Santina

Proiect IMH :

Bibliografie :

1.Note de curs ISAB -prof. T. ASIMIT

2.Albumul navelor

3.RNR

4.MARPOL 71/78

5.Instalatii de bord constr. si exploatare - I . C. Ionita , J . Apostolache

6.Inst. navale de bord -Creanga Valeriu , Paraschivescu C-tin , Lungu Adrian/Galati1993

7.Indrumarul ofiterului de nava -Gh. Uzunov

8.Manualulu ofiterului mecanic - Gh. Uzunov , Pruiu A.

9.Indrumar ,Tabele ,Monograme si formule termotermice -Mihai G Pop , Andrei Leca

1)Fundamente teoretice referitoare la instalatia de :

Santina

Navele maritime sunt dotate cu instalatii de bord care asigura securitatea de navigatie ,integritatea marfurilor transportate , conditiile necesare pentru locuit si pentru desfasurarea activitatii echipajului si pasagerilor. Navele sunt echipate in general cu instalatii de o mare diversitate care îndeplinesc functii specifice putând fi clasificate dupa mai multe criterii -destinatie ,aplicabilitate la diverse nave ,felul lichidului de lucru ,gradul de participare la mentinerea vitalitatii. Instalatiile de balast-santina se utilizeaza pentru corectarea pozitiei centrului de masa al navei ,prin ambarcarea ,transferarea si evacuarea peste bord a balastului lichid precum si pentru evacuarea peste bord a apelor colectate in santina ;aceste instalatii sunt formate din incinte de balast 19119o148t are si circuite de drenare ,interdependente intre ele putând avea pompe comune si portiuni comune de conducte. Aceasta grupare a doua instalatii diferite ca destinatie este permisa de agentul de lucru comun-apa de mare si de amplasarea ambelor instalatii la nivelul fundului navei .Se obtine astfel utilizarea unui numar mai mic de pompe ,tubulaturi de lungime mai redusa si deci se reduce masa si volumul instalatiei.

Cerintele impuse instalatiilor de balast-santina sunt:

-sa asigure corectarea pozitiei C.M. a navei conform necesitatilor impuse de stabilitatea navei ,in timp util;

-sa dreneze sau sa umple complet tancurile;

-sa dreneze casetele de santina coferdamurile ,atât pentru nava cu asieta dreapta cit si pentru înclinari îndelungate -transversala de maximum 15 si longitudinala de maximum 5

-sa functioneze astfel incit sa excluda posibilitatea inundarii arbitrare a navei ,degradarea de catre apa a marfurilor sau patrunderea apei in combustibil;

sa nu polueze acvatoriale cu apa amestecata cu reziduuri petroliere sau in alte produse prevazute in conventiile internationale ;

-sa corespunda cerintelor impuse de registrele de clasificare la construirea navelor si echipamentelor lor ,in vederea prevenirii poluarii cu hidrocarburi ca si registrele internationale privind poluarea (MARPOL 73/78);

-sa dispuna de mijloace de actionare locala si de la distanta a pompelor ,de aparate pentru masurarea cantitatii de apa in locurile de colectare;

-sa dispuna de mijloace de conducere a apei catre locurile de colectare;

-sa fie executate din materiale reziduale rezistente la actiunea apei de mare;

-sa aiba cit mai putine armaturi de manevra si fitinguri demontabile;

Functiile instalatiei de santina sunt :

-de drenaj-reprezinta evacuarea peste bord a apei colectate in santina in conditii normale de exploatare;

-de salvare-reprezinta evacuarea cantitatii mari de apa patrunsa in caz de gaura de apa.

-dispune de casete de santina de volum minim 0,2m³ amplasate la puntea D ,F in cele 2 borduri ale sectiunii transversale din Pp al fiecarui compartiment drenat;

-pentru latimi mai mari de 20m se recomanda amplasarea casetelor de santina si in P.D.;

-trebuie sa asigure evacuarea apei din oricare caseta colectoare sau canal de santina pentru înclinari îndelungate ale navei de maximum 15 in plan transversal si 5 in plan longitudinal.

C.M. din care se colecteaza si reziduuri petroliere trebuie sa fie drenat independent de magazii iar fiecare caseta colectoare trebuie sa dispuna si de tubulatura autonoma de drenare;

-la capetele racordurilor de aspiratie ,in casete se monteaza sorburi cu filtre de protectie si armaturi de retinere;

-pentru filtrul 1 trebuie respectata relatia:

unde :

d₁-diametrul gaurilor din filtrul 1;

d-diametrul tubulaturii;

n-numar de gauri.

-pe racordurile de drenaj ale C.M. si compartimentului caldari precum si pe magistralele de santina se monteaza filtre de namol (pe aspiratia pompei) ermetice ,usor accesibile pentru curatire si vizitare.

-pentru drenarea compartimentelor mici ,departate de C.M. ,se utilizeaza sisteme autonome cu ejector apa-apa ,pompe cu piston transportabile actionate manual sau cu racorduri flexibile legate la tubulatura de aspiratie a apei din compartimentele învecinate;

-se recomanda ca pompele de santina sa fie etanse iar pe tubulatura instalatiei se monteaza armaturi de retinere si de retinere-inchidere;

-fiecare nava trebuie sa dispuna de minim 2 pompe de santina antrenate mecanic capabile sa dreneze orice compartiment si sa asigure in conductele magistrale viteze de deplasare a apei de minim 2 m/s;

-functie de categoria navei se poate ajunge la 3 4 pompe;

Notam cu :

Q-debitul pompelor de santina;

Q_i-debitul pompelor de incendiu;

Unde : Q>Q_i -cu exceptia petrolierelor si Q=(1,2 1,3)Q_i

-pompa de balast poate fi utilizata ca pompa de santina cu conditia ca debitul si inaltimea de aspiratie sa fie suficienta pentru drenarea celui mai îndepartat compartiment;

unde d-diametrul magaziei de santina.

-pompe cu piston PDVD ,centrifugale cu debite de :

400 m³/h;

-sarcini totale de 10 30mCA;

-inaltimea de aspiratie de 5 6mCA;

-circuitele instalaiei de santina se executa din tevi de otel sudate longitudinal pentru constructii ,zincate pana la grosimi de 120m pentru apa de mare si 100m pentru apa dulce sau acoperite in interior cu polietilena.

Metode de separare a apelor de santina

In apa de santina si in cea de spalare a tancurilor de marfa ale petrolierelor se afla reziduuri formate din motorina ,pacura ,uleiuri de ungere si alte hidrocarburi petroliere ale caror densitati variaza intre limitele r_r 0,98) [t/m³].Pentru densitati ale apei de mare r_W 1,025) [t/m³] ,intre cei 2 componenti rezulta o diferenta de densitate

D_p r_W r_r 0,125) [t/m³].Aceasta diferenta constituie baza separatorului de santina si ea este utilizata in urmatoarele metode de separare (sau procese fizice) :

1.Sedimentare in câmp gravitational :

Acesta este un proces fizic in cadrul caruia are loc separarea in faze a sistemelor eterogene disperse prin actiunea diferentiala a gravitatiei asupra fazelor de densitati diferite .

2.Sedimentarea in câmp centrifugal :

Este un procedeu eficace de provocare a aglomerarii particulelor de hidrocarburi petroliere .Sub efectul combinat al gravitatiei si al centrifugarii , cele 2 componente de densitati diferite se sedimenteaza astfel incit reziduurile petroliere se deplaseaza ascensional in interiorul traseului curbiliniu de miscare a particulelor .Centrifugarea este folosita in 2 variante constructive :

a. sicane -ele sunt elemente constructive plasate in calea particulelor astfel incit provoaca devierea lor pe o traiectorie curbilinie si aparitia fortelor centrifugale de sedimentare ,astfel avem 2 tipuri de sicane :

a.1.Sicane sus-jos-sus la care dupa separarea centrifugala traiectoriile celor 2 componente ,apa (w) si reziduuri (r) ,antrenati in sedimentare gravitationala nu se intersecteaza.

a.2.Sicane jos-sus-jos la care cele 2 traiectorii se intersecteaza îngreunând separarea.

b. Hidrocoloanele sunt aparate care realizeaza centrifugarea amestecului care urmeaza a fi separat cu ajutorul presiunii dinamice a acestuia ,ele având 3 racorduri :

-un racord de intrare a amestecului (w+r);

-si 2 racorduri de iesire w si r a celor 2 componenti.

Eficacitatea este scazuta la concentratii variabile dar ridicata la concentratii constante .Acest tip de separare se bazeaza pe diferenta de densitate dintre cei 2 componenti dar se deosebeste de prima prin natura acceleratiei.

3.Aglomerarea pe talere :

Este un procedeu prin care particulele de reziduuri sunt obligate sa adere la talere plane sau conice ,astfel incit prin contact sa aiba loc aglomerarea lor .Asupra unei particule de reziduu care a aderat la taler si se afla in curentul de apa de viteza V ,actioneaza forta arhimedica F_a. Cunoscând valoarea lui m (ce reprezinta coeficientul de frecare fata de taler a particulei de reziduu) si raportul k dintre viteza apei din separator si componenta tangentiala a vitezei de sedimentare ,se poate calcula unghiul de înclinare a talerelor :

tga[1-sina(k+1)²]>m

4.Aerarea

Este un procedeu de separare gravitationala fortata in care particulele de reziduuri petroliere adera la bulele de aer de flotabilitate marita .La partea inferioara a separatorului este plasata o placa poroasa prin care se insufla aer comprimat ac .Particula de reziduu de diametru d este înglobata intr-o bula de aer de diametru d+Dd iar densitatea combinatiei formate ajunge la r_r Dr_r

5.Filtrarea :

Este operatia de separare a sistemului eterogen lichid-apa-reziduri petroliere ,in cele 2 faze constituente ,cu ajutorul unui mediu de filtrare . Procesul hidrodinamic complex al filtrarii depinde de caracteristica mediului de filtrare (natura ,grosimea ,diferenta de presiune ,temperatura si conditiile de regenerare a filtrelor :

Filtrele utilizate la separatoare pot fi :

-de suprafata :site;

-volumice :-baterii si sunt caracterizate prin forma particulelor si porozitate.

Din motive de siguranta de functionare nu este admisa folosirea substantelor chimice pentru separarea din apa hidrocarburilor.

Sisteme de masurare a continutului de hidrocarburi in apele deversate :

Nivelul cantitativ de functionare a unei instalatii separatoare de reziduuri petroliere ,singurul ei indicator calitativ impus prin normele internationale ,este concentratia de reziduuri petroliere la evacuare. Determinarea ei poate fi facuta cu ajutorul probelor luate din instalatie si analizate in laborator. Aceste analize se fac conform STAS 758 66 (reconfirmat in 1977).De asemenea conform normelor internationale IMO , reziduurile petroliere se pot detecta spectrofotmetric ,in domeniul de radiatii infrarosii. Analiza in laborator nu permite citirea instantanee a continutului de hidrocarburi ,in momentul evacuarilor ,astfel pentru a se putea lua masuratori rapide de oprire a instalatiei in cazul concentratiei neadmisibile.

Indicatoarele de reziduuri arata in orice moment marimea masurata ,o înregistreaza grafic pentru controale ulterioare si emit semnale de alarma la depasirea normei admise. Un astfel de indicator este SALWICO ,de conceptie suedeza. Proba de apa trece prin filtrul banda ce retine reziduurile petroliere .Acestea sunt iluminate de sursa etalonata ,celula fotoelectrica furnizând datele culese de aparatul de masura. Apoi filtrul încarcat cu reziduuri trece prin instalatia încalzitoare ,gazele volatile degajate fiind captate de detector ,care trimite si el datele culese la aparatul de masura indicând continutul de reziduuri din proba exprimat in ppm. Aparatul de masura se etaloneaza prin analizarea probelor in laborator a probelor de apa evacuata. Fiind un aparat electric ,semnalele sale sunt usor utilizate pentru înregistrarea grafica si alarmare la depasirea limitei admisibile.

Ca exemplu de sistem de masurare a continutului de hidrocarburi este "Monitorul de santina" care pentru extragerea hidrocarburilor exista :

-2 electrozi care prin efectul capacitiv semnalizeaza cresterea continutului de hidrocarburi ,urmeaza apoi actiunea valvulei electrice si evacuarea ;

-exista mod de control a temperaturii aburului ;

-exista un manometru pentru controlul presiunii aburului ;

-exista un nivel de siguranta pentru evacuarea presiunii suplimentare ;

-exista robinet de control

Conditia esentiala ca apa sa poata fi evacuata in exterior este ca concentratia de picaturi sa fie < 18ppm.

Alegerea separatorului si descrierea acestuia.

Prevenirea degradarii prin navigatie a mediului marin ,actiune care se încadreaza in ansamblul masurilor de protejare a naturii ,constituie obiectul Conventiei internationale încheiate la Londra in anul 1973 ,pentru prevenirea poluarii de catre nave . Conform acestei conventii si documentelor semnate ulterior in legatura cu ea ,toate navele peste 400 TRB sunt obligate sa foloseasca instalatii separatoare de reziduuri petroliere astfel incit in apa evacuata peste bord continutul de hidrocarburi sa se mentina sub anumite valori limita.

Schema de functionare a unei instalatii separatoare de reziduuri petroliere. Amestecul de hidrocarburi petroliere colectata in tancul 1este aspirat prin sorbul 2 de catre pompa 3 si trimis in separatorul de reziduuri petroliere 4. Apa curatata de hidrocarburi este evacuata peste bord prin armatura cu clapet 5.Intru cit concentratia de reziduuri petroliere din apa aspirata nu este constanta ,debitul de hidrocarburi poate varia intre zero si debitul maxim al pompei ,deci evacuarea reziduurilor din separator nu poate fi facuta continuu ,ci intermitent ,pe masura acumularii lor in partea superioara a separatorului prin deschiderea armaturii manuale 6 sau a ventilului electromagnetic 7 ,montate pe tubulatura de legatura de tancul de reziduuri petroliere 9.Valvula electromagnetica este deschisa atunci când suprafata de separatie ulei-apa ajunge la nivelul inferior si este închisa când aceasta suprafata ajunge la nivelul superior. Pentru purificarea uleiurilor si combustibililor ,la bordul navelor se utilizeaza separatoare centrifugale cu paleti ,ale caror debite nu depasesc (1.10) t/h ,acesta fiind in concordanta cu consumurile instalatiei de forta. Separatoarele de reziduuri ,care trebuie sa purifice cantitatii mari de apa colectata in santina , functioneaza cu debite de (5.25) t/h ajungind chiar la 300 t/h in cazul petrolierelor. Pentru aceste debite apreciabile ,in scopul limitarii dimensiunilor de gabarit si a maririi sigurantei de functionare ,se utilizeaza separatoare fara piese mobile ,care folosesc pentru separare energiile cinetica si potentiala ale amestecului.

Pentru acest tip de nava am ales separatorul Turbulo ,el având urmatoarele elemente componente :

-sistem de separare pe talere ;

-sistem de filtrare ;

-parte superioara -zona de separare ;

-membrana de separare.

Admisia in separator este tangentiala , deci o miscare circulara .Pentru eficientizarea separarii exista o serpentina cu aburi si are ca rezultat intensificarea separarii prin sedimentare , dupa ce trec prin diafragma , patrund in exterior printre talere cu miscare elicoidala mica ,cu ajutorul acestora facându-se separarea mai rapid ,dar scaderea vitezei determina cresterea puritatii apei . Pompa de alimentare a separatorului este o pompa cu surub melcat si carcasa din cauciuc.

2)Prevederi R.N.R. impuse instalatiei de santina

Pe orice nava auto propulsata trebuie instalate cel putin 2 pompe de santina actionate mecanic ,astfel drept pompe de santina pot fi folosite pompele independente de balast ,sanitare sau de serviciu general ,cu debit suficient. Pompele de santina centrifugale trebuie sa fie auto amorsabile sau instalatia trebuie prevazuta cu un dispozitiv de aspiratie a aerului. Fiecare pompa de santina trebuie sa aiba in conditii normale de exploatare un debit determinat pentru o viteza a apei de cel putin 2m/s in tubulatura principala de drenaj al carui diametru este calculat.

Diametrele tubulaturilor :

Diametrul interior al tubulaturii "d" ,tubulaturilor principale de santina si al tubulaturii sorburilor legate direct la o pompa trebuie determinat direct cu formula :

Diametrul interior d₀ al tubulaturii sorburilor racordate la tubulatura principala de aspiratie a pompei normale se calculeaza cu formula :

l -lungimea compartimentului drenat masurata pe fund

Diametrul interior al tubulaturilor principale si al tubulaturii sorburilor nu trebuie sa fie mai mic de 50[mm].Diametrul interior al magistralei si al tubulaturilor sorburilor care se racordeaza direct la pompa trebuie sa fie in toate cazurile minimul diametrul stutului de aspiratie al pompei de santina.

Sectiunea tubulaturii care leaga un grup de valvule la tubulatura principala de santina nu trebuie sa fie mai mici decât suma sectiunilor a doua din ramificatiile cele mai mari racordate la acest grup de valvule ,insa numai mare decât sectiunea tubulaturii principale.

Pozitionarea tubulaturi :

Amplasarea tubulaturii de drenare ,precum si a sorburilor trebuie sa fie astfel incit sa asigure posibilitatea drenarii oricarui compartiment etans cu oricare din pompele mentionate mai sus. Din încaperile in care nu exista sorburi de drenare evacuarea apei trebuie facuta printr-un alt procedeu.

Instalatia trebuie sa fie astfel facuta incit sa excluda posibilitatea patrunderii apei din afara bordului in interiorul navei precum si apei dintr-un compartiment etans in alt compartiment etans. Pentru aceasta ,valvulele de aspiratie de pe ramificatiile de aspiratie legate direct la magistrala trebuie sa fie de tip cu închidere si retinere ,dar sunt permise si alte aranjamente echivalente. Amplasarea tubulaturilor trebuie sa fie astfel incit sa asigure posibilitatea drenarii încaperilor de masini prin intermediul tubulaturii sorburilor legate direct la magistrala ,executându-se simultan si drenarea altor compartimente cu aceste pompe .Amplasarea tubulaturilor de drenare trebuie sa asigure posibilitatea functionarii uneia din pompe in cazurile in care celelalte nu lucreaza sau sunt folosite in alte scopuri. Tubulaturile de santina trebuie instalate de regula in afara dublului fund. Daca este necesar ca tubulaturile sa treaca prin tancurile de ulei ,de combustibil ,de apa de alimentare caldari sau apa potabila ,tubulatura trebuie protejata împotriva actiunii lichidului. Apa evacuata peste bord va fi curatata in special de produse petroliere (hidrocarburi sau amestecuri de hidrocarburi) ,cu ajutorul unor instalatii corespunzatoare. Instalarea si functionarea dispozitivelor pentru curatire apei nu trebuie sa împiedice functionarea normala a instalatiilor de santina si balast .Compartimentele de masini cu dublu fund trebuie prevazute cu puturi de drenaj a caror capacitate sa fie de cel putin 6,20 m³ .In fiecare magazie de marfa exista dublu fund care formeaza santine in borduri ,trebuie instalat in fiecare bord cel putin cate o aspiratei in partea din pupa a magaziei. Daca in limitele magaziei de marfa exista dublu fund care sa se extinda pe întreaga latine ,atunci in ambele borduri trebuie prevazut cate un put de drenare ,amplasat in partea din pupa a magaziei.

Ramificatiile pentru drenare ,trebuie prevazute cu casete de aspiratie sau cu site cu orificii având diametrul de 8-10[mm].Suprafata totala a acestor orificii trebuie sa fie egala cu cel putin dublul suprafetei sectiunii de trecere a acestei aspiratii. Casetele si sitele trebuie sa fie demontabile ,daca nu curatirea lor va fi asigurata fara demontarea sorbului.

3)Calculul instalatiei de santina

1.Calculul diametrelor magistralei si a ramificatiilor

d=139,25

d₀=59,86

unde:

B - latimea navei ; B = 22,8 m

L - lungimea navei ; L = 185,21 m

D - pescajul navei ; D = 14,15 m

l - lungimea compartimentului drenat ; l = 20,3

2.Calculul debitului minim

V_min = 2 m/s (conform R.N.R.)

Q_min =( πd²/4)V_min =0.03 m³/s

3.Standardizarea tuturor tevilor

1^`=25,4 [mm]

d = 5,5 toli

d₀ = 2,5 toli

4.Stabilirea lungimii tubulaturii si identificarea pierderilor locale si a sarcinilor geodezice

l_lubulatura = 160 m

z₀ = 7 m (inaltimea de la sorb la pompa )

z = 15 m (inaltimea de la sorb la clapetul de refulare peste bord)

5.Alegerea traseului de calcul care implica coditiile cele mai grele de functionare.

La navele cu comparimentul masini la pupa traseul este aspiratie prova si refulare peste bord

6.calculul pierderilor de sarcina si a sarcinii totale

Observatie : se calculeaza viteaza pe fiecare portiune de tubulatura considerând ca pompa aspira prin toate sorburile din compatiment

V₀ =( 4/πd₀²)(Q_min/2)=5.33 m/s

V_tp = (4/πd_tp) Q_min = 9.2 m/s

h_a=

7.Alegerea pompei

Q_p>=Q_min

H_p>=H_i

Unde H_i= ρgz+h =

Observatie : se are in vedere ca sarcina vacumetrica a pompei sa fie mai mare ca sarcina instalatiei .

H_ia=gz_a+h_a