ทำความรู้จัก Process Design Questionnaire ตอนที่ ๔ MO Memoir : Saturday 24 January 2558

ตอนที่ ๔ นี้เป็นเรื่องเกี่ยวกับหน้า Page 13 of 28 และหน้า Page 14 of 28 ซึ่งเกี่ยวข้องกับข้อ 5.0 ที่เป็นข้อมูลทางอุตุนิยมวิทยา

5.0 Meteorogical Data

 

เริ่มจากหน้า Page 13 of 28 ตรงหัวช้อ "Prevailing wind direction .... % of time" ซึ่งต้องการทราบทิศทางของลมในช่วงเวลาต่าง ๆ (ตามฤดูกาล) และช่วงเวลาที่ลมพัดในทิศทางต่าง ๆ (แบบว่าในแต่ละเดือนมีลมพัดในทิศทางไหน) จากนั้นก็ตามด้วยความเร็วลมเฉลี่ยและทิศทางในแต่ละฤดูกาล ความเร็วลมสูงสุด ความเร็วลมกรรโชก ความเร็วลมสำหรับการออกแบบ (สำหรับโครงสร้างอาคารและสิ่งก่อสร้างต่าง ๆ) และความเร็วลมมีการเปลี่ยนทิศทางกระทันหันหรือไม่ สิ่งเหล่านี้จำเป็นสำหรับโครงสร้างที่มีความสูงและต้องรับแรงปะทะของลม เช่น ปล่องควัน ปล่องเผาแก๊สทิ้ง (flare) หอกลั่น อาคารสำนักงาน (ในบริเวณเหล่านี้เขาไม่สร้างอาคารสูงกันนะ)
  

ตรงนี้มีคำว่า "true north" และ "plant north" ปรากฏ "true north" คือทิศเหนือจริง (ตามแผนที่ภูมิศาสตร์) ส่วน "plant north" คือทิศเหนือโรงงาน (ใช้ที่ตั้งโรงงานเป็นตัวอ้างอิง) เรื่องนี้เคยอธิบายไว้ใน Memoir ปีที่ ๖ ฉบับที่ ๖๖๑ วันพฤหัสบดีที่ ๕ กันยายน พ.ศ. ๒๕๕๖ เรื่อง "มาทำความรู้จักกับ plot plan (แผนผังโรงงาน)"
  

ถัดไปเป็นคำถามเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิสูงสุดของสภาพอากาศ (Maximum ambient temperature) ข้อมูลนี้จำเป็นสำหรับการออกแบบอุปกรณ์ระบายความร้อนด้วยอากาศ และถังเก็บผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลวที่มีความดันไอสูง (เช่นน้ำมันเบนซิน) ของเหลวที่ต่างประเทศจัดว่าเป็นสารไม่ไวไฟ (พวกที่มี flash point สูงกว่า 37ºC หรือ 100ºF) แต่พอเป็นบ้านเราจะกลายเป็นสารไวไฟ แม้ว่าอุณหภูมิอากาศจะไม่สูงถึง 37ºC แต่เมื่อถังเก็บโดนแดดส่องร้อนทั้งวัน ของเหลวในถังก็มีอุณหภูมิสูงเกิน 37ºC ได้
  

ถัดไปก็เป็นค่าอุณหภูมิต่ำสุดของสภาพอากาศ (Minimum ambient temperature) และอุณหภูมิอากาศต่ำสุดสำหรับการออกแบบ สำหรับบ้านเราไม่ค่อยมีปัญหาเรื่องอากาศเย็นเท่าใดนัก พื้นที่ที่จะมีอุณหภูมิติดลบ (น้ำเป็นน้ำแข็งได้) ก็มักจะเป็นตามยอดของสูง แต่สำหรับในประเทศที่มีอุณหภูมิติดลบมากในฤดูหนาว อาจส่งผลถึงโลหะที่ต้องเลือกใช้ในการก่อสร้าง เพราะโลหะบางชนิด (โดยเฉพาะเหล็ก) จะเปราะและแตกหักได้ง่ายเมื่อเจออุณหภูมิเย็นจัด
  
จากนั้นก็เป็นค่าความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศ (Relative humidity) มีการถามค่าความชื้นสัมพัทธ์ปรกติและค่าความชื้นสัมพันธ์สูงสุด พึงสังเกตนะว่าไม่มีการถามค่าความชื้นสัมพัทธ์ต่ำสุด ค่าความชื้นสัมพัทธ์นี้มีความสำคัญในการออกแบบระบบปรับอากาศและหอทำน้ำเย็น (cooling tower) ที่ลดอุณหภูมิของน้ำร้อนโดยอาศัยการระเหยน้ำร้อนบางส่วนให้กับอากาศที่ไหลผ่าน ในคำถามถัดไปจะเห็นเลยว่ามีการระบุข้อมูลเพิ่มเติมของสภาพอากาศที่จำเป็นในการออกแบบหอทำน้ำเย็น ได้แก่ อุณหภูมิกระเปาะเปียก (wet bulb temperature) อุณหภูมิสูงสุดของน้ำหล่อเย็นที่ไหลกลับมายังหอทำน้ำเย็นที่ยอมได้ (หลังผ่านการรับความร้อนจากหน่วยต่าง ๆ มาแล้ว) และร้อยละของเวลาที่มีค่านอกค่าที่กำหนดไว้
  
ตรงนี้ขอเสริมนิดนึงว่าการใช้หอทำน้ำเย็นนั้นเราไม่สามารถกำหนด "อุณหภูมิ" น้ำหล่อเย็นที่จ่ายให้กับระบบได้ ดังนั้นการควบคุมการระบายความร้อนจึงกระทำโดยการปรับ "อัตราการไหล" ของน้ำหล่อเย็นว่าจะให้ไหลผ่านมากน้อยเท่าใด ทำให้จำเป็นต้องรู้อุณหภูมิ "สูงสุด" ของน้ำหล่อเย็นที่จะผลิตได้
  
ถัดไปเป็นข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณน้ำฝน มีการถามข้อมูลย้อนหลังว่าใช้ข้อมูลย้อนหลังไปกี่ปี เนื่องด้วยสภาพอากาศนั้นไม่ได้มีการเวียนรอบเพียงแค่รอบปี เพราะปรากฏการณ์บางอย่างก็มีระยะเวลาการเวียนรอบหลายปี เช่นของบ้านเราก็มีปรากฏการณ์ "ลานีญา" ที่ทำให้มีฝนตกมากกว่าค่าเฉลี่ย และปรากฏการณ์ "เอลนิโญ" ที่ทำให้ฝนตกน้อยกว่าค่าเฉลี่ย ทำให้เกิดความแห้งแล้งในประเทศจนทำให้เกิดปัญหาการขาดแคลนน้ำรุนแรงที่ลุกลามจากภาคเกษตรกรรมไปจนถึงภาคอุตสาหกรรมมาแล้ว (ปี ๒๕๔๗-๒๕๔๘)

พายุที่พัดเข้าประเทศไทยนั้นส่วนใหญ่เป็นพายุที่เกิดในมหาสมุทรแปซิฟิคทางด้านตะวันออกของประเทศฟิลิปปินส์ น้อยลูกที่จะเกิดในทะเลจีนใต้ทางด้านตะวันออกของประเทศเวียดนาม พายุเหล่านี้เมื่อเคลื่อนตัวมาทางตะวันตกก็จะค่อย ๆ เลี้ยวขึ้นไปทางเหนือ ถ้าจะเคลื่อนตัวเข้าสู่ประเทศไทยก็ต้องขึ้นฝั่งที่ประเทศเวียดนาม เดินทางผ่านประเทศลาวหรือกัมพูชาก่อน เมื่อขึ้นฝั่งพายุจะอ่อนกำลังลงทั้งแรงลมและปริมาณน้ำฝน โรงงานและสิ่งก่อสร้างต่าง ๆ ที่ตั้งอยู่ทางภาคประวันออก เช่นชลบุรีและระยอง จึงได้รับการป้องกันจากพายุที่มีกำลังแรง (เท่าที่ทราบยังไม่เคยมีประวัติพายุพัดขึ้นฝั่งทางภาคตะวันออก) ส่วนทางภาคใต้ตั้งแต่จังหวัดประจวบคีรีขันธ์ลงไป มีโอกาสที่พายุที่เกิดใกล้กับเส้นศูนย์สูตรจะเคลื่อนที่ผ่านทางด้านใต้ของแหลมญวน (ใต้สุดของประเทศเวียดนาม) และขึ้นฝั่ง ณ ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งทางภาคใต้ของประเทศไทยดังที่เคยมีประวัติหลายลูกแล้ว ดังนั้นการออกแบบโรงงานและสิ่งก่อสร้างต่าง ๆ ที่อยู่ในบริเวณชายฝั่งทางภาคใต้ของประเทศไทยจึงควรที่ต้องคำนึงถึงโอกาสที่จะมีพายุที่มีกำลังสูงจากทะเลพัดเข้าสู่ฝั่งโดยตรงด้วย
  
ปริมาณน้ำฝนนี้ใช้สำหรับการออกแบบระบบระบายน้ำของโรงงานหรือในบางพื้นที่ของโรงงาน เช่น Tank farm เพราะบริเวณรอบ Tank farm จะมีเขื่อนหรือกำแพงล้อมรอบเอาไว้เพื่อป้องกันการกระจายออกไปเป็นวงกว้างนอกขอบเขตพื้นที่ของของเหลวที่บรรจุอยู่ใน Tank ถ้าหาก Tank ได้รับความเสียหาย กำแพงเหล่านี้ต้องมีช่องสำหรับระบายน้ำฝนที่สามารถปิดเปิดได้ (ปรกติจะปิดเอาไว้ แต่ถ้ามีฝนตกก็ต้องมาเปิดเพื่อระบายน้ำฝนออก) ถ้าท่อระบายมีขนาดไม่ใหญ่พอจนระบายน้ำฝนไม่ทัน ก็อาจเกิดน้ำท่วมจนอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ติดตั้งอยู่ภายในเขื่อนหรือกำแพงกั้นนั้น (เช่นปั๊มสูบของเหลวจาก Tank) จมอยู่ใต้น้ำได้
   
คำถามถัดไปเป็นคำถามเกี่ยวกับปริมาณหิมะซึ่งเป็นคำถามทำนองเดียวกับคำถามปริมาณน้ำฝน ซึ่งตรงนี้บ้านเราไม่มีหิมะ เมื่ออุณหภูมิอากาศอุ่นขึ้นก็จะทำให้หิมะละลาย แต่สิ่งหนึ่งที่แตกต่างไปจากฝนตกคือหิมะสามารถค้างอยู่บนโครงสร้าง (เช่นหลังคา Tank หลังคาอาคารและพื้นอาคารได้) จนมีระดับสูงได้ ทำให้ต้องมีการนำเอาน้ำหนักหิมะที่คาดการณ์ว่าจะเกิดการสะสมบนโครงสร้างนั้นได้มาใช้ในการคำนวณความแข็งแรงของโครงสร้างนั้นด้วย (ช่อง Design snow load for structures ที่เป็นน้ำหนักต่อหน่วยพื้นที่)
  
ต่อไปเป็นหน้า Page 14 of 28 ซึ่งยังคงเกี่ยวข้องกับความหนาวเย็นอยู่

 

คำถามแรกในหน้านี้ "Design Frost Depth" คือระดับความลึกลงไปในดินที่ทำให้น้ำเป็นน้ำแข็งได้ โดยปรกติในหน้าหนาวที่ระดับลึกลงไปในดิน อุณหภูมิจะสูงกว่าบนพื้นผิวดิน แม้ว่าอุณหภูมิบนพื้นผิวดินจะติดลบจนทำให้น้ำเป็นน้ำแข็ง แต่ที่ระดับลึกลงไปในดินระดับหนึ่งนั้นอุณหภูมิจะยังคงสูงพอที่จะทำให้น้ำไม่ยังไม่แข็งตัวเป็นน้ำแข็ง ระดับความลึกนี้คือ "Frost Depth" ส่วนจะลึกเท่าใดนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอากาศเหนือผิวดิน ถ้าอุณหภูมิของอากาศเหนือผิวดินลดต่ำมาก ระดับ Frost Depth นี้ก็จะลึกลงไปมากตามไปด้วย
  
ระดับ Frost Depth นี้จำเป็นสำหรับการออกแบบระบบท่อน้ำที่ฝังอยู่ใต้ดิน (เช่นท่อน้ำประปา ท่อน้ำดับเพลิง) เพราะเมื่อน้ำแข็งตัวกลายเป็นน้ำแข็งจะมีปริมาตรเพิ่มขึ้น ทำให้แรงดันในระบบท่อสูงขึ้นจนท่อแตกได้ ดังนั้นเพื่อป้องกันปัญหาดังกล่าวจึงต้องฝังท่อให้ลึกลงไปในพื้นดินให้มากพอที่จะมั่นใจว่าอุณหภูมิที่ระดับความลึกนั้นจะไม่ลดต่ำลงจนทำให้น้ำเป็นน้ำแข็งได้
  
คำถามถัดไปเป็นคำถามเกี่ยวกับระดับที่ตั้งโรงงานว่าสูงกว่าระดับน้ำทะเลเท่าใด และค่าความดันอากาศ กรณีนี้เกี่ยวข้องกับโรงงานที่ตั้งอยู่ ณ ตำแหน่งที่สูงกว่าระดับน้ำทะเลมาก
   
และปิดท้ายด้วยข้อควรระวังเป็นพิเศษ เช่นพื้นที่นั้นมีสภาพอากาศที่สำคัญที่ควรต้องระวังอย่างไรบ้าง เช่นมีพายุทราย พายุลูกเห็บ (สำหรับบ้านเราจะมีพายุลูกเห็บทางภาคเหนือและตะวันออกเฉียงเหนือในช่วงเปลี่ยนจากฤดูหนาวมาเป็นฤดูร้อนเป็นประจำ ภาคกลางและภาคใต้ไม่ประสบปัญหานี้) ฯลฯ รวมถึงสถานีพยากรณ์อากาศที่อยู่ใกล้ที่สุดที่มีข้อมูลสถิติเผยแพร่ (เพื่อให้ได้สภาพอากาศที่ใกล้เคียงกับสภาพอากาศที่เป็นที่ตั้งของโรงงานมากที่สุด)

ตอนที่ ๔ ของเรื่องนี้คงต้องจบลงเพียงแค่นี้ก่อน