109444142 3 Dimenzioniranje CJEVOVODA i Hidraulicki Proracun

Glavni projekatVodovod-Naselje Borak, Novo Goražde

3.DIMENZIONIRANJE

I HIDRAULIČKI PRORAČUN

3.1. PRORAČUN POTREBNIH KOLIČINA VODE

Proračun potrebnih količina vode izvršen je sukcesivno, za planski period od 15 god., kao i usvojene podatke o specifičnoj potrošnji potrošača i koeficijenata maksimalne dnevne i satne neravnomjernosti potrošnje. Isti je predstavljen u narednoj tabeli.

Planski period

Podaci JED

INIC

A

2009. 2015. 2020. 2025.

Broj stanovnika:

stN Bro

j

12 13 13 14

Stočni fond:

Krupna grla: KGN

Sitna grla: SGN

Bro

j

6

30

6

46

6

47

7

48

Specifična potrošnja:

Stanovništvo: ,sp stqStočni fond:

-Krupna grla: ,sp KGq

-Sitna grla: ,sp SGq l/pot

roša

č,da

n 180

60

15Srednji dnevni proticaj:

,sr dnQ l/s 0.04 0.04 0.04 0.04

Koeficijent maksimalne dnevne neravnomjernosti:

dK- 1.80

Maksimalni dnevni proticaj:

max,dnQ l/s 0.07 0.07 0.07 0.08

Koeficijent maksimalne satne neravnomjernosti:

hK-

2.00

Maksimalni satni proticaj:

max,hQ l/s 0.13 0.14 0.14 0.15

Graleks d.o.o., Pale


Požarne količine vode

Iz razloga što je riječ o malim vrijednostima izdašnosti izvorišta, količina za gašenja požara predstavlja značajniji udio u odnosu na proračunatu potrebnu količinu vode. Iz manje poznatog principa koji glasi: „Pri dimenzionisanju cijevnih vodova i rezervoara za manja naselja, moguće je uzeti količinu vode od požara ili maksimalnu časovnu, zavisno koja je veća, jer u slučaju požara stanovništvo ovakvog tipa naselja i gustine naseljenosti preduzimaju sve mjere za gašenje požara, te se za to vrijeme praktično voda i ne koristi za druge svrhe!“

Iz navedenog, proizilazi zaključak da je moguće proračunati potrebne količine vode, odnosno usvojiti dimenzije cijevovoda i zapreminu rezervoara, koje su veća od proračunatih potrebnih i/ili požarnih. Međutim, ni prema tom minimalističkom principu nije izvršeno dimenzioniranje potisnog-dovodnog cijevovoda, kao ni dimenzioniranje kaptaže-rezervoara (na veću količinu vode od navedenih kategorija), što bi za nešto veća od ovih naselja bilo ispravno i racionalno rješenje.

Radi ekonomičnosti projektovanog vodovodnog sistema, pojam požarnih količina biće naknadno uveden, u smislu proračuna elementarnih (dostupnih) količina vode za tu svrhu, odnosno odgovarajućeg proticaja (Qpož), učestalosti (Xpož) i trajanja (tpož).

3.2. PRORAČUN POTREBNE ZAPREMINE KAPTAŽE-REZERVOARA

Potrebna zapremina kaptaže, odnosno rezervoara, određena je na bazi rasporeda dotoka (koji je približno konstantan) i potrošnje u vremenu.

Kao i kod postupka dimenzioniranja cjevovoda prikazanom u narednom poglevlju, ni rezervoar nije usvojen po principu „veće količine proračunate potrebne i požarne“, jer ni takvo rješenje ne bi bilo racionalno i ekonomski isplativo.

Proračun je izvršen sa nešto većim koeficijentom dnevnog izravnanja „a(%)“ od računski dobijenog, i isti je usvojen:

50%usva =

Postupak dimenzioniranja kaptaže-rezervoara izvršen je prema dole navedenom obrazcu, a proračun minimalnog koeficijenta dnevnog izravnanja prikazan je u narednoj tabeli.

max,

500.15 86400 6480

100rez usv hV a Q l= × = × × =

36.50usvrezV m=



POREBNA ZAPREMINA REZERVOARA



VRIJEMEPOTROŠNJA NASELJA DOTOK RAZLIKA

Satna Ukupna Satni Ukupni Ukupno

(h) (%) (Σ) (%) (Σ) (%)

0 0 0 4.17 4.17 4.171 0 0 4.17 8.33 8.332 0 0 4.17 12.50 12.503 0 0 4.17 16.67 16.674 0 0 4.17 20.83 20.835 1 1 4.17 25.00 24.006 3 4 4.17 29.17 25.177 4 8 4.17 33.33 25.338 5 13 4.17 37.50 24.509 8 21 4.17 41.67 20.67

10 8 29 4.17 45.83 16.8311 7 36 4.17 50.00 14.0012 5 41 4.17 54.17 13.1713 4 45 4.17 58.33 13.3314 4 49 4.17 62.50 13.5015 5 54 4.17 66.67 12.6716 6 60 4.17 70.83 10.8317 6 66 4.17 75.00 9.0018 7 73 4.17 79.17 6.1719 8 81 4.17 83.33 2.3320 8 89 4.17 87.50 -1.5021 7 96 4.17 91.67 -4.3322 3 99 4.17 95.83 -3.1723 1 100 4.17 100.00 0.0024 0 100 0.00 100 0.00

UKUPNO: 100% 100% 100% I 25.33+4.33 I

MINIMALNI KOEFICIJENT DNEVNOG IZRAVNANJA: a (%) = 29.67%

Usvojena je kaptaža-rezervoar pravougaonog poprečnog presjeka, sljedećih dimenzija:

: 2.50

: 2.0

: 1.30

Širina B m

Dužina L m

Dubina h m

===

Projektovani rezervoar, zajedno sa kaptažom i pumpnom stanicom (jedan objekat), nalazi se na koti izvorišta, odnosno na 950.0 m.n.m. Kota dna rezervoara je 948.70 m.n.m., a kota gornje vode je 950.0 m.n.m.

3.3. PRORAČUN PRELIVA



Usvojena je cijev DN 50 mm sa prelivnim fazonskim komadom na vrhu. Obim prelivnog komada od PE 100 je:

1103.14 0.346

1000O D mπ= × = × =

Prema datoj formuli za proticaj:3

2

3 33

2

0.10 /

0.42

0.346

0.10 10

2 0.42 0.346 2 9.81

0.00000194 0.00194

prel p p

usvprel i

p

prelp

p

p

Q m b g H

Q Q l s

m

b O m

QH

m b g

H m mm

−

= × × ×

= =

=

= =

×= = × × × × × = ≅

Što zbog odabranog prečnika prelivno-ispusnog cjevovoda predstavlja zanemarljivu visinu nadsloja. Visinska kota preliva iznosi 950.0 m.n.m. (kota gornje vode).

3.4. PRORAČUN POTISNOG- DISTRIBUCIONOG CJEVOVODA

3.4.1. Izbor vrste i tipa cijevi

Analizom troškova na tržištu roba i usluga, za kupovinu, transport i montažu, odnosno izradu 1 m’ montiranog cjevovoda, te mogućnosti nabavke istih, projektant se odlučio za PE 80 cijevi od polietilena visoke gustoće (Proizvođača: Weltplast, PipeLife, Konti-Hidroplast i sl.). Jedan dio fazonskih komada je od PE 100, dok je ostali dio, zajedno sa potrebnim armaturama od DL, ductil liva, odnosno fitinzi od mesinga i legura čelika (Proizvođača: Hawle-Valman, MiV, Wilo i sl.). Nazivni pritisci (NP), debljine stijenki cijevi (s), kao i ostale karakteristike odabranih cijevi, fazonskih komada i armatura, proračunate su i prikazane u narednim poglavljima.

3.4.2. Hidraulički proračun cjevovoda

Hidraulički proračun i dimenzioniranje PE 80 cijevi izvršeno je prema tabelarnom pregledu osnovnih projektinih parametara proizvođača ovih cijevi.

Krak 1, (Kaptaža-Centar):



1 max,

1,

31

1,

1,

1

2 21 1

1,1

1,

24 240.15 0.15 /

24

1 /

4 4 15 100.0138 13.82

1 3.14:

DN25mm,( 1")

0.31 /

:

95.0

95 0.310.02 0.37

2 0.025 2 9.81

hp

p

ppot

stvp

lin

lok lo

Q Q l st

v m s

QD m mm

vUsvojeno

v m s

Gubici

L m

L vh m

D g

h

π

λ

ξ

−

= × = × =

=

× × ×= = = ≅× ×

∅=

=

∆ = = × × =×

∆ = Σ [ ]2 21 0.31

11.0 2 0.20 3 0.25 2 0.20 0.35 1.70 0.072 2 9.81k

vm

g= + × + × + × + + × =

×- Usisna korpa sa povratnom klapnom: 11.0UKξ =- Zatvarač: 0.20Zξ =- Koljena: 0.25Kξ =- Redukcije: 0.20Rξ =- Povratna klapna: 1.70PKξ =- Račva: 0.35Rξ =

Krak 2, (Centar-Objekat „A“):

max,2

2,

32

2,

2,

2

2 22 2

2,2

0.05 /31 /

4 4 0.05 107.98

1 3.14:

DN18mm,( 3/ 4")

0.20 /

:

190.0

190 0.200.02 0.43

2 0.018 2 9.81

h

p

ppot

stvp

lin

QQ l s

v m s

QD mm

vUsvojeno

v m s

Gubici

L m

L vh m

D g

π

λ

−

= =

=

× × ×= = ≅× ×

∅=

=

∆ = = × × =×

Krak 3, (Centar-Objekat „B“):



max,3

3,

33

3,

3,

3

2 23 3

3,3

0.05 /31 /

4 4 0.05 107.98

1 3.14:

DN13mm,( 1/ 2")

0.38 /

:

20.0

20 0.380.02 0.23

2 0.013 2 9.81

h

p

ppot

stvp

lin

QQ l s

v m s

QD mm

vUsvojeno

v m s

Gubici

L m

L vh m

D g

π

λ

−

= =

=

× × ×= = ≅× ×

∅=

=

∆ = = × × =×

Krak 4, (Centar-Objekat „C“):

max,4

4,

34

4,

4,

4

2 24 4

4,4

0.05 /31 /

4 4 0.05 107.98

1 3.14:

DN13mm,( 1/ 2")

0.38 /

:

53.0

53 0.380.02 0.60

2 0.013 2 9.81

h

p

ppot

stvp

lin

QQ l s

v m s

QD mm

vUsvojeno

v m s

Gubici

L m

L vh m

D g

π

λ

−

= =

=

× × ×= = ≅× ×

∅=

=

∆ = = × × =×

3.5. PRORAČUN PUMPNOG AGREGATA

Odabrani pumpni agregat mora da zadovolji sljedeće konturne uslove:

- Protok: 0.15 /pQ l s=- Visina pumpanja: ( ) ( ) 3m g lin lok pot požH H h h H P S H= + Σ ∆ + ∆ + + + × + 18.50 (1.63 0.07) 20 ( 1) 3 0.0 46.20mH P m= + + + + + × + =

- Snaga pumpe:



39.81 0.15 10 46.200.15

0.45

1.2 1.2 0.15 0.18

p m

p

p

Q HN kW

N N kW

γη

−× × ×= = =

= × = × =

3.5.2. Radna tačka pumpe

Proračun radne tačke pumpe (presječna tačka karakteristika pumpe i cjevovoda, odnosno njihovih Q-H linija), izvršen je tabelarno. Grafički prikaz predstavljen je na narednim stranicama, odnosno u Prilogu br.11.

Odabran je horizontalni centrifugalni pumpni uređaj “Wilo-MultiPress HMP 305 1~ Silent Master”, s centrifugalnom pumpom u kompaktnoj izvedbi i horizontalnim usisnim i vertikalnim tlačnim nastavkom. Sastoji se od apsolutno tihe, normalno usisavajuće, višestepene, horizontalne, visokotlačne centrifugalne pumpe s osovinom koja prolazi kroz motor-pumpe i klizno-mehaničkom brtvom neovisnom o smjeru vrtnje. Direktno preko prirubnice spojeni s jednofaznim motorom i integrisanim prekidačem za zaštitu motora, te kondenzatorom kod izvedbe s jednofaznim motorom.

Upravljanje pumpom preko sklopa za upravljanja tlačnim spremnikom s membranom od 50l, blokadom povratnog toka, tlačnim prekidačem manometrom (0-6 bar). Svi dijeloviu dodiru sa transportiranim medijem su antikorozivni.

Pumpa montirana gotova za priključivanje i spojena žicama sa 3 m kabela i mrežnim utikačem. Kod trofazne izvedbe priključak preko kutije s priključcima.

• Proizvođač: “WILO”

• Vrsta pumpe: “WILO-MultiPress HPM 305 1~ Silent Master”

• Tip: Višestepena -Centrifugalna-Horizontalna-Samousisna-Hidropak pumpa

• Protok: ,0 0.22 /pQ l s=

• Visina pumpanja: ,0 47.0mH m=

• Koeficijent radnog dejstva: ,0 11%pµ =

• Snaga motora: 2 0.96P kW=

• NPSH: 0.50m

• Ostalih karakteristika: Prilog br. 11



q-HM

JED

INIC

A

KARAKTERISTIKE CJEVOVODAPE 80, K=0.01

Q1l/s 0.05 0.10 0.15 0.20 0.30 0.40 0.60 0.80 1.00

m3/h 0.18 0.36 0.54 0.72 1.08 1.44 2.16 2.88 3.6

Q2,3,4l/s 0.02 0.03 0.05 0.07 0.10 0.13 0.20 0.27 0.33

m3/h 0.06 0.12 0.18 0.24 0.36 0.48 0.72 0.96 1.2L1 m 95L2 m 190L3 m 20L4 m 53D1 mm 25D2 mm 18D3 mm 13D4 mm 13v1 m/s 0.10 0.20 0.31 0.41 0.61 0.82 1.22 1.63 2.04v2 m/s 0.07 0.13 0.20 0.26 0.39 0.52 0.79 1.05 1.31v3 m/s 0.13 0.25 0.38 0.50 0.75 1.01 1.51 2.01 2.51v4 m/s 0.13 0.25 0.38 0.50 0.75 1.01 1.51 2.01 2.51

Δh1 m 0.04 0.16 0.36 0.64 1.45 2.57 5.79 10.30 16.09Δh2 m 0.05 0.18 0.42 0.74 1.66 2.96 6.65 11.83 18.48Δh3 m 0.02 0.10 0.22 0.40 0.89 1.58 3.56 6.34 9.90Δh4 m 0.07 0.26 0.59 1.05 2.36 4.20 9.45 16.79 26.24ΣΔh m 0.18 0.71 1.59 2.83 6.36 11.31 25.46 45.26 70.71Hg m 18.50Hpot m 20.00

(P+1)x3 m 6.00

Hm m 44.68 45.21 46.09 47.33 50.86 55.81 69.96 89.76 115.21

Karakteristike cjevovoda

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

0.18 0.36 0.54 0.72 1.08 1.44 2.16 2.88 3.6

Protica j Q (m3/h)

Vis

ina

pum

panj

a H

m (m

)



3.6. PRORAČUN HIDRAULIČKOG UDARA

Hidraulički udar proveden je za najkraću dionicu cjevovoda (Kaptaža-Objekat „B“), što predstavlja najnepovoljniju varijantu (reprezent manifestacije datog procesa):

95 20 115.0

30.8

2.9

0.22 /

0.45 /

L m

D mm

s mm

Q l s

v m s

= + ==

==

=

9

9

3

47.0

2.1 10

0.9 10

1000 /v

H m

Ev Pa

Ec Pa

kg mρ

== ×= ×=



9

0 3

0

9

9

minmax

ma

2.1 101449 /

10

1449285.37 /

2.1 10 30.81 10.9 10 2.9

470.41

1150

2

2 115 0.450.22

9.81 47

2 2 1150.81 0.22

285.37285.37 0.45

13.099.81

v

Eva m s

aa m s

Ev DEc s

H

Lc

K

K L vc s

g H

Ls s

aa v

h mg

H

ρ

τ

×= = =

= = =×+ × + ××

= =

==

× × × ×= + = =× ×

× ×= = >

× ×∆ = = =

x max

max

47.0 13.09 60.09

5.89

H h m

p bara

= + ∆ = + ==

Proračun debljine stijenke cijevi

1

2

3,4

1

2

3,4

max

30.8

22.6

16.8

2.9

2.3

1.9

5.89

8.0

1.25

D mm

D mm

D mm

s mm

s mm

s mm

p bara

K MPa

C

===

====

==

max

max

1

2

3,4

8.06.4

1.25

20

30.8 5.891.35

20 6.4 5.8922.6 5.89

0.9920 6.4 5.8916.8 5.89

0.7420 6.4 5.89

dop

dop

KMPa

CD p

sp

s mm

s mm

s mm

σ

σ

= = =

×=× +

×= =× +

×= =× +

×= =× +

Odabrana vrsta i tip cijevi

KRAKVRSTA I TIP

CIJEVIPROFIL CIJEVI

DEBLJINASTIJENKE

DUŽINA

DN (mm) Ø ( “) s (mm) L (m)

1PE 80

NP 10 bara

25 1 2.9 952 18 3/4 2.3 1903 13 1/2 1.9 204 13 1/2 1.9 53

Pad linije energije pri optimalnom radu pumpe



Krak 1: Krak 2: Krak 3: Krak 4:

1 ,0

1,

1,

1,

0.22 /

0.45 /

0.78

0.15

p

stvp

lin

lok

Q Q l s

v m s

h m

h m

= =

=

∆ =∆ =

,02

2,

1,

0.07 /3

0.29 /

0.90

p

stvp

lin

QQ l s

v m s

h m

= =

=

∆ =

,03

3,

3,

0.07 /3

0.55 /

0.48

p

stvp

lin

QQ l s

v m s

h m

= =

=

∆ =

,04

4,

3,

0.07 /3

0.55 /

1.26

p

stvp

lin

QQ l s

v m s

h m

= =

=

∆ =

Požarne količine vode1

Proračunom su utvrđene dostupne količine vode za ovu svrhu, kao i maksimalni dostupni pritisci na tačkama istočišta. Isti je izvršen samo za najnepovoljniji slučaj (istočište na tački „Ap“). Pored već navedenog osnovnog principa za proračun požaranih količina za mala naselja, usvojene su i sljedeće karakteristike:

• Proračunati broj istovremenih požara: Xpož=1• Vrijeme trajanja požara: tpož=2h

Tačka „Ap“:

2 21 1 2 2

11 2

2 2 2 21 1 2 2

2 21 2

1 2

2 22 2

(18.50 6) 1.0 23.50

12 2

0.5184

0.72

0.5184 950 19000.02 14.6 1 0.02

2 9.81 0.25 2 9.81 0.18

1.3

m g uk

g

uk

uk

uk

H H h

H

v L v Lh

g D g D

v D v D

v v

v v

v vh

h

λ ξ λ

= + ∆

= + − =

∆ = × + Σ + × +

× = ×

= ×= ×

× ∆ = × + + × + × × ∆ = 2

2

22 22 4

2

2

2

20

164851.545

6404.039

23.50 6404.039

uk

m

v

Qv Q

D

h Q

H Q

π×= =×

∆ =

= +

1 Požarne količine vode dobijene su na osnovu stvarnih-dostupnih količina, ne poštujući u potpunosti odredbe iz “Zakona od zaštiti od požara”, Službeni glasnik Republike Srpske, broj 16/05. Dato tehničko rješenje smatrati opravdanim zbog male izdašnosti kaptiranog izvorišta, te racionalnosti i ekonomičnosti sistema za vodosnabdijevanje (rezervoar, cjevovodi).



2

3

1

2

max 2,

max,

,

0.75 750

0.11

9.81 (23.50 6404.039 )750

0.11

0.00367 0.001313 0

0.23 /

0.47 /

0.90 /

1.02 8.76 9.78

(46.50 18.50 6 9.87) 9.81 10 1.20

0.23 /

p

p

p

p

p

uk

pož A

pož A

pož A

N kW W

Q Q

Q Q

Q l s

v m s

v m s

h m

p bara

Q l s

t

η

−

= =

=

× × +=

+ − ====

∆ = + =

= − − − × × =

=

max 6.507.85

0.23 3.6h= =

×

3.7. PRORAČUN ZAPREMINE KORITA ZA NAPOJ STOČNOG FONDA

Projektovani preliv, pored osnovne ima i dodatnu funkciju. Naime, u noćnim časovima minimalne potrošnje (najčešće je ista jednaka nuli), projektovani prelivno-ispusni cjevovod u funkciji je punjenja korita za napoj dodatnog stočnog fonda.

Prema tome, ukupna zapremina koju dati prelivno-ispusni organ može da propusti (proračun izvršen za vremenski period od T=6 h, konstantnog protoka), iznosi:

3

0.10 6 3600 2160

2.16

korita prel

korita

V Q T l

V m

= × = × × =

≅

Odnosno, dobijena količina vode može da zadovolji sljedeći dodatni broj stočnog fonda XSG (sitna grla), po jednom danu:

,

,

15 / ,

2160144 /

15

sp SG

koritaSG

sp SG

q l grlu dan

VX grla dan

q

=

= = =

Usvojen je sljedeći oblik, broj, dimenzije, debljina zida, zapremina i položaj napojnih korita:

• Oblik: Pravougaoni• Broj korita: 3



• Unutrašnje dimenzije: - Širina: 0.40kB m= - Dužina: 4.50kL m= - Visina: 0.50kH m=

• Debljina zida: 8.0kd cm=

• Zapremina jednog korita: 30.72kV m=

• Položaj: 945.0 m.n.m.

Dimenzionisanje napojnog crijeva

3

,

2 2

,

0.10 /

1 /

4 4 0.10 1011.28

1 3.14:

DN18mm,( 3/ 4")

0.39 /

:

63.0

63 0.391.1 1.1 0.02 0.60

2 0.018 2 9.81

NC prel

NC

NCNC pot

stvNC

NC

NC NCNC UK

NC

Q Q l s

v m s

QD mm

vUsvojeno

v m s

Gubici

L m

L vh m

D g

π

λ

−

= =

=

× × ×= = ≅× ×

∅=

=

∆ = × = × × × = ×

Odabrana vrsta cijevi: PE 80 NP 4 bara.

Maksimalna propusna moć napojnog crijeva:

2

1 12 2 9.81 5 1.12 /

631 1.1 0.021 1.1

0.018

0.018 3.141.12 0.28 /

4

2.162,14

0.28 3.6

NC

NC

korita

v gH m sL

D

Q v A l s

VT h

Q

λ

= = × × = + × ×+ ×

×= × = × =

= = = ×

Napomena: Dimenzionisana napojna korita, napojni cjevovod, kao i sva potrebna hidrotehnička oprema vezana za date objekte, neće biti tretirani ovim projektom, niti će biti uvršteni u pojedinačne i zbirne predmjere i predračune cijena i radova.


Documents

109444142 3 Dimenzioniranje CJEVOVODA i Hidraulicki Proracun