حساب الضغط اللازم لتشغيل شبكة الري

مشاهدات :

 

حساب الضغط اللازم لتشغيل شبكة الري

في هذا الدرس سنستخدم ما تعلمناه في الدروس السابقة بشكل إجمالي لنحدد الضغط اللازم لتشغيل شبكة الري  

نعلم جميعا أن شبكة الري دورها الرئيسي هو إيصا الماء إلى النباتات حسب المقننات المائيه الموصى بها حيث يتم تحريك الماء من مصدره في المشروع - خزان الري مثلا - حتى يصل إلى محطته الأخيره في منطقة جذور النبات وهذه المحطة الأخيره يوجد بها أجهزة ري مختلفه تقوم بإيصال الماء إلى الجذور حسب طبيعة كل نبات

وهذه الأجهزة أقصد بها النقاطات والبابلر والرشاشات أو ما يعرف أحيانا بشبكة الري السطحية . والشركات التي صنعت هذه الأجهزة قد حددت الضغط اللازم لتشغيل كل جهاز حتى يقوم بعمله بشكل مثالي فإذا فتحت كتالوج شركة رينبيرد مثلا ونظرت الى أنواع الرشاشات المختلفة ستجد أن لكل رشاش ضغط مناسب لتشغيله ومقابل هذا الضغط في الجدول يوجد تصرف يمثل أداء الرشاش عند هذه الضغط وللتوضيح أنظر الصورة التالية 

حيث توضح هذه الصورة من كتالوج رينبيرد التصرفات المختلفة لأحد الرشاشت عند ضغوط مختلفة لأحجام توزيع مختلفة وهو رشاش من طراز 

15 Series VAN

فعند ضغط مقداره 1 بار يكون نصف قطر دفع الماء من الرشاش هو 3.4 متر طولي وتكون كمية الماء الخارجه (التصرف) هو 9.8 لتر في كل دقيقة والجزء الأخير هو معدل الترسيب وسوف نشرحه لاحقا

الآن لنفرض أنك أثناء تصميم شبكة الري قمت بتوزيع الرشاشات بحيث يكون نصف قطر الرشاش هو 4 متر طولي إذن فأنت تحتاج إلى أن تقوم بإيصال ضغط مقداره 1.5 بار إلى الرشاش كما هو مشار إليه في الصف الثاني من الجدول أعلاه ولكن كيف ستقوم بذلك .. هل ستختا مضخه قدرتها 1.5 بار .. الإجابة المختصره لا .

بفرض أنك ستقوم بري نبات في منزلك يدزيا باستخدام إناء بلاستيكي حيث ستملأ الماء من صنبور المياه في المطبخ لتصل به إلى النبات الموجود في بلكونة المنزل ولكن لسوء حظك فإن هذا الإناء به مجموعة ثقوب يتسرب منها الماء فإذا كنت تريد إيصال كمية ماء مقدارها 1 لتر الى نباتات البلكونة او التراس فعليك أن تحمل كمية من الماء أكبر من ذلك في الإناء البلاستيكي لأنك ستخسر كمية ماء في الطريق من الصنبور الى النبات وهذه الكمية تختلف بإختلاف حجم الثقب وكما قلنا أنها مجموعة ثقوب لذلك يجب حساب كمية الخسارة لكل ثقب ..إن ما يحدث في هذا المثال لفقد الماء يحدثه مثله تماما في فقد الضغط بل وصدقني في فقد الكهرباء الخارجة من اجهزة التحكم بالشبكة (الكنترولات) لكن الأخير ليس موضوعنا الان 

عزيزي المهندس إنك ستقوم بوظيفة عامل الدليفري الذي يقوم بإيصال الضغط من المضخة إلى أجهزة الري لتقوم بعملها كما هو موصوف في كتالوجات الشركات ولكن يجب أن تعرف مقدار الضغط الذي ستخسره في الطريق من خلال حساب الضغط المفقود في كل طريق فقد مختلف ولنسميه مجازا ""ثقوب فقد الضغط من شبكة الري""

الثقب الأول : عندما يخرج الماء من المضخة فإنه يصطدم بجدران الوصلات والمحابس الموجوده في غرفة المضخات ويحدث إحتكاك ما بين الماء وهذه المكونات وهذا الاحتكاك يؤدي إلى خسارة جزء من الضغط . ولحساب هذا المقدار المفقود في مكونات المضغة يمكنك إستشارة الشركة المورده للمضخات أو الرجوع الى كتالوجات هذه الأجزاء ستجد في هذه الكتالوجات مقدار الضغط المفقود في كل مكون باختلاف نوعه عند تصرف معين وقد شرحنا مثال لذلك عند حساب فواقد الضغط في المحابس الكهربيه ولكن يجب أن التنويه أن هذا الجزء من الفقد في غرفة المضخات قد يهمله البعض أو قد لا يطالب به بعض الإستشاريين

الثقب الثاني : يخرج الماء من المضخات ليمر بالخط الرئيسي ومكونات المختلفه فيحتك بجدران أنابيب الخط الرئيسي ويخسر جزء جديد من الضغط ولحساب الضغط المفقود سنقوم بإستخدام معادة هيزين ويليام أو جداول فواقد الاحتكاك التي شرحناها في الدروس السابقة حيث بمعرفة طول وقطر ونوع أنبوب الري يمكن تحديد كمية الضغط المفقود وبالمثل يجب حساب الضغط المفقود في مكوانت الشبكة الموجودة على الخط الرئيسي من محابس ووصلات وذلك بإستخدام الكتالوجات

أنا أعلم أن البعض قد لا يكون فهم هذه الخطوات أو يجد صعوبة في طريقة الشرح هذه .. انتظر للنهاية وسيتضح الأمر أكثر

الثقب الثالث: يخرج الماء من الخط الرئيسي ليتحرك الى الخط الفرعي ويواجة نفس وسائل فقد الضغط حيث الإحتكاك ما بين الماء وجدران الخطوط الفرعية يؤدي الى فقد الضغط وأيضا سنستخدم معادلة هيزين ويليام

الثقب الرابع : فقد الضغط نتيجة الإرتفاع أو الضغط الإستاتيكي وهو ما شرحناه سابقا ويحدث هذا الفقد نتيجة وجود فرق في الإرتفاع بين منسوب مضخة الري ومنسوب أجهزة شبكة الري التي ستخرج الماء إلى النبات لذلك يجب حساب هذا الفرق باستخدام اجهزة المساحة المختلفة مثل total station machine الموضوح بالصورة أدناه أو غيرها من اجهزة المساحة

ويقابل كل 10 أمتار إرتفاع لأجهزة الري فوق مستوى المضخة خسارة 1 بار من الضغط وقد شرحنا ذلك سابقا 

عزيزي المهندس الآن وقدر عرفت منافذ خسارة الضغط في شبكة الري . السؤال هو كيف نقوم بحساب ذلك بشكل عملي .. إليك الخطوات

1.  يجب عليك أولا تحديد مسار الماء من المضخة الى نقطة النهاية حيث يخرج الماء الى النبات ولكن يوجد اكثر من مسار يتحرك فيه الماء وأكثر من محبس وأكثر من تفريعة للشبكة بعد المضخة فهل سنحسب فواقد الضغط لها كلها..الإجابة لا.. إننا سنحسب فواقد الضغط لأسوء سيناريو ممكن وهو ما نسميه بال worst case وهو احد الحلات التالية

• المحبس الأبعد مسافة عن المضخة حيث كلما زادت المسافة كلما زاد الضغط المفقود بالاحتكاك خلال رحلة الماء
• المحبس الأعلى إرتفاعا عن مستوى المضخه حيث كلما ارتفع المحبس لأعلى عن مستوى المضخة فإنه يفقد الماء بمقدار 1 بار لكل 10 أمتار فرق إرتفاع
• المحبس الأعلى تصرف حيث كلما زاد التصرف يزيد الاحتكاك 
• محبس يجمع كل ما سبق

هذا هو السيناريو الأسوء لشبكة الري وقد يكون محبس له صفه واحده من كل هذه الصفات او اثنتين او جميعها وقد يكون محبس له صفه منهم ومحبس آخر له صفة أخرى إذن فقد يوجد لدينا أكثر من احتمال لكننا على الأقل قمنا بتضييق دايرة الاحتمالات فلو أنك تعمل على تصميم به عدد 200 محبس فإن السيناريو الأسوء سيكون من نصيب محبسين أو ثلاثة بحد أقصى وعلى ذلك ستقوم بحساب فواقد الضغط لكل محبس منهم على حدا وتختار المحبس صاحب الفقد الأعلى وتقدمه للإستشاري في جداول الحسابات الهيدروليكية وتحتفظ بالحسابات الأخرى كمرجع لك 

الآن وقد حددنا طول المسار الأسوء ننتقل غلى الخطوة الثانية

2. قم بحساب فقد الضغط في الخط الرئيسي حسب المسار الأسوء باستخدام معادلة هيزين ويليام وهي متوفر في جداول اكسل سوف انشرها لكم وكل ما عليك هو ادخال طول المساء وقطر الخط الرئيسي والتصرف وسيقوم جدول الاكسل بحساب فواقد الضغط لك بشكل اوتوماتيكي

3. حساب فواقد الضغط في وصلات الخط الرئيسي مثل الكوع والتي elbow and tee ويوجد طريقتين لذلك 

الطريقة الأولى اعتبار فواقد الضغط في الوصلات تمثل 10% من فواقد الضغط في الخط الرئيسي نفسه بمعنى أنك لو حسبت فواقد الضغط حسب المسار الأسوء في الخط الرئيسي بمعادة هيزين ويليام أو بجداول الفقد ووجدت قيمة الضغط المفقود هو 1 بار مثلا فإن الضغط المفقود في الوصلات سيكون هو حاصرل ضرب 1 * 10% يساوي 0.1 بار وبالرغم من أنها طريقة غير دقيقة الى انها معتمده لدى كثير من الجهات

الطريقة الثانية وهي الأدق في وجهة نظري تكون باستخدام الطول المكافئ حيث يوجد في كتالوجات مصانع الوصلات جدول يوضح لك الطول المكافئ لكل وصله فستجد فيه مثلا أن الكوع او ال elbow يكافئ خمسة امتار طولية من نفس قطر انبوب الري فكل ما عليك فعله هو حساب عدد الوصلات على شبكة الري وتحويلها إلى اطوال من نفس قطرها واستخدام معادلة هيزين ويليام مره اخرى لحساب الفقد في الوصلات 

فستجد في الجدول أعلاه طول الأنبوب المقابل لكل وصلة حسب شكل حركة الماء فيها فلو تحرك الماء على شكل زاوية 90 درجة في ال T فهو يختلف عن حركته في نفس القطعة لو كان في مسار مستقيم وبالطبع فإن هذا الطول يختلف بإختلاف نصف قطر أنبوب الري

4. قم بحساب فواقد الضغط في المحابس على الخط الرئيسي وهذه القيم تكون موضحه في كتالوجات الشركة المصنعة للمحبس 

فمثلا حسب الجدول أعلاه عند تصرف 200 لتر في الدقيقة فإن محبس من نوع PGA Angle يؤثر على خسارة الضغط بمقدار 0.07 بار في حين أنه عند نفس التصرف إذا كان حجم المحبس 1.5 بوصه يكون الفقد 0.14 بار 

5. ما قمنا بعمله في الخط الرئيسي سنقوم بتطبيقة على الخط الفرعي 

6. يتم حساب فقد الفرق بالارتفاع ما بين منسوب المضخة واعلى نقطة في المسار الأسوء فلو كان الارتفاع 10 متر فإننا سنخسر 1 بار وهكذا

7. يتم جمع كل هذه الفواقد وإضافتها الى ضغط التشغيل لجهاز الري والذي تحدثنا عنه في أول الدرس وهو الضغط اللازم لتشغيل الرشاش ليعطي تصرف معين وأداء معين

8. يتم اصافة نسبة من 10% الى 15% كعامل أمان للحسابات وكذلك لأن كفاءة المضخة تقل مع الزمن وهذا موضوع سوف نشرحه لاحقا

9. بعض الاستشاريين لا يطلب حسب الفواقد في الخط الفرعي والبعض يطلبه وهناك من يطلب حساب قيم أخرى ولكن أغلب الطرق قريبه جدا من بعضها

في نهاية الحسابات مفترض أن يكون عندك جدول فواقد الضغط بالشكل التالي

ولكن هل لاحظت عزيز المهندس أن الحسابات مقسمة إلى قطاعات سواء على الخط الرئيسي او الفرعي ؟ السبب في ذلك أن التصرف لا يكون ثابت على طول المسار الأسوء الذي حددناه على الخط الرئيسي وكذلك فإن الخط الفرعي يحتوي على أكثر من فرع يتحرك فيه الماء ويكون التصرف غير ثابت أيضا حيث يقل التصرف بشكل تدريجي كلما تحركنا في اتجاه اخر نقطة في شبكة الري على المسار الأسوء 

فلو فرضنا أن المشروع 20 محبس وسنقوم بتشغيلهم في 5 مجموعات او بلوكات بحيث تكون كل مجموعة مكونه من 4 محابس متتابعه فإن التصرف سيكون أعلى ما يمكن عند أول محبس في المجموعة وسيقل تدريجيا وصولا الى اخر محبس .. عموما هذا الموضوع يحتاج إلى شرح أوسع سنتناوله بالشرح في دروس سابقة وسيحتاج الى ورشة تصميم عملية لأن الشرح النظري  لن يكون كافي تماما لهضم المعلومة

كذلك فأنت تحتاج حساب تصرف المضخه وليس فقط ضغطها وهذا أيضا سنشرحه في دروس تالية ولكن في الوقت الحالي يكفي أن تعرف أن تصرف المضخه يساوي تصرف أكبر محبس أو أكبر مجموعة محابس يتم تشغيلها في نفس الوقت حسب جداول التشغيل .

مشاركة عبر فيس بوك

شارك الموضوع على موقع التوظيف لينكدإن

أرسل هذا الموضوع الى صديقك بالإيميل

...