Capitolul 1: Descrierea tehnic a navei i a mrfii transportate

Capitolul 1

Descrierea tehnic a navei i a mrfii transportate

1.1 Date despre nav

Un tanc LNG este o nav destinat sa transporte gaze naturale lichefiate. Cum piaa gazelor naturale crete rapid, flota mondial de tancuri LNG este ntr-o continu dezvoltare. Tancurile LNG sunt nave puternice, ce ating o vitez de pn la 20 noduri. Noile tancuri LNG sunt propulsate de marfa transportat la bord. Navele sunt echipate cu instalaii complexe de operare a mrfii i de prevenire a pericolelor (incendii, deversri, etc). Fiecare tanc LNG reprezint investiii de aproximativ 100-150 milioane dolari. Construcia unui tanc LNG cost de dou ori mai mult dect cea a unui petrolier mare.

Registrul Transporturilor Gazelor estimeaz c sunt mai mult de 140 de nave n construcie la nceputul anului 2009. Azi, majoritatea navelor noi variaz ntre 120.000 m3 i 140.000 m3, dar sunt i comenzi pentru nave de capaciti ce ating 200.000 m3. O nav specializat pe transportul gazelor are la bord o ncrctur suficient pentru a nclzi un ora cu 100.000 locuitori timp de o lun.

Pentru a transporta gazul, acesta este rcit la -163 C, unde este transformat n lichid la presiunea atmosferic, volumul acestuia micorndu-se pn la 6000 de ori fa de volumul iniial i cptnd o densitate ntre 520-590 kg/m3. Tancurile de la bordul navelor sunt ca nite termosuri uriae n care gazul ramne n stare lichid pe toat durata voiajului. O anumit cantitate de gaz este scoas pentru a preveni creterea presiunii, acest fenomen fiind cunoscut ca vaporizare a gazului. Vaporizarea latent este necesar pentru a pstra lichidul rece.

n prezent sunt folosite 4 tipuri de tancuri:

- Tipul MOSS: Designul este realizat de compania norvegian Moss i este un tanc sferic din aluminiu. A fost construit n 1977 de Kvaerner.

- Tipul IHI Prismatic: Ishikawajina-Harima Heavy Industries a realizat un alt tip de tanc. Tancul este asemanator cu cele folosite pe prima nav, Methane Princess. Tancul este construit integral din aluminiu.

- Tipul TGZ Mark III: Designul a fost realizat de Techingaz i este pe baz de membrane. Prima membran este din oel inoxidabil cu pori pentru a absorbi contraciile termale cnd tancul este rcit. Apoi urmeaz un strat de placaj. Sub placaj e un strat izolator de spum lipit de a doua membran cunoscut ca triplex (2 straturi de fibr de sticl i un strat de staniol in mijloc). Dupa triplex urmeaz un alt strat izolator din placaj. Spaiul dintre primul strat i al doilea strat este numit spaiul interbarier i este umplut cu azot la presiune scazut. Spaiul dintre al doilea strat i corpul navei este umplut tot cu azot, dar la o presiune mai mare dect n spaiul interbarier. Cnd se ncarc marfa, azotul se contract, ceea ce nseamn c mai mult azot trebuie introdus pentru a pstra presiunea necesar. Cnd marfa se descarc, azotul se extinde i trebuie ventilat.

- Tipul GT96: Este tipul de tanc elaborat de Gas Transport. Tancul const din 2 membrane realizate din Invar (un aliaj format din 64% fier i 36% nichel) care nu are contracie termic aproape deloc. Izolaia este realizat din placaj i perlit (sticla vulcanic).

Tancurile LNG sunt ntr-un fel unice, deoarece pentru a pune n micare nava se poate folosi gazul evaporat din tancurile de marf. Motoarele diesel au nlocuit aproape in totalitate turbinele cu abur la celelalte nave, dar foarte recent, acestea au fost adaptate sa funcioneze i cu gaz. Motoarele diesel adaptate consum mai puin gaz dect turbinele cu abur.

Oricum, cercetrile moderne au permis vaporilor de gaz s se rentoarc n tanc n stare lichid, permind motoarelor clasice s fie utilizate. Asta nseamn ca ncepnd cu secolul 21, ultimul refugiu al turbinelor cu abur folosite ca mijloc de propulsie ar putea s dispar.

Nava tip LNG: LNG SOKOTO - 79800 TDW

Ca nav prototip a fost ales un tanc LNG ce dispune de cargotancuri de tip MOSS pentru transportul metanului lichefiat pe ruta Milford Haven - Barcelona. Caracteristicile tehnico-constructive ale corpului navei sunt prezentate n tabelul 1.1, tabelul 1.2 conine capacitile tancurilor de marf, tabelul 1.3 conine capacitile tancurilor de balast iar tabelul 1.4 conine capacitaile altor tancuri ce deservesc nava.Tabelul 1.1 Caracteristicile principale ale naveiCaracteristicile principale ale navei

NumeLNG SOKOTO

Anul construciei2001

PavilionBermuda

MMSI310378000

Call signZCDE4

Lungimea peste tot288 m

Lungimea ntre perpendiculare274 m

Limea48 m

Adncimea26,5 m

Pescajul la linia de plutire11,15 m

Pescajul de var / balast12,328 m / 9.78 m

Deadweight (la pescajul de 12,328 m)79822 t

Tonaj brut113866 t

Tonaj net34044 t

Tancuri de marf (100%)137300 m3

Tancuri de balast curat59473,3 m3

Viteza de serviciu19,75 nd

Motorul principalHyundai Mitsubishi MS 36-2 / 31500 CP livrai la arborele elicei la 81 RPM

Motoare auxiliare2 x 3450kW turbo generatoare2 x 3450kW diesel generatoare

Bow thruster1986kW / acionat electric

Numrul maxim de oameni n cabine44 persoane

Numrul de tancuri de marf4

Pompele de marf8 x 1500 m3/h (2 pe fiecare tanc de marf)

Pompele de balast3 x 2800 m3/h

Fig. 1.1 Dispunerea tancurilor la bordul navei

Tabelul 1.2 Capacitile tancurilor de marf

Tanc de marf100% la +20C (m3)100% la -163C (m3)LNG 98,5 %

=0,46 la -163C (t)=0,50 la -163C (t)

134628,634271,915528,616878,9

234628,634271,915528,616878,9

334628,634271,915528,616878,9

434628,634271,915528,616878,9

Total138514,4137087,662114,467515,6

Fig. 1.2 Construcia tancurilor de marf

Tabelul 1.3 Capacitile tancurilor de balast

Tancuri de balast (=1,025)

CompartimentCapacitate

M3Tone

Fore peak1978,62028,1

Tancul 1 lateral centru2879,92951,9

Tancul 2 lateral tribord2343,92402,5

Tancul 2 lateral babord2343,92402,5

Tancul 3 lateral tribord4234,54340,4

Tancul 3 lateral babord4234,54340,4

Tancul 4 lateral tribord2749,22817,9

Tancul 4 lateral babord2749,22817,9

Tancul 5 lateral tribord4515,44627,2

Tancul 5 lateral babord4515,44627,2

Tancul 6 lateral tribord2773,12842,4

Tancul 6 lateral babord2773,12842,4

Tancul 7 lateral tribord3959,04058,0

Tancul 7 lateral babord3959,04058,0

Tancul 8 lateral tribord1926,61974,7

Tancul 8 lateral babord1926,61974,7

Tancul 1 centru2033,12083,9

Tancul 2 centru2042,72093,8

Tancul 3 centru2033,12083,9

Aft peak3504,53592,1

Total59473,360959,9

Tabelul 1.4 Capacitile tancurilor ce deservesc nava

Tancuri de combustibil (=0,99)

CompartimentCapacitate

100%98%

M3M3Tone

Aft FO tribord682,4648,3641,8

Aft FO babord682,4648,3641,8

Fore FO tribord974,1925,4916,2

Fore FO babord968,4920,0910,8

HFO Sett. tribord523,7497,5492,6

HFO Sett. babord523,7497,5492,6

LS tribord256,2243,4241,0

LS babord256,2243,4241,0

Total4867,14629,24593,2

Tancuri cu lubrifiani (=0,99)

CompartimentCapacitate

100%95%

M3M3Tone

LO Sump centru (motor principal)69,566,059,4

LO Sump Tribord (motor principal)98,493,584,1

LO Sett. tribord (motor principal)98,593,584,2

LO Gravitaional babord (motor principal)30,428,926,0

LO Stocare tribord (diesel generator)20,419,417,5

LO Sett. tribord (diesel generator)16,015,213,7

LO Stocare tribord (turbin generator)16,315,513,9

LO Sett. tribord (turbin generator)16,515,714,1

LO Sump tribord (aburi)7,97,56,7

Total373,9355,3319,6

Tancuri de motorin (=0,85)

CompartimentCapacitate

100%95%

M3M3Tone

GO Stocare tribord91,987,374,2

GO Stocare babord91,987,374,2

GO Stocare tribord (generatoare)49,146,639,7

GO Stocare babord (sistemul de gaz inert)99,293,379,3

Total331,1314,5267,4

Tancuri de ap potabil (=1,00)

CompartimentCapacitate

M3Tone

Ap potabil tribord289,2289,2

Ap potabil babord289,2289,2

Ap distilat tribord231,5231,5

Ap distilat babord231,5231,5

Total1041,41041,4

Alte tancuri (=1,00)

CompartimentCapacitate

M3Tone

HFO Preaplin babord122,7122,7

Santin centru150,3150,3

Santin centru53,653,6

Rcire220,5220,5

Total547,1547,1

1.2 Echipamentele de navigaie de la bordul navei

Echipamente folosite :

BNWAS - TOTEMPLUS

Consola Pilot Automat - SAMYUNG SAS-70 Radar SAMYUNG SMR-3600

Gyrocompas PERM PGM-C-009

Compas Magnetic Saura Reflector Compass MR-150

Compas Electronic SAMYUNG SGC-750

Repetitor Compas Saura Repeater NRC-150P

ECDIS SAMYUNG ECDIS LC-3000

MDS MARIS MDS

GPS Plotter/ECS SAMYUNG 7inch COLOR GPS PLOTTER NAVIS-700

AIS SAMYUNG SI-30

GPS/DGPS SAMYUNG SPR-1400/DSPR-1400

Speed Log WALKER 4020-Electromagnetic Speed Log

Sonda Ultrason SAMYUNG SES-2000

Receptor NAVTEX SAMYUNG SMX-300

Receptor Facsimil SAMYUNG SFX-100

Fire Alarm System HHEE CB-5

Bridge Navigational Watch Alarm System (BNWAS)

Termenul de BNWAS este un acronim pentru Bridge Navigational Watch Alarm System - un sistem de siguran obligatoriu n amendamentele SOLAS Capitolul V regulament adoptat la 19 i 05 iunie 2009 prin Rezoluia MSC.282 (86). Acesta respect reglementrile mentionate in Rezoluia IMO MCS 128 (75).Nautical charts & publications -OR- Electronic Chart Display and Information System (ECDIS)

Un ECDIS (Electronic Chart Display and Information System) este un computer bazat pe sistemul de navigatie informaional care este conform cu IMO, i poate fi folosit ca o alternativ la hartile nautice clasice. Un sistem ECDIS afieaz informaii deENC i integreaz informaii de la GPS, precum i ali senzori de navigaie, cum ar fi radarul i sistemul de identificare automat (AIS). Acesta poate afia, de asemenea, informaii legate de navigatie suplimentare, cum ar fi Sailing Directions si fathometre.Automatic Identification System

Sistemul de identificare automat (AIS) este un sistem automatizat de urmrire utilizat pe nave i de ctre serviciile de trafic maritim (STM) pentru identificarea i localizarea navelor prin schimbul electronic de date cu alte nave din apropiere i staii VTS.

Voyage Data Recorder (VDR)

Voyage Data Recorder, sau VDR, este un sistem de inregistrare de date conceput pentru toate navele. Trebuie s se conformeze cu IMO, cu cerintele Conveniei Internationale SOLAS (OMI Res.A.861 (20)), n scopul de a colecta date de la diferiti senzori de la bordul navei. Apoi digitizeaz, comprim i stocheaz aceste informaii ntr-o unitate montat extern de stocare de protecie.Unitate de stocare de protecie este o unitate imposibil de falsificat, proiectate pentru a rezista la un soc extrem,la impact, presiune i cldur, care ar putea fi asociate cu un incident de marin (incendiu, explozie, coliziune, se scufunda, etc).Compas Magnetic

Un compas este un instrument de navigaie pentru determinarea direciei n raport cu polii magnetici al Pmntului. Acesta const dintr-un punct magnetic (de obicei marcat pe final de Nord), liber s se alinieze cu campul magnetic al Pamantului. Un compas este orice dispozitiv magnetic sensibil capabil s indice direcia nord magnetic de magnetosfera unei planete. Faa de busola, n general, evideniaz punctele cardinale de nord, sud, est i vest. Adesea, busolele sunt construite ca un singur instrument sigilat cu o bar magnetizata sau ac de cotitur primar pe un pivot, sau mutarea intr-un lichid, astfel n msur s puna punct n direcia nord i sud.Gyrocompas

Girocompasul este unul dintre aparatele de navigaie folosite pentru determinarea cursului navei.

Funcionarea acestui aparat se bazeaz pe exploatarea celor dou proprieti fundamentale ale giroscopului cu trei grade de libertate , ineria i precesia.

Giroscopul cu trei grade de libertate este un sistem format dintr-un rotor (tor giroscopic) i o suspensie care asigur un punct fix pe axa de simetrie a rotorului.

Torul giroscopic este un solid rigid omogen de revoluie, care are un moment de inerie apreciabil i care se rotete cu o vitez unghiular considerabil n jurul axei sale de simetrie .GPS

Global Positioning System este un sistem global de navigaie prin satelit i unde radio. Principalul sistem de poziionare prin satelit de tip GPS este sistemul militar american numit "Navigational Satellite Timing and Ranging" (NAVSTAR).

Acest sistem, iniiat i realizat de ctre Ministerul Aprrii al Statelor Unite ale Americii (DOD), poate calcula poziia exact = coordonatele geografice exacte ale unui obiect pe suprafaa Pmntului, cu condiia ca acesta s fie echipat cu dispozitivul necesar - un receptor GPS.

Obiectul poate fi i o persoan, care poate astfel s se orienteze pe pmnt, pe ap, n aer sau i n spaiu (n apropierea Pmntului). NAVSTAR utilizeaz sistemul geodezic WGS84, la care se refer toate coordonatele geografice calculate de sistem.Sonda Ultrason

n accepiunea general, sonda ultrason este acel aparat de navigaie maritim destinat msurrii adncimii apei (sub chila navei), folosind ultrasunete.

Aparatul, devenit un ntreg echipament pe navele moderne, mai este utilizat i pentru:

trasarea hrilor batimetrice;

descoperirea i localizarea unor obiecte imerse imobile aflate deasupra fundului apei;

descoperirea i urmrirea unor obiecte imerse aflate n micare;

descoperirea i aprecierea mrimii bancurilor de peti.

Sonda ultrason face parte din categoria aparatelor primare de navigaie care, prin interfaarea cu sistemul de guvernare naval funcionnd n regim automat, asigur transmiterea de date referitoare la adncime.

1.3. Date despre marfa transportat

Gazele naturale lichefiate sau LNG-urile sunt gaze naturale (predominant metan) care au fost lichefiate pentru a uura depozitarea i transportul. Procesul de lichefiere include ndeprtarea anumitor impuriti cum ar fi: praf, helium, apa i hidrocarburi. Gazul natural este condensat la presiune atmosferic prin rcire pn la aproximativ -163 C. Lichefierea este folosit pentru transportul gazelor naturale n anumite zone ale globului, unde este regazificat i distribuit prin tubulaturi speciale. Valorile densitii gazelor naturale se situeaz ntre 0.41 i 0.6 kg/l, depinznd de temperatur, presiune i compoziie. Gazele naturale au n compoziie metan n procent mai mare de 90%, coninnd deasemenea mici cantiti de etan, propan, butan. n urma procesului de purificare gazele naturale vor conine n cele mai multe cazuri metan n procent de 100%.

Metanul a fost descoperit de A.Volta n 1778 n mlul blilor, din aceast cauz fiind numit i gaz de balt. Metanul este capul de serie a alcanilor, o hidrocarbur saturat aciclic, n care atomul de carbon este hibridizat sp3, avnd o geometrie tetraedric de hidrocarburi parafinice. Metanul se gsete sub form de zcminte naturale n stare destul de pur, la noi n ar puritatea metanului fiind de 99%, ns se poate ntlni i n minele de crbuni unde n amestec cu aerul formeaz amestecul exploziv numit gaz grizzu (responsabil de exploziile miniere).

Metode de sintez

Fermentaia anaerob

Metanul este produs prin fermentarea resturilor vegetale sau animale mai ales pe fundul blilor, metoda putind fi folosit i n cazul epurrilor apelor reziduale din marile orae i nu numai.

Metode de laborator

Metoda Moissan are la baz reacia dintre o carbur (de aluminiu, de beriliu) i ap:

Al4C3 + 12H2O = 3CH4 + 4Al(OH)3.

Metoda Dumas folosete ca materie prim acetatul de sodiu (sau de potasiu) prin nclzire cu calce sodat:

CH3-COONa + NaOH = CH4 + Na2CO3

Proprieti fizico-chimice

Metanul este un gaz incolor, inodor, mai uor dect aerul. Este foarte puin solubil n ap (sub 1%), dar solubil n alcool i eter. Arde cu flacr puin luminoas, cu degajare mare de cldur (8560kcal/m3). Amestecul de metan i oxigen (sau metan i aer) explodeaz n prezena unei scntei. Aa se explic exploziile care se produc uneori n minele de crbuni, unde se gsesc cantiti nsemnate de metan sub form de gaz grizzu. Acesta are o comportare deosebit fa de celelalte hidrocarburi, datorit faptului c legtura covalenta existent n molecul este foarte stabil, iar acest fapt influeneaz comportamnetul su chimic. Prin arderea complet a metanului cu cantiti insuficiente de aer, n instalaii speciale, se obine negrul de fum -- o surs important pentru sintezele chimice (n special cele pentru fabricarea cauciucului). Prin trecerea metanului mpreun cu vapori de ap peste catalizatori de aluminiu la o temperatur de circa 850C se obine un amestec de oxid de carbon i hidrogen care poate fi folosit drept gaz de sintez.

Atunci cnd catalizatorii nu sunt prezeni, metanul este stabil pn la circa 900C. Prin trecerea metanului prin tuburi de cuar la 1000-1200C se formeaz, cu randamente relativ mici, acetilen, eten, butadien, dar i hidrocarburi aromatice de tipul benzenului, xilenuluin antracenului, etc. Ca orice hidrocarbur saturat, metanul poate suferi reacii de substituie, reaciile de halogenare (clorurare) ale metanului fiind cele mai reprezentative din acest punct de vedere. Acestea conduc n final la o compui mono-, di-, tri-tetra substitui, ns mai poate suferi i reacii de amonooxidare (tratarea cu amoniac i oxigen, respectiv aer), n urma crora se formeaz acid cianhidric (cianurile alcaline, diferite produse intermediare pentru industria materialelor plastice, a fibrelor sintetice, a cauciucului sintetic), sulfur de carbon CS2 (prin tratare cu sulf la 600-700C, n prezena catalizatorilor), nitrarea (se obine nitrometan, bun dizolvant). Metanul poate suferi i o oxidare catalitic la temperaturi de 600-700C, n urma creia rezult formaldehid.

1.4 Instalaia de ncrcare/descrcare

Pompele de marf sunt construite de ctre Ebara International Corporation, modelul 12EC-24. Au o capacitate de 1500 m3/h, opereaz la temperatura de -163C cu o putere de 407,9kW la o turaie de 1780 rpm. Sunt n numr de 8, cte 2 pe fiecare tanc de marf. Aceste pompe sunt de tip centrifugal cu o singur treapt, aceast treapt ajut la obinerea unei aspiraii foarte eficiente i de asemenea ajut la stripuirea tancurilor. Sunt pompe submersibile, ele fiind rcite chiar de ctre marfa care trece prin ele. De asemeni gazul natural lichefiat ajut la lubrifierea pompei.Pompele de strip/spray sunt construite tot de ctre Ebara International Corporation, modelul 2EC-092, au o capacitate de 50 m3/h i sunt n numr de 4, cte una n fiecare tanc. Aceste pompe sunt similare celor de marf. Nivelul minim de lichid din tanc trebuie s fie de 0,77m, ele nu trebuiesc pornite atunci cnd tancul de marf este gol. Pompele trebuie s fie complet scufundate n lichid pentru a asigura rcirea lor.Pompele de spray sunt folosite pentru rcirea tancurilor de marf nainte operaiunilor de ncrcare dup voiajul n balast.

Vaporizatorul LNG este construit de ctre Cryostar, are o capacitate de 18000 m3/h . Rolul su principal este acela de a vaporiza gazul natural lichefiat fie de la rm fie din tancuri, cu scopul de a rci tancurile i evile de marf. Fiecare vaporizator are n componena sa o carcas i un tub ntre care se face schimbul de cldur.

Generatorul de gaz inert construit de Hamworthy KSE, livreaz gaz inert i aer uscat. Rata de livrare a gazului inert i a aerului uscat este de 13500Nm3/h la o presiune de 0,2 bari. Gazul inert este folosit pentru inertarea tancurilor, a evilor de marf i a compartimentelor etane atunci cnd este nevoie. Gazul inert este obinut prin ndeprtarea oxigenului din aer printr-un proces de ardere.Acest proces are lor ntr-un compartiment unde motorina este folosit drept combustibil. Gazul inert conine aproximativ 85% N2, 15% CO2 i 0,5% O2 la o temperatur cu 5C peste temperatura mrii.Apoi trece printr-un proces de dezumidificare i rcire cu ajutorul refrigerantului R404A.

1.5 Descrierea i ntocmirea CargoplanuluiNava LNG Sokoto ncarc o cantitate de metan de 135031,2 m3 la temperatura de -163C avnd densitatea =0,50, cantitatea n tone fiind de 67515,6. Marfa este dispus la bordul navei conform planului de ncrcare din tabelul 1.5.Tabelul 1.5 Cargo planCargoplan

Port ncrcare:Milford Haven

Tip Marf:MetanDensitate:0,50 t/m3

PescajProva:12,328 m

Pupa:12,328 mAsiet:0,00 m

Nr. TancUlaj Observat

(m)Ulaj Corectat

(m)Temperatur

(C)G.O.V.

(m3)Greutate

(tone)

10,760,76-16333757,816878,9

20,760,76-16333757,816878,9

30,760,76-16333757,816878,9

40,760,76-16333757,816878,9

Total135031,267515,6

ConcluziiCunoaterea navei i a mrfii transportate reprezint un factor esenial n vederea operrii i a ducerii voiajului la bun sfrit. n aces capitol am urmarit prezentarea detaliat a principalelor caracteristici ale navei LNG SOKOTO, nav specializat de transport al gazelor naturale lichefiate, a mrfii transportate ct i al principalelor echipamente de navigaie de la bordul acesteia.6