Post on 14-Apr-2016
description
MAȘINI ȘI INSTALAȚII NAVALE
Anul universitar 2014-2015 Instructor principal ing. Alexandru COTORCEA 1
© Academia Navală "Mircea cel Bătrân" (ANMB). Orice formă de copiere, stocare, modificareşi/sau transmitere a acestui material fără acordul prealabil şi scris al ANMB este strict interzisă.
http://adl.anmb.ro
CONSIDERAŢII TEORETICE2.1. ROLUL INSTALAŢIILOR DE SANTINĂ
Instalaţia de santină are rolul de a drena compartimentele navei, în scopul evacuării apelor
reziduale, rezultate din diferite cauze, peste bord.
Apa reziduală este compusă din:
Apă provenită de la:
o neetanşeităţii corpului navei;
o deschiderilor în punţi;
o condensărilor şi precipitaţiilor;
o neetanşeităţi ale tubulaturilor sau din avarii ale acestora.
Uleiurile sau combustibilii scăpaţi accidental în santină.
2.3. AMPLASAREA INSTALAŢIEI DE SANTINĂ LA BORDUL NAVEI
La bordul navei, instalaţia de santină se poate împărţi în două subsisteme:
Instalaţia de santină din interiorul compartimentul (compartimentele) de maşini;
Instalaţia de santină din exteriorul compartimentul (compartimentele) de maşini;
MAȘINI ȘI INSTALAȚII NAVALELaboratorul 2
Instalația de santină
Anul universitar 2014-2015 Instructor principal ing. Alexandru COTORCEA 2
© Academia Navală "Mircea cel Bătrân" (ANMB). Orice formă de copiere, stocare, modificareşi/sau transmitere a acestui material fără acordul prealabil şi scris al ANMB este strict interzisă.
Figura 2.1. Schema instalaţiei de santină a unui cargou de mărfuri generale
Semnificaţia notaţiilor din figura anterioară este următoarea:
PSCM – pompă de santină compartiment maşini;PBS – pompă de balast – santină;PSMM – pompă de santină magazii de marfă;F – filtru;SS – sorburi de salvare;SD – sorburi de drenaj;CVD – casetă valvule de drenare;CVSMM – casetă valvule santină magazii de marfă;SCCD – sistem de comandă şi control descărcare;PAM – pompă apă de mare;SRP – separator reziduuri petroliere;CB – clapet de bordaj;B – bordajul navei;SSC – scurgeri separator combustibil;SSU – scurgeri separator de ulei;MSMM – magistrală santină magazii de mardă;SDD – santină diesel generatoare;SC – santină caldarină;S – santină;TRP – tanc de reziduuri petroliere;VCDP – valvulă cu comandă de pe punte;
MAȘINI ȘI INSTALAȚII NAVALELaboratorul 2
Instalația de santină
Anul universitar 2014-2015 Instructor principal ing. Alexandru COTORCEA 3
© Academia Navală "Mircea cel Bătrân" (ANMB). Orice formă de copiere, stocare, modificareşi/sau transmitere a acestui material fără acordul prealabil şi scris al ANMB este strict interzisă.
2.3.1. INSTALAŢIA DE SANTINĂ DIN INTERIORUL COMPARTIMENTUL
(COMPARTIMENTELE) DE MAŞINI
În aceste compartimente apar scurgeri de combustibili, lubrifianţi şi ape uzate, rezultate din
exploatarea instalaţiilor şi maşinilor navale existente aici.
Astfel rolul instalaţiei de santină din interiorul compartimentului de maşini este de a drena
compartimentul şi de a prelucra apele uzate (prin intermediul unui separator de santină) în vederea
evitării poluării mediului marin cu reziduuri petroliere.
Prin construcţie se prevede de asemenea, ca instalaţia să poată acţiona şi ca o instalaţie de
salvare şi menţinere a vitalităţii navei, prin posibilitatea evacuării apei din compartimentul maşini la
o eventuală gaură de apă.
Tubulatura instalaţiei de santină a compartimentului de maşini transportă apă amestecată
cu reziduuri de hidrocarburi şi din această cauză trebuie să existe posibilitatea de a separa circuitul
apelor poluate, de apele curate. Astfel, există variante la care tubulatura separatorului de santină,
este complet separată de tubulatura curată.
Semnificaţia notaţiilor din figura următoare este:
PSCM – pompă de santină compartiment maşini;
PBS – pompă de balast – santină;
PSRP – pompă separatorului de reziduuri petroliere;
F – filtru;
SS – sorburi de salvare;
SD – sorburi de drenaj;
PS – puţ de santină;
CVSM – casetă valvule santină magazii;
SRP – separator reziduuri petroliere;
RDS – racord direct pentru salvare (avarie);
VI – valvulă de izolare a apei curate de apa uzată;
TAC – tubulatură de apă curată,
TAP – tubulatură de apă poluată cu reziduuri petroliere;
MAȘINI ȘI INSTALAȚII NAVALELaboratorul 2
Instalația de santină
Anul universitar 2014-2015 Instructor principal ing. Alexandru COTORCEA 4
© Academia Navală "Mircea cel Bătrân" (ANMB). Orice formă de copiere, stocare, modificareşi/sau transmitere a acestui material fără acordul prealabil şi scris al ANMB este strict interzisă.
Figura 2.2. Schema instalaţiei de santină din compartimentul de maşini
2.3.2. INSTALAŢIA DE SANTINĂ DIN EXTERIORUL COMPARTIMENTUL(COMPARTIMENTELE) DE MAŞINI
Astfel, navele mici au fiecare compartiment legat la caseta cu valvule de distribuţie a
instalaţiei de santină, pe când navele mari sunt prevăzute cu un tunel amplasat în dublul fund, prin
care trec tubulaturile instalaţiei de santină (figura 2.3).
MAȘINI ȘI INSTALAȚII NAVALELaboratorul 2
Instalația de santină
Anul universitar 2014-2015 Instructor principal ing. Alexandru COTORCEA 5
© Academia Navală "Mircea cel Bătrân" (ANMB). Orice formă de copiere, stocare, modificareşi/sau transmitere a acestui material fără acordul prealabil şi scris al ANMB este strict interzisă.
Figura 2.3 Amplasarea instalaţiei de santină
Semnificaţia notaţiilor din figura anterioară este următoarea:
T – Tunelul de santină;
SS – Sorbul de santină;
PS – Puţ santină;
CB – Clapet de bordaj;
E – Ejector;
2.4. CONSTRUCŢIA INSTALAŢIEI DE SANTINĂ
2.4.1. POMPELE DE SANTINĂ
Cel mai adesea se utilizează ca pompe de santină pompele cu pistoane, dar se pot folosi şi
pompe centrifuge cu amorsare prin inel de lichid.
Deoarece pompele de santină lucrează pe aspiraţie este necesar ca acestea să creeze o
presiune vacumetrică mare şi să fie autoamorsabile, dacă sunt de tip centrifugal.
MAȘINI ȘI INSTALAȚII NAVALELaboratorul 2
Instalația de santină
Anul universitar 2014-2015 Instructor principal ing. Alexandru COTORCEA 6
© Academia Navală "Mircea cel Bătrân" (ANMB). Orice formă de copiere, stocare, modificareşi/sau transmitere a acestui material fără acordul prealabil şi scris al ANMB este strict interzisă.
2.4.2. TUBULATURA INSTALAŢIEI DE SANTINĂ
La capătul tubulaturii de aspiraţie, se montează un clapet cu reţinere, ce are rolul de a
menţine plină tot timpul cu apă tubulatura de aspiraţie, prin aceasta asigurându-se menţinerea
amorsării pompei, dar şi sensul unic al curgerii apei prin instalaţie, din interior către exterior.
În ceea ce priveşte traseele de tubulaturi, acestea se poziţionează pe bordaj, la navele cu
punte până în bordaj sau prin dublul fund la mineraliere şi nave frigorifice.
Ca şi la instalaţia de balast, viteza apei prin tubulatura de santină este limitată de regulile de
proiectare la o valoare minimă de 2 m/s, ceea ce impune de fapt debitul minim al instalaţiei, în
operaţiunea de evacuare a apelor reziduale curate (fără reziduuri petroliere) peste bord.
2.4.3. VALVULELE INSTALAŢIEI DE SANTINĂ
Valvulele de deschidere a sorburilor pot fi acţionate de la distanţă, electromagnetic sau
pneumatic. Instalaţia este prevăzută deasemenea cu clapeţi de bordaj, valvule de izolare şi valvule
de santină. La unele instalaţii se poate întâlni şi o valvulă ce conectează traseul de apă curată de
traseul cu apă puluată.
2.4.4. SORBURILE INSTALAŢIEI DE SANTINĂ
Sorburile din puţurile de santină trebuie să fie prevăzute cu valvule de reţinere sau cu
clapeţi, pentru a evita inundarea accidentală a compartimentului drenat. Amenajarea puţurilor
colectoare se face în borduri şi spre pupa compartimentelor etanşe, deoarece nava în general este
puţin apupată şi acest fapt permite colectarea cu uşurinţă a apelor uzate.
2.5. SEPARATOARELE DE SANTINĂ
Există mai multe metode de separare a reziduurilor petroliere din apa de santină. Acestea
sunt:
Separare gravitaţională - datorita diferenţei de densitate dintre hidrocarburi şi apă
se produce o separare pe straturi, adică hidrocarburile care sunt mai uşoare se vor
dispune întotdeauna la partea superioară, de unde pot fi colectate;
MAȘINI ȘI INSTALAȚII NAVALELaboratorul 2
Instalația de santină
Anul universitar 2014-2015 Instructor principal ing. Alexandru COTORCEA 7
© Academia Navală "Mircea cel Bătrân" (ANMB). Orice formă de copiere, stocare, modificareşi/sau transmitere a acestui material fără acordul prealabil şi scris al ANMB este strict interzisă.
Separare prin aglomerare – se urmăreşte mărirea dimensiunii particulei de
hidrocarbură în scopul asigurării unei forţe arhimedice mai mari (particula mai mare
dezlocuieşte un volum de lichid mai mare) şi a unei separări rapide;
Separare prin flotare – în apa contaminată se insuflă aer comprimat, care devine
vector de transport pentru particulele de hidrocarburi întâlnite în cale şi care aderă la
bula de aer ce are o mişcare ascendentă;
Separare prin centrifugare (hidrociclonare) – apa contaminată cu hidrocarburi se
introduce cu viteză mare într-un sistem spiralat, unde se produce separarea ca urmare
a diferenţei de densitate pusă în evidenţă prin câmpurile de forţe centrifuge;
Separare prin filtrare - apa contaminată cu hidrocarburi se introduce într-un sistem
de filtre, după ce în prealabil a fost prelucrată printr-un sistem descris anterior (sunt
utilizate filtre textile, cu rolul de a reţine particulele de hidrocarburi).
2.5.1. SEPARAREA GRAVITAŢIONALĂInstalaţia este compusă din recipiente de separare în care se introduce amestecul de apă
poluată cu reziduuri petroliere.
Ames
tec
apă
–re
zidu
urip
etro
liere
Rez
iduu
ripe
trolie
rese
para
te
Figura 2.4. Separator gravitaţional
Asupra picăturii de combustibil din interiorul separatorului vor acţiona următoarele forţe:
Fa – forţa ascendentă, ce apare ca diferenţa dintre greutatea particulei şi forţa arhimedică;
Ff – forţa de frecare dintre particulă şi apă, ca urmare a deplasării acesteia.
MAȘINI ȘI INSTALAȚII NAVALELaboratorul 2
Instalația de santină
Anul universitar 2014-2015 Instructor principal ing. Alexandru COTORCEA 8
© Academia Navală "Mircea cel Bătrân" (ANMB). Orice formă de copiere, stocare, modificareşi/sau transmitere a acestui material fără acordul prealabil şi scris al ANMB este strict interzisă.
Analiza modului de comportare a picăturii de combustibil sub acţiunea celor două forţe ne
dă informaţii despre construcţia separatorului în ceia ce priveşte diametrul acestuia.
Diametrul separatorului gravitaţional poate fi cu atât mai mic cu cât diametrul particulei este
mai mare. Aceasta înseamnă, că este preferabil ca particulele să fie preluate dintr-un spaţiu de
decantare sau în prealabil să-şi mărească diametrul prin procedeul de aglomerare. Se interzice a
partculele sa fie emulsionate înainte de intrarea in separator. Pentru aceasta pompa separatorului de
santină trebuie să fie o pompă de tip volumic ce realizează o emulsionare minimă a amestecului
apă-reziduuri petroliere. Acest lucru este realizat prin folosirea pompelor cu şuruburi, cu lamele, cu
roţi dinţate sau cu piston.
Pentru a evita emulsionarea (defragmentarea particulei de hidrocarbură şi amestecarea ei cu
apa), în unele situaţii pompa se montează după separator, astfel încât acesta (separatorul) se află
amplasat pe aspiraţia pompei. Apa şi combustibilul în acest caz nu vor fi emulsionate şi procesul
devine mult mai eficient la utilizarea procedeului de separare gravitaţională.
2.5.2. SEPARARE PRIN AGLOMERARE
Separarea prin aglomerare urmăreşte mărirea dimensiunilor particulelor (ce determină
creşterea forţei arhimedice) şi separarea lor ulterioară prin procedeul gravitaţional.
Aceasta operaţiune se efectuează prin montarea înaintea separatorului gravitaţional a unui
recipient de aglomerare, recipient prevăzut cu talere ce realizează această operaţiune de mărire a
diametrului particulei.
În timpul curgerii particulele de hidrocarburi aderă una la cealaltă şi astfel se obţine mărirea
diametrului, ceea ce măreşte mult capacitatea de separare a hidrocarburilor din apă.
Figura 2.5. Separare prin aglomerare
MAȘINI ȘI INSTALAȚII NAVALELaboratorul 2
Instalația de santină
Anul universitar 2014-2015 Instructor principal ing. Alexandru COTORCEA 9
© Academia Navală "Mircea cel Bătrân" (ANMB). Orice formă de copiere, stocare, modificareşi/sau transmitere a acestui material fără acordul prealabil şi scris al ANMB este strict interzisă.
2.5.3. SEPARAREA PRIN FLOTARE
Separarea prin flotare presupune insuflarea aerului comprimat prin partea inferioară a
recipientului (separatorului), în care sunt introduse apele reziduale.
Figura 2.6. Separare prin flotare
Astfel particulele de combustibil vor adera la bulele de aer şi vor urca la suprafaţă odată cu
acestea.
Este o soluţie eficientă atunci când particulele de combustibil au densitatea apropiată de
densitatea apei.
2.5.4. SEPARAREA PRIN CENTRIFUGARE
Acest procedeu are la bază producerea unor câmpuri de forţe centrifuge, ce realizează
accelerări ale particulelor, cu valori de până la 3 - 4 ori mai mari decat acceleraţia gravitaţională.
Separarea se poate realiza în două moduri:
MAȘINI ȘI INSTALAȚII NAVALELaboratorul 2
Instalația de santină
Anul universitar 2014-2015 Instructor principal ing. Alexandru COTORCEA 10
© Academia Navală "Mircea cel Bătrân" (ANMB). Orice formă de copiere, stocare, modificareşi/sau transmitere a acestui material fără acordul prealabil şi scris al ANMB este strict interzisă.
2.5.4.1. SEPARAREA CELOR DOUĂ MEDII CU AJUTORUL ŞICANELOR
Şicanele sunt elemente constructive ce provoacă devierea particulelor pe o traiectorie
curbilinie, unde se manifestă câmpuri de forţe centrifugale de separare. Şicanele pot fi de două
tipuri:
şicane de tip sus - jos - sus;
şicane de tip jos - sus - jos.
a) Separator cu şicane de tip sus - jos - sus
b) Separator cu şicane de tip jos - sus - jos
Figura 2.7. Separatoare cu flotare ce utilizează şicane
Sunt utilizate numai şicanele sus - jos - sus, care realizează separarea eficientă a celor două
medii. La şicanele jos-sus-jos după separare, are loc o nouă intersecţie a celor două medii, care face
ca utilizarea acestora să nu fie eficientă.
MAȘINI ȘI INSTALAȚII NAVALELaboratorul 2
Instalația de santină
Anul universitar 2014-2015 Instructor principal ing. Alexandru COTORCEA 11
© Academia Navală "Mircea cel Bătrân" (ANMB). Orice formă de copiere, stocare, modificareşi/sau transmitere a acestui material fără acordul prealabil şi scris al ANMB este strict interzisă.
EFECTUAREA LUCRĂRII DE LABORATORSistemul este proiectat pentru colectarea, stocarea, purificarea şi vehicularea apei poluate
cu hidrocarburi din compartimentul maşini.
Instalaţia de santină este compusă din:
• puţul santinei;
• sistemul de tubulaturi;
• pompă de santină;
• separatorul de santină;
• rezervor de apă infestată.
Figura. 2.8. – Pagina instalaţiei de santină din Simulatorul Integrat Pentru Comanda Navei
MAȘINI ȘI INSTALAȚII NAVALELaboratorul 2
Instalația de santină
Anul universitar 2014-2015 Instructor principal ing. Alexandru COTORCEA 12
© Academia Navală "Mircea cel Bătrân" (ANMB). Orice formă de copiere, stocare, modificareşi/sau transmitere a acestui material fără acordul prealabil şi scris al ANMB este strict interzisă.
De la puţul santinei este realizat un sistem de colectare a apelor uzate (infestate cu
hidrocarburi) acumulate în procesul de funcţionare normală a maşinilor şi dispozitivelor din
compartimentul maşini.
Acesta cuplat pe tubulatura de aspiraţie a pompei de santină; în aceeaşi zonă sunt montaţi
traductorii de nivel pentru alarma “High Bilge Well Level" care urmează să fie declanşat atunci
când se depăşeşte nivelul permis. Tancul de ape uzate (din dreapta putului santinei pe diagrama
mnemonica) este folosit pentru depozitarea apelor reziduale în zonele în care deversarea peste bord
este interzisă. Acest tanc este, de asemenea, dotat cu un senzor de nivel de lichid. Când nivelul din
tanc este depăşit, alarma "Tank Level High" este activată pe panoul indicator de alarma.
Panoul de control
În partea dreaptă a ecranului se află panoul de control al sistemului. Acesta conţine
următoarele unităţi:
• Bilge Pump – unitatea de comandă şi control a pompei de santină;
• Separator – unitatea de comandă şi control a separatorului de santină;
• Discharge – Evacuarea instalaţiei (în tanc / peste bord).
Pompa este controlată din panoul de comandă folosind butonul "START / STOP" şi
comutatorul de stare „AUTO-MANUAL”.
"START / STOP" butonul nu funcţionează decât dacă comutatorul de stare este setat în
poziţia MANUAL.
În modul AUTO, pompa este pornită atunci când există un nivel ridicat de lichid în santină
şi este oprit atunci când nivelul este scăzut (aproximativ 15%). În modul „AUTO”, butonul
"START / STOP" buton nu funcţionează.
În partea de jos a panoului de control există două switch-uri, prin care se determină de la
distanţă traseul de aspiraţie / refulare al pompei de santină (din santină / tanc; către separator / tanc).
Unitatea de comandă şi control a separatorului cuprinde:
- un buton pentru încălzirea fluidului vehiculat prin separator;
- cursor de variaţie a debitului de fluid vehiculat prin separator. (restul cantităţii de fluid va fi trimis
direct către tanc – pentru cursorul în poziţia 100%, valvula de bzpass este deschisă în totalitate, în
timp pentru poziţia 0% a cursorului, întreaga cantitate de fluid va fi trimisă către separatorul de
santină);
Produsele petroliere sunt trimise în rezervor după separarea deşeurilor, Apa curată rezultată
poate fi trimisă fie peste bord, în situaţiile în care sunt indeplinite condiţiile pentru această activitate
(o concentraţie de reziduuri de maxim 15ppm). Modul în care se face descărcarea poate fi automat
MAȘINI ȘI INSTALAȚII NAVALELaboratorul 2
Instalația de santină
Anul universitar 2014-2015 Instructor principal ing. Alexandru COTORCEA 13
© Academia Navală "Mircea cel Bătrân" (ANMB). Orice formă de copiere, stocare, modificareşi/sau transmitere a acestui material fără acordul prealabil şi scris al ANMB este strict interzisă.
sau manual, prin intermediul comutatorului „AUTO – MANUAL” prevăzut pe tabloul de comandă,
în secţiunea „DISCHARGE”.
Figura 2.9. – Tabloul de comandă pentru descărcarea produşilor de separare
Valvula de descărcare poate fi comandată de la distanţă şi are două moduri de lucru
distincte: „SEA” – descărcarea apei rezultate se face peste bord; „TANK” – descărcarea produşilor
de separare (apa) se face în tancul de depozitare (Această selectare a modurilor de lucru este
posibilă numai în poziţia „MANUAL” a selectorului de descărcare).
În modul „AUTOMAT”, descărcarea se realizează peste bord, în situaţia în care centrala de
analizare a cantităţii de impurităţi rezultate în urma procesului de separare sesizează o cantitate de
hidrocarburi mai mică de 15 ppm.
Priza de bordaj prin intermediul căreia se face evacuarea peste bord a apei rezultate în urma
procesului de separare poate fi, de asemenea, comandată de la distanţă, prin intermediul butonului
„DISCHARGE VALVE”.
Calitatea procesului de separare este reliefată de cantitatea de hidrocarburi existentă în apa
evacuată la ieşirea din separator şi depine de următorii factori:
- procentul iniţial de infestare a apei din santină;
- debitul de fluid vehiculat prin separator, variat prin valvula de bypass;
- temperatura apei
Semnalele de alarmă întâlnite în timpul funcţionării instalaţiei sunt următoarele:
- High Bilge Well Level – nivel mare de lichid în santină;
- High Tank Level – nivel mare de lichid în tanc;
- High Discharge Oil Content – nivel de hidrocarburi în lichidul de la ieşirea din separator mai
mare de 15 ppm;
- High Pressure after Pump – suprapresiune pe refularea pompei;
MAȘINI ȘI INSTALAȚII NAVALELaboratorul 2
Instalația de santină
Anul universitar 2014-2015 Instructor principal ing. Alexandru COTORCEA 14
© Academia Navală "Mircea cel Bătrân" (ANMB). Orice formă de copiere, stocare, modificareşi/sau transmitere a acestui material fără acordul prealabil şi scris al ANMB este strict interzisă.
Sistemul de siguranţă nu permite evacuarea peste bord în situaţia în care nivelul de
hidrocarburi din apa de la ieşirea din separator depăşeşte 15 ppm;
Posibilele defecţiuni introduse de către instructor sunt următoarele:
- defectarea pompei de santină;
- înfundarea aspiraţiei pompei de santină;
- depuneri excesive pe talerele separatorului;
- scurgeri excesive în compartimentul maşini – umplerea rapidă a santinei din Compartimentul
Maşini.
În timpul exerciţiului, studenţii vor pune în funcţiune instalaţia de santină, prin
respectarea următorilor paşi:1. se pune în funcţiune instalaţia de încălzire a apei contaminate, prin acţionarea butonului
„HEATING”
2. se selectează, din panoul de comandă al pompei de santină, traseul de funcţionare al instalaţiei
(pentru asipraţie, comutatorul „FROM WELL/TANK” şi pentru refulare „TO SEP/TANK”), în
funcţie de indicaţiile cadrului didactic;
3. se selectează, din panoul de comandă al separatorului (secţiunea „DISCHARGE”) modul de
lucru al separatorului (întotdeauna acesta va funcţiona în mod „MANUAL”), în primă fază, până
când indicatorul de contaminare al fluidului de pe ieşiea din separator ajunge la o valoare inferioară
valorii de referinţă (15 ppm), refularea se va face în tanc, după care se va efectua peste bord (poziţia
„SEA” a comutatorului), moment în care priza de bordaj va fi acţionată pe poziţia deschis
(DISCHARGE VALVE);
4. se monitorizează, din 2 în 2 minute valorile următorilor parametri (vezi tabelul 2.1.):Tabelul 2.1. – Valorile parametrilor monitorizaţi
Timpul[min]
Nivelul însantină
[%]
Nivelul întancul de
depozitare[%]
Gradul dedeschidere avalvulei debypass [%]
Debitul defluid la
ieşirea dinseparator
[m3/h]
Presiunea laaspiraţia
pompei [bar]
Presiunea larefularea
pompei [bar]
Procentul dehidrocarburi
[ppm]Observaţii
Observaţie: În timpul derulării exerciţiului, la rubrica „Observaţii” din tabelul 2.1., se
consemnează momentul în care se trece la evacuarea apei peste bord. La finalul şedinţei delaborator, studenţii vor realiza graficele de variaţie pentru parametrii monitorizaţi.