Prof.Dr.Mehmet Tunç ÖZCAN SULAMA MEKANİZASYONU Prof.Dr.Mehmet Tunç ÖZCAN

Ekonomik Boru Çapı

Pompaj tesislerinde karar verilmesi en güç konulardan biride boru çapının belirlenmesidir. Boru çapı sadece teknik veriler dikkate alınarak seçilemez. Bu seçimde teknik veriler yanında ekonomik değerlendirmeler de bir o kadar önemlidir.

. Bir pompaj tesisinde harcanan enerjinin önemli bir kısmı boru ve armatürlerde oluşan sürtünme kayıplarının karşılanması içindir. Boru çapları büyüdükçe su hızının azalması, sürtünme kayıplarını da azaltmaktadır. Büyük çaplı boru kullanmak enerji giderlerini azaltacaktır.

Pompaj tesisinin kurulmasında en büyük masraf ise boruların satın alma bedelidir. Ayrıca boru hattının döşenmesi de bir diğer önemli masraftır. Ancak sadece boru satın alıma giderleri kullanılarak hesap yapmak karar vermede yeterli olamamaktadır.

boru çapı küçüldükçe sürtünme kayıplarının artması nedeniyle yıllık işletme giderleri (YİG) artmaktadır. Buna karşın yıllık sabit giderler (YSG) azalmaktadır

boru çapı küçüldükçe sürtünme kayıplarının artması nedeniyle yıllık işletme giderleri (YİG) artmaktadır. Buna karşın yıllık sabit giderler (YSG) azalmaktadır

Bu amaçla her boru çapı için ayrı ayrı hesaplanan Yıllık İşletme Gideri (YİG) ve Yıllık Sabit Giderler (YSG) toplanarak Yıllık Toplam Gider (YTG) hesaplanır. Grafikten de görüldüğü gibi (YTG) bir noktada en az değerine ulaşmakta ve tekrar artma eğilimine girmektedir. Yıllık toplam giderin en az olduğu bu değeri sağlayan boru çapı ekonomik boru çapıdır.

YSG = SAB * SGK Burada; YSG : Yıllık Sabit Gider (TL/yıl-m), SAB : Satın Alma Bedeli (TL/m), SGK : Sabit Gider Katsayısı ( 1/ yıl). Sabit gider katsayısı, yıllık faiz ve amortisman değerlerinin hesaplanması için kullanılan bir değerdir.

Burada; i : yıllık faiz oranı, n : Boru hattının kullanma ömrü ( yıl) Burada; i : yıllık faiz oranı, n : Boru hattının kullanma ömrü ( yıl). Yıllık faiz oranı yatırım projeleri için %9 (0.09) olarak alınabilmektedir. Ancak enflasyon koşullarına göre bu değerin her defasında yeniden belirlenmesi gereklidir.

Yıllık işletme giderleri pompaj tesisinin yük kayıplarını yenmek için harcadığı enerjinin bedeli ile hesaplanmaktadır. Pompaj tesislerinde düz boru uzunlukları çok fazla buna karşın armatürler ise az sayıdadır. Bu nedenle kayıplar sadece düz borular için hesaplanmaktadır. Ancak eşdeğer boru boyu yardımıyla armatürlerde bu hesaba katılabilir

Burada; YİG : Yıllık İşletme Gideri (TL/yıl-m), ykBG: Yük kayıpları için gerekli güç (BG/m), yada ykkW olarak (kW/m) T : Yıllık çalışma süresi (saat /yıl), P : Enerji bedeli ( TL/BG-saat).

yk (BG veya kW olarak) yük kayıpları Burada; q : Debi (m3/s)* i : Boru hattının hidrolik gardienti (mSS /m),  : Suyun özgül ağırlığı (1 kg/dm3), (1000 kg/m3)*  : Pompa verimi (%).

Yıllık toplam gider sabit gider ve işletme giderinin toplamıdır Yıllık toplam gider sabit gider ve işletme giderinin toplamıdır. YTG = YSG + YİG

Yıllık toplam gider pompaj hattında kullanılacak farklı boru çapları ve farklı boru tipleri için aşağıdaki örnek tabloda olduğu gibi bir tablo halinde hesaplanarak en düşük yıllık toplam gideri veren boru tipi ve çapı seçilir. Boru çapı seçimine önce bir hesapla başlanır.

Burada uygun su hızında (1. 5 Burada uygun su hızında (1.5 .. 2 m/s) verilen debiyi taşıyacak boru çapı hesaplanır. Hesaplanan boru çapı en yakın standart çapa çevrilir. Bu çaptan küçük ve büyük ikişer çap basamağı seçilir. Böylece elde edilen beş farklı çap için hesaplar yapılır.

Hesaplama sonucunda çizelgede de görüldüğü gibi en düşük YTG’i veren çap ekonomik çap olarak belirlenir. Bu çapa uygun boru ve armatür seçimi yapılır. Sürtünme hesapları bu çapa göre tekrarlanır ve pompa seçiminde de bu değerler esas alınır.

Sonuçlardan da görüldüğü gibi 350 mm çaplı boru bu işletme koşulların en düşük YTG değerini vermiştir. Bu borunun satın alma bedeli diğer küçük çaplı borulara göre daha yüksek olmasına karşın hızın daha düşük olması sürtünmelerin azalmasına neden olmuştur.

Örnek Çözüm Sulama amaçlı olarak kurulacak pompaj hattından dakikada 1800 L su alınması planlanmaktadır. Bu tesisin yılda 2200 saat çalıştırılması düşünülmektedir. Yıllık faiz ve amortisman değeri %5 , pompa verimi %70 olarak belirlenmiştir. Elektrik enerjisinin bedeli 0,325 TL/kW-h olarak ödenecektir. Tesisin kullanım ömrünün 25 yıl olması planlanmaktadır. Pompaj hattında kaynaklı çelik boru kullanılması planlanmıştır. Bu borulara ilişkin satın alma bedelleri ve hidrolik gradient değerleri aşağıdaki tabloda verilmiştir. Bu değerlerden yararlanarak ekonomik boru çapını belirleyiniz.

Örnek Çözüm Bo problem çözümünde karışıklığı önlemek açısından tablo üzerinde hesap yaparak çözüm aramak daha doğru bir yoldur. D (mm) Çap 1 Çap 2 Çap 3 Çap 4 Çap n SAB (TL) I (m/m) SGK (1/yıl) Yk(kW) YSG (TL/m-yıl) YİG (TL/m-yıl) YTG (TL/m-yıl)

Örnek Çözüm Burada; Q- Debi n- Boru kullanım ömrü i- yıllık faiz oranı VERİLENLER Q (m3/s) 0,03 n (yıl) 25 i 0,05 t (h) 2200 p (TL/kWh) 0,325 h (%) 70 Burada; Q- Debi n- Boru kullanım ömrü i- yıllık faiz oranı t-Tesisin yıllık kullanım saati p-Enerji bedeli  - pompa verimi h

Örnek Çözüm SAB: Bu değer tablolardan yada piyasadan firmalardan teklif alma yolu belirlenir.

Örnek Çözüm h SGK-Sabit Gider katsayısı ykkW-Yük kayıpları kW olarak Borunun her bir metre uzunluğu başına olşan kaybın kW olarak ifadesi. (kW/m) ykkW= 0,03*1000* i / 102*0,7 =0,420168 * I I-Hidrolik gradient boru çapına bağlı olarak değişim gösterecek.

Örnek Çözüm h YSG=SAB*SGK YİG=ykkW*t*P YTG=YSG+YİG D (mm) 125 150 200 250 300 SAB (TL) 42 66 88 108 I (m/m) 0,07 0,03 0,01 0,008 0,007 SGK (1/yıl) 0,0710 Yk(kW) 0,0294 0,0126 0,0042 0,0034 0,0029 YSG (TL/m-yıl) 2,98 4,68 6,24 7,66 10,64 YİG (TL/m-yıl) 21,03 9,01 3,00 2,40 2,10 YTG (TL/m-yıl) 24,01 13,70 9,25 10,07 12,75 YSG=SAB*SGK YİG=ykkW*t*P YTG=YSG+YİG

Örnek Çözüm Elde edilen sonuçların grafik gösterimi h