Λύσεις των ερωτήσεων του Κεφαλαίου 20 (σελ. 270) – ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΡΔΕΥΤΙΚΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ ΣΤΗΝ ΚΗΠΟΤΕΧΝΙΑ Γ΄ ΕΠΑΛ
Λύσεις των ερωτήσεων του Κεφαλαίου 20
Αναλυτικές απαντήσεις και στις 5 ερωτήσεις του Κεφαλαίου 20 «Επιλογή διατομής σωληνώσεων», με αυτούσια τα χωρία του βιβλίου, τον Πίνακα 20.1 και τα δύο λυμένα παραδείγματα διαστασιολόγησης σε μορφή ASCII, όλες τις πράξεις επαληθευμένες και επισήμανση των λαθών του βιβλίου.
Ο ορισμός της διαστασιολόγησης
Ερώτηση: Τι είναι η διαστασιολόγηση των σωληνώσεων;
Απάντηση:
-
Ο ΟΡΙΣΜΟΣ (σελ. 265), αυτούσιος: «Η επιλογή των διαστάσεων (διατομή και μήκος), που ονομάζεται και διαστασιολόγηση των σωληνώσεων, όταν γίνεται λανθασμένα, είναι σίγουρο ότι θα προκαλέσει δισεπίλυτα και διαρκή προβλήματα.»
ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ = ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΩΝ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ ΤΩΝ ΣΩΛΗΝΩΣΕΩΝ ① ΔΙΑΤΟΜΗ (Ø16, Ø20, Ø25, Ø32, Ø40, Ø50) ② ΜΗΚΟΣ -
ΠΟΙΟΣ ΤΗΝ ΚΑΝΕΙ (πλαίσιο, σελ. 265): «Ο καθορισμός των διαμέτρων στους σωλήνες ενός δικτύου άρδευσης δεν είναι έργο του τεχνικού, που αναλαμβάνει αυτή την εργασία. Ο ακριβής υπολογισμός προκύπτει μέσα από μια ολοκληρωμένη μελέτη, η οποία λαμβάνει υπόψη της πολλούς παράγοντες.» ➜ Ο τεχνικός εγκατάστασης εφαρμόζει τη μελέτη· ο μελετητής καθορίζει τις διαμέτρους.
-
ΤΑ ΚΑΤΩΤΑΤΑ ΟΡΙΑ ΠΟΥ ΙΣΧΥΟΥΝ ΠΑΝΤΑ — «Ανεξάρτητα όμως από το μαθηματικό υπολογισμό, οι ακόλουθες διάμετροι δεν πρέπει να ελαττώνονται κάτω από τα εξής όρια»:
ΚΕΝΤΡΙΚΟΣ ΑΓΩΓΟΣ Ø25 ΔΕΥΤΕΡΕΥΟΝΤΕΣ ΣΩΛΗΝΕΣ Ø20 ΣΩΛΗΝΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ Ø16 ➜ ΕΙΝΑΙ ΚΑΤΩΤΑΤΑ ΟΡΙΑ, ΟΧΙ ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ: ΙΣΧΥΟΥΝ ΑΚΟΜΗ ΚΙ ΑΝ Ο ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΒΓΑΖΕΙ ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ ΔΙΑΜΕΤΡΟ -
Η ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΤΗΝ ΠΡΑΞΗ (§20.2): «η διατομή του σωλήνα βασίζεται στην παροχή του νερού».
ΒΗΜΑ 1 ΑΘΡΟΙΖΩ ΤΙΣ ΠΑΡΟΧΕΣ ΤΩΝ ΕΚΤΟΞΕΥΤΗΡΩΝ ΠΟΥ ΕΞΥΠΗΡΕΤΕΙ ΚΑΘΕ ΤΜΗΜΑ, ΞΕΚΙΝΩΝΤΑΣ ΑΠΟ ΤΟ ΑΚΡΟ ΤΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ ΒΗΜΑ 2 ΜΕΤΑΤΡΕΠΩ ΣΕ l/h: l/min x 60 = l/h ΒΗΜΑ 3 ΔΙΑΛΕΓΩ ΑΠΟ ΤΟΝ ΠΙΝΑΚΑ 20.1 ΤΗ ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ ΔΙΑΤΟΜΗ ΠΟΥ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΜΕΤΑΦΕΡΕΙ ΤΗΝ ΠΑΡΟΧΗ ΑΥΤΗ ΒΗΜΑ 4 ΕΛΕΓΧΩ ΟΤΙ ΔΕΝ ΠΑΡΑΒΙΑΖΩ ΤΑ ΚΑΤΩΤΑΤΑ ΟΡΙΑ⚠️ ΑΣΥΝΕΠΕΙΑ ΤΟΥ ΒΙΒΛΙΟΥ: ο τίτλος του κεφαλαίου εμφανίζεται σε δύο εκδοχές — «ΕΠΙΛΟΓΗ ΔΙΑΤΟΜΗΣ ΣΩΛΗΝΩΝ» στη σελίδα τίτλου και στην κεφαλίδα, «Επιλογή Διατομής Σωληνώσεων» στον τίτλο του κειμένου.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Διαστασιολόγηση των σωληνώσεων ονομάζεται η επιλογή των διαστάσεών τους, δηλαδή της διατομής και του μήκους των σωλήνων ενός αρδευτικού δικτύου. Ο καθορισμός των διαμέτρων στους σωλήνες ενός δικτύου άρδευσης δεν είναι έργο του τεχνικού που αναλαμβάνει την εργασία της εγκατάστασης, γιατί ο ακριβής υπολογισμός προκύπτει μέσα από μια ολοκληρωμένη μελέτη, η οποία λαμβάνει υπόψη της πολλούς παράγοντες. Ανεξάρτητα πάντως από τον μαθηματικό υπολογισμό, ορισμένες διάμετροι δεν πρέπει να ελαττώνονται κάτω από συγκεκριμένα όρια: ο κεντρικός αγωγός δεν πρέπει να είναι μικρότερος από Ø25, οι δευτερεύοντες σωλήνες από Ø20 και οι σωλήνες εφαρμογής από Ø16. Στην πράξη η διατομή του σωλήνα βασίζεται στην παροχή του νερού: αθροίζουμε τις παροχές των εκτοξευτήρων που εξυπηρετεί κάθε τμήμα, τις μετατρέπουμε σε λίτρα την ώρα και επιλέγουμε από τον πίνακα τη μικρότερη διατομή που μπορεί να τις μεταφέρει.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Τα προβλήματα της λανθασμένης διαστασιολόγησης
Ερώτηση: Τι προβλήματα επιφέρει σε ένα αρδευτικό δίκτυο η λανθασμένη διαστασιολόγηση των σωλήνων;
Απάντηση:
-
ΤΑ ΤΕΣΣΕΡΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ (σελ. 265), αυτούσια: η λανθασμένη διαστασιολόγηση «είναι σίγουρο ότι θα προκαλέσει δισεπίλυτα και διαρκή προβλήματα, όπως απώλειες πίεσης και ανεπαρκή άρδευση, σπατάλη χρημάτων, που επενδύονται σε υπερβολικό (υπερμεγέθη) εξοπλισμό και υδραυλικό πλήγμα, το οποίο μειώνει την αναμενόμενη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού».
① ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΠΙΕΣΗΣ ② ΑΝΕΠΑΡΚΗΣ ΑΡΔΕΥΣΗ ③ ΣΠΑΤΑΛΗ ΧΡΗΜΑΤΩΝ ΣΕ ΥΠΕΡΒΟΛΙΚΟ (ΥΠΕΡΜΕΓΕΘΗ) ΕΞΟΠΛΙΣΜΟ ④ ΥΔΡΑΥΛΙΚΟ ΠΛΗΓΜΑ → ΜΕΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΜΕΝΟΜΕΝΗΣ ΔΙΑΡΚΕΙΑΣ ΖΩΗΣ ΤΟΥ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΥ -
ΔΥΟ ΛΑΘΗ ΜΕ ΑΝΤΙΘΕΤΗ ΦΟΡΑ — τα τέσσερα προβλήματα χωρίζονται σε δύο ζεύγη:
ΥΠΟΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ (ΠΟΛΥ ΜΙΚΡΗ ΔΙΑΤΟΜΗ) ΜΕΓΑΛΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΡΟΗΣ → ΜΕΓΑΛΕΣ ΤΡΙΒΕΣ ➜ ① ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΠΙΕΣΗΣ ➜ ② ΑΝΕΠΑΡΚΗΣ ΑΡΔΕΥΣΗ (οι εκτοξευτήρες δεν παίρνουν την πίεση που χρειάζονται για να αποδώσουν) ➜ ④ ΥΔΡΑΥΛΙΚΟ ΠΛΗΓΜΑ (η απότομη διακοπή ροής μεγάλης ταχύτητας καταπονεί σωλήνες, βάνες και εξαρτήματα) ΥΠΕΡΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ (ΠΟΛΥ ΜΕΓΑΛΗ ΔΙΑΤΟΜΗ) ➜ ③ ΣΠΑΤΑΛΗ ΧΡΗΜΑΤΩΝ ΣΕ ΥΠΕΡΜΕΓΕΘΗ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟ «ΟΣΟ ΑΥΞΑΝΕΙ Η ΔΙΑΤΟΜΗ ΤΟΥ ΣΩΛΗΝΑ, ΑΥΞΑΝΕΙ ΠΑΡΑΛΛΗΛΑ ΚΑΙ ΤΟ ΚΟΣΤΟΣ ΤΟΥ» (κριτήριο 3) -
ΓΙΑΤΙ ΕΙΝΑΙ «ΔΙΣΕΠΙΛΥΤΑ ΚΑΙ ΔΙΑΡΚΗ» — επειδή οι σωλήνες είναι θαμμένοι: η διόρθωση απαιτεί εκ νέου διάνοιξη χαντακιών και αντικατάσταση του δικτύου, όχι απλή ρύθμιση. Γι᾽ αυτό το βιβλίο τονίζει ότι «ο ακριβής υπολογισμός προκύπτει μέσα από μια ολοκληρωμένη μελέτη». ➜ Και γι᾽ αυτό ορίζει και τα κατώτατα όρια (Ø25 κεντρικός, Ø20 δευτερεύοντες, Ø16 εφαρμογής), που λειτουργούν ως δίχτυ ασφαλείας ακόμη και όταν ο υπολογισμός βγάζει μικρότερη διάμετρο.
-
ΤΟ ΑΝΤΙΔΟΤΟ — ΤΑ ΤΡΙΑ ΚΡΙΤΗΡΙΑ (§20.1)
① Η ΔΙΑΤΙΘΕΜΕΝΗ ΠΑΡΟΧΗ ΔΙΝΕΙ ΤΟ ΚΑΤΩΤΑΤΟ ΟΡΙΟ ΔΙΑΤΟΜΗΣ ② ΟΙ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΤΡΙΒΩΝ ΠΕΡΙΟΡΙΖΟΥΝ ΤΗΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΡΟΗΣ ΣΕ V ≤ 1,5 m/sec ③ ΤΟ ΚΟΣΤΟΣ ΩΘΕΙ ΠΡΟΣ ΤΗ ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ ΔΥΝΑΤΗ ΔΙΑΤΟΜΗ ΚΑΙ Ο ΠΙΝΑΚΑΣ 20.1 (ΡΕ 6 Atm, V = 1,5 m/sec) ΤΑ ΣΥΝΟΨΙΖΕΙ: Ø16 → 580 l/h Ø25 → 1800 l/h Ø40 → 5400 l/h Ø20 → 1100 l/h Ø32 → 3050 l/h Ø50 → 8400 l/h⚠️ Η ΠΕΡΙΛΗΨΗ του κεφαλαίου επαναλαμβάνει τα προβλήματα αυτολεξεί, αλλά ακρωτηριάζει τον κανόνα των ελάχιστων διαμέτρων γράφοντας «δεν πρέπει να ελαττώνονται» χωρίς το «κάτω από τα εξής όρια».
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η λανθασμένη διαστασιολόγηση των σωλήνων είναι σίγουρο ότι θα προκαλέσει δισεπίλυτα και διαρκή προβλήματα. Τα προβλήματα αυτά είναι οι απώλειες πίεσης και η ανεπαρκής άρδευση, η σπατάλη χρημάτων που επενδύονται σε υπερβολικό, δηλαδή υπερμεγέθη, εξοπλισμό, καθώς και το υδραυλικό πλήγμα, το οποίο μειώνει την αναμενόμενη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού. Τα προβλήματα αυτά προκύπτουν με δύο αντίθετους τρόπους: όταν η διατομή είναι πολύ μικρή, η ταχύτητα ροής και οι τριβές μεγαλώνουν, οπότε εμφανίζονται απώλειες πίεσης, ανεπαρκής άρδευση και υδραυλικό πλήγμα, ενώ όταν η διατομή είναι πολύ μεγάλη, σπαταλούνται χρήματα σε υπερμεγέθη εξοπλισμό, αφού όσο αυξάνει η διατομή του σωλήνα αυξάνει παράλληλα και το κόστος του. Επειδή οι σωλήνες είναι θαμμένοι, η διόρθωση των λαθών αυτών είναι δύσκολη και δαπανηρή, και γι᾽ αυτό ο ακριβής υπολογισμός των διαμέτρων προκύπτει μέσα από μια ολοκληρωμένη μελέτη που λαμβάνει υπόψη της πολλούς παράγοντες.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Τα τρία κριτήρια επιλογής διατομής
Ερώτηση: Να αναφέρετε ονομαστικά τα κριτήρια επιλογής της διατομής των σωλήνων.
Απάντηση:
-
ΤΑ ΤΡΙΑ ΚΡΙΤΗΡΙΑ — η ΠΕΡΙΛΗΨΗ (σελ. 270) τα δίνει συγκεντρωμένα: «Τα κριτήρια επιλογής της διατομής των σωλήνων είναι: α) η διατιθέμενη παροχή, β) οι απώλειες λόγω τριβών και γ) το κόστος.»
① Η ΔΙΑΤΙΘΕΜΕΝΗ ΠΑΡΟΧΗ ② ΟΙ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΤΡΙΒΩΝ ③ ΤΟ ΚΟΣΤΟΣ -
ΤΙ ΛΕΕΙ ΤΟ ΚΥΡΙΩΣ ΚΕΙΜΕΝΟ ΓΙΑ ΚΑΘΕΝΑ (§20.1, σελ. 266-267), αυτούσια:
① Η ΔΙΑΤΙΘΕΜΕΝΗ ΠΑΡΟΧΗ «(η ΠΟΣΟΤΗΤΑ ΝΕΡΟΥ ΠΟΥ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΔΙΕΛΘΕΙ ΜΕΣΑ ΑΠΟ ΑΥΤΟΝ)» ΚΑΘΟΡΙΖΕΤΑΙ «ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΟΣΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΠΟΥ ΧΡΕΙΑΖΟΝΤΑΙ ΟΙ ΕΚΤΟΞΕΥΤΗΡΕΣ, ΟΙ ΟΠΟΙΟΙ ΒΡΙΣΚΟΝΤΑΙ ΤΟΠΟΘΕΤΗΜΕΝΟΙ ΠΡΟΣ ΤΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΡΟΗΣ ΠΑΝΩ ΣΕ ΑΥΤΟ ΤΟ ΣΩΛΗΝΑ» ② ΟΙ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΛΟΓΩ ΤΡΙΒΩΝ «Η ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΤΩΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΤΟΙΧΩΜΑΤΩΝ ΤΟΥ ΣΩΛΗΝΑ ΠΑΡΟΥΣΙΑΖΕΙ ΤΡΑΧΥΤΗΤΑ»· «ΟΙ ΔΙΑΜΕΤΡΟΙ ΤΩΝ ΣΩΛΗΝΩΣΕΩΝ ΕΠΙΛΕΓΟΝΤΑΙ ΜΕ ΒΑΣΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΡΟΗΣ, ΜΕ ΑΝΩΤΕΡΗ ΤΟ 1,5 m/sec» ③ ΤΟ ΚΟΣΤΟΣ «ΟΣΟ ΑΥΞΑΝΕΙ Η ΔΙΑΤΟΜΗ ΤΟΥ ΣΩΛΗΝΑ, ΑΥΞΑΝΕΙ ΠΑΡΑΛΛΗΛΑ ΚΑΙ ΤΟ ΚΟΣΤΟΣ ΤΟΥ»· γι᾽ αυτό «ΟΙ ΤΕΧΝΙΚΟΙ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝ ΤΗ ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ ΔΥΝΑΤΗ ΔΙΑΤΟΜΗ ΣΩΛΗΝΑ, ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΞΥΠΗΡΕΤΗΣΗ ΤΗΣ ΠΑΡΟΧΗΣ» -
ΠΩΣ ΣΥΝΕΡΓΑΖΟΝΤΑΙ
① ΠΑΡΟΧΗ ΔΙΝΕΙ ΤΟ ΚΑΤΩΤΑΤΟ ΟΡΙΟ (πρέπει να χωράει το νερό) ② ΤΡΙΒΕΣ ΤΟ ΑΝΕΒΑΖΟΥΝ (V ≤ 1,5 m/sec) ③ ΚΟΣΤΟΣ ΤΟ ΚΑΤΕΒΑΖΕΙ (η μικρότερη δυνατή διατομή) ΤΟ ΣΗΜΕΙΟ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΕΙΝΑΙ ΗΔΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΕΝΟ ΣΤΟΝ ΠΙΝΑΚΑ 20.1: ΔΙΝΕΙ ΤΗ ΜΕΓΙΣΤΗ ΠΑΡΟΧΗ ΚΑΘΕ ΔΙΑΤΟΜΗΣ ΑΚΡΙΒΩΣ ΣΤΑ V = 1,5 m/sec ΔΙΑΤΟΜΗ ΜΕΓΙΣΤΗ ΠΑΡΟΧΗ (l/h) Ø16 580 Ø20 1100 Ø25 1800 Ø32 3050 Ø40 5400 Ø50 8400 -
ΚΑΙ ΔΥΟ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΠΑΝΩ ΑΠΟ ΤΑ ΚΡΙΤΗΡΙΑ
① ΤΑ ΚΑΤΩΤΑΤΑ ΟΡΙΑ ΔΙΑΜΕΤΡΟΥ (σελ. 265) ΚΕΝΤΡΙΚΟΣ Ø25 · ΔΕΥΤΕΡΕΥΟΝΤΕΣ Ø20 · ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ Ø16 ΙΣΧΥΟΥΝ «ΑΝΕΞΑΡΤΗΤΑ ΑΠΟ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟ» ② Η ΠΡΑΚΤΙΚΗ ΤΥΠΟΠΟΙΗΣΗ (σελ. 269) «Στην πράξη, και για μικρά δίκτυα η ΥΠΑΡΞΗ ΣΤΟ ΕΡΓΟΤΑΞΙΟ ΤΟΣΩΝ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΩΝ ΔΙΑΤΟΜΩΝ ΣΩΛΗΝΩΝ, άρα και αρδευτικών εξαρτημάτων, ΘΑ ΔΗΜΙΟΥΡΓΟΥΣΕ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΑΠΟ ΑΥΤΑ ΠΟΥ ΘΑ ΕΠΕΛΥΕ. Τα προβλήματα αυτά είναι ΤΟΣΟ ΤΕΧΝΙΚΑ, ΟΣΟ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ.» ΓΙ᾽ ΑΥΤΟ «ΟΙ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΟΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΕΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝ, ΓΙΑ ΔΕΥΤΕΡΕΥΟΝΤΕΣ ΑΓΩΓΟΥΣ, ΣΩΛΗΝΕΣ ΙΔΙΑΣ ΔΙΑΤΟΜΗΣ ΚΑΙ ΜΑΛΙΣΤΑ ΑΥΤΗΣ ΠΟΥ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΜΕΤΑΦΕΡΕΙ ΜΕ ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΤΟ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΟ ΦΟΡΤΙΟ»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα κριτήρια βάσει των οποίων επιλέγεται η κατάλληλη διατομή σωλήνων για ένα αρδευτικό δίκτυο είναι τρία: πρώτον, η διατιθέμενη παροχή, δηλαδή η ποσότητα νερού που μπορεί να διέλθει μέσα από τον σωλήνα· δεύτερον, οι απώλειες λόγω τριβών· και τρίτον, το κόστος. Το πρώτο κριτήριο θέτει το κατώτατο όριο της διατομής, αφού η ποσότητα του νερού που ρέει μέσα σε έναν σωλήνα ανά μονάδα χρόνου καθορίζεται από την ποσότητα νερού που χρειάζονται οι εκτοξευτήρες οι οποίοι βρίσκονται τοποθετημένοι προς τη διεύθυνση ροής πάνω σε αυτόν. Το δεύτερο ανεβάζει τη διατομή, γιατί η τραχύτητα των εσωτερικών τοιχωμάτων προκαλεί απώλειες ενέργειας και πτώση πίεσης, οπότε οι διάμετροι επιλέγονται με βάση και την ταχύτητα ροής, με ανώτερη το ενάμισι μέτρο ανά δευτερόλεπτο. Το τρίτο την κατεβάζει, γιατί όσο αυξάνει η διατομή του σωλήνα αυξάνει παράλληλα και το κόστος του, και γι᾽ αυτό οι τεχνικοί εγκατάστασης χρησιμοποιούν τη μικρότερη δυνατή διατομή σωλήνα για την εξυπηρέτηση της παροχής.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Η επίδραση της διατιθέμενης παροχής
Ερώτηση: Πώς επηρεάζει η διατιθέμενη παροχή των σωλήνων τη διαστασιολόγηση;
Απάντηση:
-
Η ΒΑΣΙΚΗ ΣΧΕΣΗ (σελ. 266), αυτούσια: «Όσο μεγαλύτερη είναι η παροχή, που πρέπει να εξυπηρετήσει ένας σωλήνας, τόσο μεγαλύτερη διατομή πρέπει να έχει. Ένας μικρός σε διατομή σωλήνας μπορεί να μεταφέρει μικρή ποσότητα νερού. Ένας μεγάλος σε διατομή σωλήνας μπορεί να μεταφέρει μεγάλες ποσότητες νερού.» ➜ Και η λεζάντα της Εικ. 20.1: «Όσο μεγαλύτερος είναι ο σωλήνας, τόσο περισσότερο νερό μπορεί να μεταφέρει.»
ΠΙΝΑΚΑΣ 20.1 — ΡΕ 6 Atm, V = 1,5 m/sec ΔΙΑΤΟΜΗ ΜΕΓΙΣΤΗ ΠΑΡΟΧΗ (l/h) Ø16 580 Ø32 3050 Ø20 1100 Ø40 5400 Ø25 1800 Ø50 8400 -
ΑΠΟ ΠΟΥ ΠΡΟΚΥΠΤΕΙ Η ΠΑΡΟΧΗ ΚΑΘΕ ΤΜΗΜΑΤΟΣ — αυτούσια: «Η ποσότητα του νερού, που ρέει μέσα σε ένα σωλήνα ανά μονάδα χρόνου, καθορίζεται από την ποσότητα του νερού που χρειάζονται οι εκτοξευτήρες, οι οποίοι βρίσκονται τοποθετημένοι προς τη διεύθυνση ροής πάνω σε αυτό το σωλήνα. Η διατομή του σωλήνα παροχής θεωρητικά μπορεί να μικραίνει οδεύοντας προς τους πιο απομακρυσμένους εκτοξευτήρες, αφού αποδίδει νερό προς τους προηγούμενους εκτοξευτήρες» (Εικ. 20.2: «Η διατομή του σωλήνα μπορεί να μειώνεται»).
Η ΛΟΓΙΚΗ ΤΟΥ ΑΘΡΟΙΣΜΑΤΟΣ — ΞΕΚΙΝΩ ΑΠΟ ΤΟ ΑΚΡΟ ΚΑΙ ΓΥΡΙΖΩ ΠΙΣΩ ΠΑΡΟΧΗ ────────────●────────●────────●────────● 4 3 2 1 ← ΤΕΛΕΥΤΑΙΟΣ 4q 3q 2q q ΚΑΘΕ ΤΜΗΜΑ ΜΕΤΑΦΕΡΕΙ ΤΟ ΑΘΡΟΙΣΜΑ ΤΩΝ ΕΚΤΟΞΕΥΤΗΡΩΝ ΠΟΥ ΒΡΙΣΚΟΝΤΑΙ ΚΑΤΑΝΤΗ ΤΟΥ — ΓΙ᾽ ΑΥΤΟ Η ΔΙΑΤΟΜΗ ΜΙΚΡΑΙΝΕΙ ΠΡΟΣ ΤΟ ΑΚΡΟ -
ΤΟ 1ο ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΤΟΥ ΒΙΒΛΙΟΥ (Εικ. 20.3) — 6 εκτοξευτήρες × 15 l/min:
3 ──── 2 ──── 1 │ A──Β Β = ΔΙΑΚΛΑΔΩΣΗ │ 4 ──── 5 ──── 6 ΒΗΜΑ 1 ΤΑ ΛΙΤΡΑ ΑΝΑ ΛΕΠΤΟ ΣΕ ΚΑΘΕ ΤΜΗΜΑ ΤΜΗΜΑ 2→1 15 l/min ΤΜΗΜΑ 3→2 15 + 15 = 30 l/min ΤΜΗΜΑ Β→3 15 + 15 + 15 = 45 l/min ΤΟ ΙΔΙΟ Η ΚΑΤΩ ΠΛΕΥΡΑ: 45 l/min ΤΜΗΜΑ Α→Β 45 + 45 = 90 l/min ΒΗΜΑ 2 ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΣΕ l/h ΚΑΙ ΕΠΙΛΟΓΗ ΑΠΟ ΤΟΝ ΠΙΝΑΚΑ 20.1 ΑΒ 90 x 60 = 5400 l/h → Ø40 (μέγιστο 5400 — οριακά) Β3/Β4 45 x 60 = 2700 l/h → Ø32 (μέγιστο 3050) 32/45 30 x 60 = 1800 l/h → Ø25 (μέγιστο 1800 — οριακά) 21/56 15 x 60 = 900 l/h → Ø20 (μέγιστο 1100) ✓ ΟΛΕΣ ΟΙ ΠΡΑΞΕΙΣ ΚΑΙ ΟΙ ΕΠΙΛΟΓΕΣ ΕΠΑΛΗΘΕΥΤΗΚΑΝ⚠️ ΤΥΠΟΓΡΑΦΙΚΟ: «= 900 l/h. που μεταφέρονται» — τελεία αντί για κόμμα, μόνο στο τελευταίο στοιχείο της λίστας.
-
ΤΟ 2ο ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ (Εικ. 20.4) — 14 εκτοξευτήρες × 10 l/min, «επιλέγουμε τη μικρότερη διατομή σωλήνα για τη συγκεκριμένη παροχή»:
40 30 20 10 l/min Ε ──── Δ ──── Γ ──── Β ──── Α 5 ΕΚΤΟΞΕΥΤΗΡΕΣ │ 50 l/min (ΤΜΗΜΑ ΠΕ) │ 40 30 20 10 l/min Ρ ──Π ── Κ ──── Ι ──── Θ ──── Η ──── Ζ 5 ΕΚΤΟΞΕΥΤΗΡΕΣ 140 │ (ΤΜΗΜΑ ΚΠ = 50 l/min) │ 40 l/min (ΤΜΗΜΑ ΞΠ) Ξ ──── Ν ──── Μ ──── Λ 4 ΕΚΤΟΞΕΥΤΗΡΕΣ 10 l/min = 600 l/h → Ø20 20 l/min = 1200 l/h → Ø25 (ο Ø20 φτάνει μόνο 1100) 30 l/min = 1800 l/h → Ø25 (ακριβώς στο όριο) 40 l/min = 2400 l/h → Ø32 50 l/min = 3000 l/h → Ø32⚠️⚠️ ΤΟ ΛΑΘΟΣ ΤΟΥ ΒΙΒΛΙΟΥ: ο κατάλογος γράφει «Το τμήμα ΠΡ μεταφέρει 130 l/min = 7800 l/h», ενώ η ίδια η Εικ. 20.4 τυπώνει 140 l/min. Το σωστό είναι 140 l/min, αφού 14 × 10 = 140. Ο κατάλογος παραλείπει το τμήμα ΚΠ (50 l/min) και αθροίζει 50 + 40 + 40 = 130 αντί για 50 + 50 + 40 = 140. Η επιλογή Ø50 μένει σωστή (140 l/min = 8400 l/h, ακριβώς η μέγιστη παροχή του Ø50).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η διατιθέμενη παροχή είναι το πρώτο και βασικότερο κριτήριο της διαστασιολόγησης, γιατί όσο μεγαλύτερη είναι η παροχή που πρέπει να εξυπηρετήσει ένας σωλήνας, τόσο μεγαλύτερη διατομή πρέπει να έχει: ένας μικρός σε διατομή σωλήνας μπορεί να μεταφέρει μικρή ποσότητα νερού, ενώ ένας μεγάλος μπορεί να μεταφέρει μεγάλες ποσότητες. Η ποσότητα του νερού που ρέει μέσα σε έναν σωλήνα ανά μονάδα χρόνου καθορίζεται από την ποσότητα του νερού που χρειάζονται οι εκτοξευτήρες οι οποίοι βρίσκονται τοποθετημένοι προς τη διεύθυνση ροής πάνω σε αυτόν τον σωλήνα. Γι᾽ αυτό η διατομή του σωλήνα παροχής θεωρητικά μπορεί να μικραίνει οδεύοντας προς τους πιο απομακρυσμένους εκτοξευτήρες, αφού ο σωλήνας αποδίδει νερό προς τους προηγούμενους εκτοξευτήρες. Πρακτικά, ξεκινούμε από τον τελευταίο εκτοξευτήρα και αθροίζουμε προς τα πίσω: στο πρώτο παράδειγμα του βιβλίου, με έξι εκτοξευτήρες των δεκαπέντε λίτρων το λεπτό, το τμήμα ως τον τελευταίο μεταφέρει δεκαπέντε λίτρα το λεπτό, το επόμενο τριάντα, το τμήμα από τη διακλάδωση σαράντα πέντε και το τμήμα εισόδου ενενήντα λίτρα το λεπτό. Μετατρέποντας σε λίτρα την ώρα και συμβουλευόμενοι τον πίνακα 20.1, το τμήμα ΑΒ με 5400 λίτρα την ώρα απαιτεί σωλήνα Ø40, τα τμήματα Β3 και Β4 με 2700 λίτρα την ώρα Ø32, τα τμήματα 32 και 45 με 1800 λίτρα την ώρα Ø25 και τα τμήματα 21 και 56 με 900 λίτρα την ώρα Ø20.
Κριτήρια αξιολόγησης:
Η επιλογή σωλήνων με βάση τις απώλειες τριβών
Ερώτηση: Πώς επιλέγονται οι σωλήνες με βάση τις απώλειες ενέργειας λόγω τριβών;
Απάντηση:
-
ΓΙΑΤΙ ΥΠΑΡΧΟΥΝ ΑΠΩΛΕΙΕΣ (κριτήριο 2, σελ. 266-267), αυτούσια: «Η επιφάνεια των εσωτερικών τοιχωμάτων του σωλήνα παρουσιάζει τραχύτητα, με αποτέλεσμα να έχουμε απώλειες ενέργειας λόγω τριβών και πτώση της διαθέσιμης πίεσης για τη λειτουργία των εκτοξευτήρων.»
ΤΡΑΧΥΤΗΤΑ ΤΟΙΧΩΜΑΤΩΝ → ΤΡΙΒΕΣ → ΑΠΩΛΕΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ → ΠΤΩΣΗ ΠΙΕΣΗΣ ΠΙΕΣΗ ΣΤΗΝ ΑΡΧΗ ΠΙΕΣΗ ΣΤΟ ΤΕΛΟΣ ████████████ ──────────► ██████ ΤΡΙΒΕΣ ➜ ΟΙ ΕΚΤΟΞΕΥΤΗΡΕΣ ΣΤΟ ΤΕΛΟΣ ΤΗΣ ΓΡΑΜΜΗΣ ΔΕΝ ΠΑΙΡΝΟΥΝ ΤΗΝ ΠΙΕΣΗ ΠΟΥ ΧΡΕΙΑΖΟΝΤΑΙ → ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ ΑΚΤΙΝΑ, ΑΝΟΜΟΙΟΜΟΡΦΗ ΑΡΔΕΥΣΗ -
ΤΟ ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΕΠΙΛΟΓΗΣ — αυτούσια: «Ελέγχοντας την ταχύτητα ροής του νερού, μπορούμε να υπολογίσουμε και τις απώλειες ενέργειας λόγω τριβών. Οι διάμετροι των σωληνώσεων επιλέγονται με βάση και την ταχύτητα ροής, με ανώτερη το 1,5 m/sec.»
Η ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΡΟΗΣ ΕΙΝΑΙ Ο ΔΕΙΚΤΗΣ ΤΩΝ ΤΡΙΒΩΝ ΙΔΙΑ ΠΑΡΟΧΗ ΣΕ ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ ΔΙΑΤΟΜΗ → ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΡΟΗΣ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΡΟΗΣ → ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΕΣ ΤΡΙΒΕΣ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΕΣ ΤΡΙΒΕΣ → ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΠΤΩΣΗ ΠΙΕΣΗΣ ΤΟ ΑΝΩΤΑΤΟ ΟΡΙΟ ΠΟΥ ΘΕΤΕΙ ΤΟ ΒΙΒΛΙΟ: V = 1,5 m/sec -
ΠΩΣ ΕΦΑΡΜΟΖΕΤΑΙ ΣΤΗΝ ΠΡΑΞΗ: Ο ΠΙΝΑΚΑΣ 20.1 ΤΟ ΕΧΕΙ ΗΔΗ ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΕΙ
ΠΙΝΑΚΑΣ 20.1 — ΔΙΑΤΟΜΕΣ ΣΩΛΗΝΩΝ ΠΟΛΥΑΙΘΥΛΕΝΙΟΥ (ΡΕ) 6 Atm ΜΕ ΤΗ ΜΕΓΙΣΤΗ ΠΑΡΟΧΗ ΠΟΥ ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΜΕΤΑΦΕΡΟΥΝ (V = 1,5 m/sec) ΔΙΑΤΟΜΗ ΜΕΓΙΣΤΗ ΠΑΡΟΧΗ (l/h) Ø16 580 Ø20 1100 Ø25 1800 Ø32 3050 Ø40 5400 Ø50 8400 ➜ Η «ΜΕΓΙΣΤΗ ΠΑΡΟΧΗ» ΚΑΘΕ ΔΙΑΤΟΜΗΣ ΕΙΝΑΙ ΑΚΡΙΒΩΣ Η ΠΑΡΟΧΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΟΠΟΙΑ Η ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΡΟΗΣ ΦΤΑΝΕΙ ΤΟ 1,5 m/sec. ΑΡΑ: ΜΕΝΟΝΤΑΣ ΜΕΣΑ ΣΤΟΝ ΠΙΝΑΚΑ, ΤΗΡΕΙΣ ΑΥΤΟΜΑΤΑ ΤΟ ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΤΩΝ ΤΡΙΒΩΝ — ΔΕΝ ΧΡΕΙΑΖΕΤΑΙ ΞΕΧΩΡΙΣΤΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ (2ο Παράδειγμα, τμήμα ΒΓ) 20 l/min x 60 = 1200 l/h Ø20 → μέγιστο 1100 l/h ✗ ΘΑ ΞΕΠΕΡΝΟΥΣΕ ΤΟ 1,5 m/sec Ø25 → μέγιστο 1800 l/h ✓ ΕΠΙΛΕΓΕΤΑΙ -
Η ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΜΕ ΤΑ ΑΛΛΑ ΔΥΟ ΚΡΙΤΗΡΙΑ
① ΠΑΡΟΧΗ ΔΙΝΕΙ ΤΟ ΚΑΤΩΤΑΤΟ ΟΡΙΟ ② ΤΡΙΒΕΣ ΤΟ ΑΝΕΒΑΖΟΥΝ (V ≤ 1,5 m/sec) ③ ΚΟΣΤΟΣ ΤΟ ΚΑΤΕΒΑΖΕΙ «ΟΣΟ ΑΥΞΑΝΕΙ Η ΔΙΑΤΟΜΗ ΤΟΥ ΣΩΛΗΝΑ, ΑΥΞΑΝΕΙ ΠΑΡΑΛΛΗΛΑ ΚΑΙ ΤΟ ΚΟΣΤΟΣ ΤΟΥ» ΤΟ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ ΤΟΥ ΒΙΒΛΙΟΥ: «οι ΤΕΧΝΙΚΟΙ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝ ΤΗ ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ ΔΥΝΑΤΗ ΔΙΑΤΟΜΗ ΣΩΛΗΝΑ, ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΞΥΠΗΡΕΤΗΣΗ ΤΗΣ ΠΑΡΟΧΗΣ» ΜΕ ΔΥΟ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΥΣ · ΤΑ ΚΑΤΩΤΑΤΑ ΟΡΙΑ: Ø25 ΚΕΝΤΡΙΚΟΣ · Ø20 ΔΕΥΤΕΡΕΥΟΝΤΕΣ · Ø16 ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ · Η ΤΥΠΟΠΟΙΗΣΗ ΣΤΟ ΕΡΓΟΤΑΞΙΟ: «οι ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΟΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΕΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝ, ΓΙΑ ΔΕΥΤΕΡΕΥΟΝΤΕΣ ΑΓΩΓΟΥΣ, ΣΩΛΗΝΕΣ ΙΔΙΑΣ ΔΙΑΤΟΜΗΣ ΚΑΙ ΜΑΛΙΣΤΑ ΑΥΤΗΣ ΠΟΥ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΜΕΤΑΦΕΡΕΙ ΜΕ ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΤΟ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΟ ΦΟΡΤΙΟ»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι σωλήνες επιλέγονται με βάση τις απώλειες ενέργειας λόγω τριβών μέσω του ελέγχου της ταχύτητας ροής. Η επιφάνεια των εσωτερικών τοιχωμάτων του σωλήνα παρουσιάζει τραχύτητα, με αποτέλεσμα να έχουμε απώλειες ενέργειας λόγω τριβών και πτώση της διαθέσιμης πίεσης για τη λειτουργία των εκτοξευτήρων. Ελέγχοντας την ταχύτητα ροής του νερού μπορούμε να υπολογίσουμε και τις απώλειες ενέργειας λόγω τριβών, και γι᾽ αυτό οι διάμετροι των σωληνώσεων επιλέγονται με βάση και την ταχύτητα ροής, με ανώτερη το ενάμισι μέτρο ανά δευτερόλεπτο. Για δεδομένη παροχή, όσο μικρότερη είναι η διατομή τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα ροής και τόσο μεγαλύτερες οι τριβές, οπότε το κριτήριο αυτό λειτουργεί ανεβάζοντας τη διατομή. Στην πράξη ο έλεγχος αυτός είναι ήδη ενσωματωμένος στον πίνακα 20.1, ο οποίος δίνει τη μέγιστη παροχή κάθε διατομής σωλήνων πολυαιθυλενίου έξι ατμοσφαιρών ακριβώς για ταχύτητα ροής ενάμισι μέτρου ανά δευτερόλεπτο: Ø16 για 580 λίτρα την ώρα, Ø20 για 1100, Ø25 για 1800, Ø32 για 3050, Ø40 για 5400 και Ø50 για 8400 λίτρα την ώρα. Επιλέγοντας για κάθε τμήμα τη μικρότερη διατομή του πίνακα που μπορεί να μεταφέρει την απαιτούμενη παροχή, τηρούμε αυτόματα και το όριο της ταχύτητας ροής, εξισορροπώντας έτσι το κριτήριο των τριβών με το κριτήριο του κόστους, που ωθεί προς τη μικρότερη δυνατή διατομή.
Κριτήρια αξιολόγησης:
