroplastlar olarak iki grupta incelenebilirler. Termoplastlar sıcaklığın etkisiyle yumuşarlar, soğuyunca sertleşirler. Duroplastlar yüksek sıcaklıkta tekrar yumuşamazlar. Plastiklerin metallere karşı üstünlükleri ve olumsuzlukları vardır. Olumlu yönleri; özgül ağırlıklarının az olması (0,2-2,2 g/cm 3 ), korozyona karşı dayanıklı olması, kırılgan olmaması, esnek olması, temizlenmesinin kolay olması ve maliyetinin az olmasıdır. Plastiklerin bu yararlarının yanında, soğuğa ve sıcağa ancak belirli sınırlar arasında dayanıklı olması, çekme dayanımlarının az olması gibi olumsuzlukları da bulunmaktadır. Plastik borular çoğunlukla polietilen (PE) ve polivinil klorürden (PVC) yapılmaktadır. Polietilen özgül ağırlığı küçük (0,92 g/cm 3 ) ve özgül ağırlığı büyük (0,94-0,96 g/cm 3 ) olmak üzere iki tip olabilmektedir. PVC lerin özgül ağırlığı daha büyüktür (1,4 g/cm 3 ). Özgül ağırlığı küçük PE den yapılan boruların basınca dayanabilmeleri için et kalınlıkları daha büyüktür. Bu nedenle özgül ağırlıkları küçük olmasına rağmen birim boru boyuna düşen ağırlıkları büyüktür. Polietilen borular sonsuz boru boyunda imal edilebilmekte, bir tambura sarılarak doğrudan toprak üstüne veya makinelerle toprak altına eklemesiz döşenebilmektedirler. Uzunlukları sınırlayan tek etken iletim olanağıdır. Daha esnek olmaları, engebelere daha kolay uyabilmelerini sağlar. Hatta destek ve çıtalara alınarak yerden yükseltilebilirler. PVC borular daha çok sabit tesislerde kullanılır. Standartlaştırılan polietilen borular içme ve kullanma suyu iletiminde genellikle mavi renkte veya mavi şeritler ihtiva eden siyah renkte olmaktadır. İçme ve kullanma suyu dışındaki PE borular tümüyle siyah renktedir. Anma dış 71

10 çapları; , 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600 mm dir. Polietilen borular, genellikle PE 32, PE 40, PE 63, PE 80 ve PE 100 den yapılmaktadır. PE boru sistemlerinde kullanılan ekleme parçaları; a) Kaynaklı - Alın kaynaklı, - Isı kaynaklı, - Elektrik kaynaklı. b) Mekanik bağlantılı - Elastomerik sızdırmaz halkalı, boru başlı, - Sıkıştırmalı ekleme parçalı olarak sınıflandırılabilmektedir. Ekleme parçaları da mavi veya siyah renkte olmaktadır. - Polivinil klorürden (PVC) yapılan borular sert polivinil klorür (PVC-U) ve darbeye dayanıklı (PVC-HI-1, PVC-HI-2) olmak üzere iki tiptir. Bu tip borular polivinil kalıplama malzemelerinden yapılır. Boruların içerisindeki artık malzemeler % 10 dan fazla olmamaktadır. Sert polivinil klorürlerin (PVC-U) özgül ağırlığı; 1,4 (g/cm 3 ), lineer genleşme katsayısı; 0, (K -1 ), ısı iletkenliği; 0,5 (W/K.m), yüzey direnci ( ) dur. Darbeye dayanıklı PVC-HI tip borulardaki bu özellikler sırasıyla 1,4 (g/cm 3 ), 0, (K -1 ), 0,16 (W/K.m) ve ( ) olmaktadır. PVC boruların su absorbsiyonu 4 mg/cm 2 den daha küçüktür. Anma çapları; , , , , , 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600 mm arasında değişmektedir. Boru uzunluklarının 4, 6, 10 ve 12 m standart boylarıda yapılır. Su sıcaklığı arttıkça çalışma basınçları düşmektedir. Örneğin 10 C o sıcaklıkta PVC-HI-1 borunun bir yıl ömür için çalışma basıncı 2,11 MPa, 50 yıl ömür için çalışma basıncı 1,86 MPa dır. Sıcaklık 60 C o ye çıktığında çalışma basınçları bir yıl için 0,93 MPa a ve 30 yıl ömür için ise 0,77 MPa a düşmektedir. Boruların servis ömrü ve su sıcaklığı arttıkça çalışma basınçları azalmaktadır Aliminyum borular Aliminyum borular dikişli ve dikişsiz yapılmaktadırlar. Hafiftirler ve bu nedenle taşınmaları kolaydır. Özellikle yağmurlama sulama sisteminde ve üzerine delikler açılarak karık sulamasında kullanılır. İç yüzey sürtünmeleri küçüktür, kabuk bağlamazlar, korozyona dirençlidir. Darbeye ve eğilmeye dayanıklıdır. Ancak boru uçları kolayca eğilebilir ve bu nedenle boru uçları kalınlaştırılır. Hafif olmalarından ötürü 6 ila 9 m uzunluklarda yapılabilirler Boru Hattı Yardımcı Parçaları Sulama pompaj tesislerinde boruları birbirine bağlamak, boruların yön değiştirmesini sağlamak, akışı bölmek ya da yönünü değiştirmek, akışın miktarını ayarlamak ve kontrol altında tutmak amacıyla çeşitli boru hattı yardımcı parçaları kullanılmaktadır. Bu yardımcı parçalar; flanşlar, dirsek ve bükülmeler, redüksiyon, T-parçaları ve boru kolları, vana ve klapeler, nipeller, manşonlar, rekorlar v.b. olarak sıralanabilirler. Boruların birbirlerine ve yardımcı parçalara bağlanmasında flanşlar kullanılmaktadır. Flanş; çevresine delikler açılmış çapı boru çapından büyük halka şeklinde parçalardır. İki parçanın birleştirilmesinde flanşlar karşı karşıya 72

11 getirilir, araya conta konarak cıvatayla birbirlerine bağlanırlar. Flanşların borulara bağlantıları ise ya boru parçası ile birlikte dökülürler ya da vida ve/veya kaynakla tutturulurlar. Flanşlar; a) Döküm flanş, b) Boynu kaynaklı flanş, c) Vidalı flanş, d) Destekli gevşek flanş, e) Kaynaklı düz flanş olarak sınıflandırılabilir (Şekil 3.3). Dirsek ve bükülmeler boruların yön değiştirmesinde, birbirlerine bağlanmalarında kullanılırlar. Boru çapları farklı ise bu farklı çaplı boruların birleştirilmesinde redüksiyon yardımcı boru parçaları kullanılır. İçten vidalı iki borunun bağlantısı nipelle yapılır. Pompa giriş ve çıkışında boru hatlarında ayrılabilir bağlantı, rekorlarla yapılır. Manşonlar boru bağlantılarını sağlar, daralma-genişleme için de kullanılabilir. Şekil 3.4 de dirsek, T-parçası, manşon, redüksiyon, nipel ve rekorlar gösterilmiştir. Boru hattında suyun hareketini kesmek verdisini ayarlamak ve akış yönünü denetlemek amacıyla vanalar kullanılır. Vanalar esas olarak iki tiptir. a) Sürgülü vana, b) Tablalı vana. Sürgülü vanalar, değişik biçimlerde incelenirler. Şekil 3.5 de milin hareket şekline göre mil ve çarkı ilerleyen ve ilerlemeyen sürgülü vana tipleri verilmiştir. Sürgülü vanalar verdi ayarını hassas yapamazlar ve yüksek akışkan hızlarında aşınmaları fazla olur. Şekil 3.5 deki sürgülü vanalarda; a: sürgü, b: gövde, c: yatak, d: sürgü mili, e: gövde kapağı, f: salmastra kapağı, g: salmastra, h: sürgü mili el tekerleğidir. Sürgülü vanaların boyutları standartlaştırılmıştır. Küçük boru çaplarında, hassas verdi ayarında, tam sızdırmazlığın istendiği durumlarda tablalı vanaların kullanımı önerilir. Bu tip vanaların en büyük olumsuzluğu tam açık olmalarında bile yük kaybının oluşmasıdır. Yani sürekli bir sürtünme kaybı vardır (Şekil 3.6). Şekil 3.6 daki tablalı vanalarda a: vana gövdesi, b: gövde kapağı, c: tabla, d: vidalı mil, e: tabla yuvasıdır. İki tip klape vardır. Bunlar geri tepme klapesi ve dip klapesidir. Klapeler tek yönlü akışa müsaade ederler. Dip klapeleri emme borusu ucuna süzgeçle birlikte takılırlar ve emme borusundaki suyun boşalmasını önleyerek daima suyla dolu kalmasını sağlarlar. Dip klapesi ve süzgeç sürtünmeyi, yük kayıplarını azaltacak şekilde tasarlanmalıdır. Şekil 3.7 de görülen dip klapelerinde a: gövde, b: süzgeç, c: klape kapağıdır. Emme borusundaki suyun boşaltılması gerektiği durumlarda boşalmalı dip klapeleri kullanılır. Bu tip dip klapelerinde (a) ile gösterilen klape kapağı, (b) ile gösterilen kol yardımıyla süzgeç (c) dışarıdan açılabilmektedir. Basma hattında pompa ile vana arasına konan geri tepme klapeler herhangi bir nedenle pompanın durması sonucu basma boru hattındaki suyun geriye kaçışını önlemede kullanılır. Şekil 3.7 de gösterilen geri tepme klapesinde klape gövdesi (a), kapak (b) ile verilmiştir. 73

12 74 Şekil 3.3. Flanş tipleri (Tezer 1978)

13 Şekil 3.4. Çeşitli yardımcı boru parçaları (Tezer 1978) 75

14 76 Şekil 3.5. Sürgülü vanalar (Tezer 1978)

15 Şekil 3.6. Tablalı vanalar (Tezer 1978) 77

16 78 Şekil 3.7. Klapeler (Tezer 1978)

17 3.5. Emme ve Basma Boru Hatlarının Düzenlenmesi Pompaj tesislerinde boru hatlarının düzenlenmesi yapılırken, daha önce açıklandığı gibi, teknik ve ekonomik etkenler dikkate alınmalı ve düzenlemeler buna göre yapılmalıdır. Pompaj tesisinde emme borusunun düzenlenmesi, pompanın emiş koşulları (kavitasyonla ilgili olarak) ilgili etkenler nedeniyle basma borusundan daha önemlidir. Emme koşullarının iyi olmaması önemli sakıncalar yaratabilmektedir. Emme boru hattında en önemli sorun emme yüksekliğinin hesaplanmasıdır. Eğer iyi bir düzenlenme yapılmassa kavitasyon meydana gelir ve pompanın çalışmasında düzensizlikler görülür. Emme boru hatlarında yük kaybını azaltmak için gereksiz boru uzunluğunun kullanılmaması ve ayrıca olabildiğince az sayıda armatür kullanılmasına dikkat edilmelidir. Pompaj boru hatlarının düzenlenmesinde bazı noktalara özelikle dikkat edilmelidir. Bunlar: - Emme ve basma hatlarında kullanılan borular ve yardımcı parçalar en az yük kaybına yol açmalıdır. - Emme hattındaki boru çapı, boru uzunluğu ve yardımcı parçaların seçimi yapılırken temel etken kavitasyon olmalıdır. - Genelde emme borusu çapı, basma borusu çapından daha büyük seçilmeli ve bu şekilde emme kaybı en aza indirilmelidir. - Emme borusu daima pompaya yükselen bir eğimle bağlanmalıdır. Bu şekilde boru içinde hava boşluğu oluşması önlenmiş olur. Aksi takdirde oluşan hava boşluğu suyun akışını engeller ve pompanın emişi zorlaşır. - Dip klapesi en düşük su düzeyinden daima 10 cm daha aşağıda olmalıdır. Aksi takdirde hava emilir ve pompanın çalışması engellenir. - Basma boru hattı üzerinde pompadan sonra ilk bulunacak eleman geri tepme klapesi olmalıdır. Ayar vanası geri tepme klapesinden sonra yerleştirilmelidir. Geri tepme klapesi tek yönlü akıma izin verdiği için, pompa durduğunda kapanır ve basma hattında bulunan suyun geri boşalması önlenmiş olur. Böylece suyun pompa emme borusu ve dip klapesine yüklenmesi (koç darbesi) önlenmiş olur. - Boru hatları özel yapılı taşıyıcılar üzerine bağlanmalıdır. Ayrıca boru hattının pompaya bir yük vermesi önlenmelidir. Pompaj boru hatlarının düzenlenmesine ait örnek Şekil 3.8 de görülmektedir. Şekil 3.8 de bir pompaj tesisinde bulunması gereken başlıca parçalar ve bağlanma sıraları gösterilmiştir. Emme borusu (1), ucuna süzgeç (2) ve dip klapesi (3) bağlanmıştır. Emme borusunun pompaya bağlanmasında 90 o lik geniş bükülmeli deve boynu dirsek (4) kullanılmıştır. Emme borusu, basma borusundan bir basamak büyük seçildiğinden redüksiyonla (5) bağlantı yapılmıştır. Redüksiyon eksantrik tiptedir ve boruda hava birikmesini önlemek için düz kısım yukarıda olacak şekilde takılmalıdır. Basma borusunda (6) kullanılan redüksiyon (7) konsantrik olabilir. Basma borusunda geri tepme klapesi (8) ve ayar vanası (9) bulunmaktadır. 79

18 Şekil 3.8. Pompaj boru hatlarının düzenlenmesinde kullanılan elemanlar (Tezer 1978) 80