INSTALATIA DE BALAST-SANTINA

Instalatia de balast-santina se utilizeaza pentru deplasarea centrului de greutate al navei prin ambarcarea, deplasarea si debarcarea balastului lichid, pecum si pentru evacuarea peste bord a apelor colectate în santina.

1. Destinatie si cerinte generale

Instalatiile de balast-santina sunt formate din circuite de balastare si circuite de drenare, interconectate între ele, putând avea pompe si segmente de tubulatura comune. Interdependenta celor doua instalatii, diferite ca destinatii, este posibila datorita agentului de lucru comun - apa, si faptului ca sunt amplasate la nivelul fundului navei. Prin folosirea unui numar mai mic de pompe si a unor tubulaturi de lungime mai redusa scade si masa si volumul instalatiilor.

Cerintele impuse instalatiilor de balast-santina sunt:

- sa asigure in timp util corectarea centrului de masa a navei conform necesitatilor impuse de stabilitatea navei

- sa umple si sa dreneze complet tancurile, santina si coferdamurile, atât pentru nava cu asieta dreapta, cât si pentru înclinari îndelungate

- sa functioneze astfel încât sa fie exclusa inundarea accidentala a navei, degradarea de catre apa a marfurilor sau contaminarea combustibililor si lubrefiantilor

- sa nu polueze acvatoriile cu apa amestecata cu reziduuri petroliere

- sa corespunda cerintelor impuse de registrele de clasificatie la construirea navelor si echipamentelor lor, în vederea prevenirii poluarii cu hidrocarburi

- sa respecte regulile internationale privind poluarea (ex.MARPOL)

- sa dispuna de mijloace de actionare locala si la distanta a pompelor

- sa prezinte mijloace de conducere a apelor reziduale catre locurile de colectare

- sa aiba cât mai putine armaturi de manevra si fitinguri demontabile

- sa fie executate din materiale rezistente la coroziune

In cadrul functiei de salvare, instalatia de balast-santina asigura evacuarea cantitatilor mari de apa patrunsa în caz de gaura de apa. La unele nave instalatia de balast are portiuni comune cu instalatia de stins incendiu cu apa, dar în acest caz trebuie exclusa interconectarea cu instalatia de santina.

2. Instalatia de balast

Instalatia de balast serveste la corectarea asietei navei prin ambarcarea, transferarea si evacuarea peste bord a balastului constituit din apa de mare. Pentru aceasta, instalatia de balast dispune de tancuri de balast unite prin tubulaturi prin care apa este deplasata cu pompele de balast.

Descarcarea marfurilor duce la reducerea înaltimii metacentrice ceea ce înrautateste stabilitatea navei. Pentru a asigura o stabilitate suficienta în conditiile de navigatie pe mare libera, în tancurile de balast se ambarca apa de mare de greutate B, care se adauga deplasamentului navei goale, Δg. Deplasamentul navei balastate este Δ1= Δg + B, si din diagrama caracteristicilor de carene drepte, intersectând curba deplasamentului Δ (T), se obtine pescajul navei balastate T1 = T + δT. Intersectând curba centrelor de carena Zc(T) si pe cea a razelor metacentrice r(T) rezulta cota centrului de carena a navei balastate Zc1, respectiv raza metacentrica a acesteia r1. Cota centrului de greutate al navei balastate este ZG1, unde

ZG1 = (Δg ZG + B ZB) / Δ1,

ZB fiind cota centrului de greutate al apei de balast.1

In urma ambarcarii apei de balast, înaltimea metacentrica a navei balastate este h1, unde

h1 = r1 + Zc1 - (Δg ZG + B ZB) / Δ1

Pentru ca înaltimea metacentrica sa fie maxima, valoarea ZB trebuie sa fie minima, deci tancurile de balast trebuie asezate sub puntea dublului fund.

La mineraliere, datorita densitatii mari a marfii (ρ ≈ 4 t/m3), odata cu încarcarea, centrul de greutate coboara mult, înaltimea metacentrica transversala si deci stabilitatea navei devin excesive. Astfel, la orice înclinare a navei în plan transversal, apare tendinta de echilibrare, iar în timp acesta duce la disconfort pentru echipaj. Prin exceptie, mineralierele sunt prevazute cu tancuri de balast-aripa, plasate sub puntea principala, care fiind umplute odata cu încarcarea navei, provoaca ameliorarea stabilitatii mineralierului.

Pentru corectarea pozitiei în plan a centrului de greutate a navei, se transfera balastul între tancuri. Daca se transfera balastul de greutate B, astfel încat deplasarile sale sunt: verticala lz, orizontal-transversala ly si orizontal-longitudinala lx, noua înaltime metacentrica transversala a navei va fi:

h1 = h - lz B /Δ,

nava se înclina transversal cu unghiul θ:

θ = arc tg (B ly/ Δ h1)

iar pescajul sau variaza cu marimea δT:

δT = Tprova - Tpupa = B lx L / ΔH,

unde h, H sunt înaltimile metacentrice transversala si longitudinala ale navei înainte de transferarea balastului, iar Δ este deplasamentul navei 2. Rezulta ca pentru a nu afecta înaltimea metacentrica si deci stabilitatea navei, transferarea pe nava a balastului trebuie facuta în plan orizontal cu un lz cât mai mic.

Se observa ca pentru a utiliza cantitati cât mai mici de balast transferat B, tancurile de balastare transversala si longitudinala trebuie asezate la distantele dintre ele lx si ly cât mai mari, deci spre bordaje si în extremitatile prova si pupa.

2.1 Elemente de constructie

Navele maritime de marfuri generale si de pasageri, mineralierele, petrolierele, navele frigorifice, etc. dispun de instalatii centralizate de balastare a navei, pentru reglarea pescajului în diferite situatii de exploatare, pentru corectarea asietelor transversala si longitudinala a navei si pentru reglarea stabilitatii transversale.

Cantitatea necesara de balast lichid B este:

B = (0,2...0,3) Δ pentru navele de marfuri generale,

B = (0,3...0,5) Δ pentru petroliere.

Instalatia de balast a unei nave este independenta de celelalte instalatii, dar pentru marirea sigurantei de functionare, ea se racordeaza cu instalatia de santina. Sorburile conductelor din tancurile

de balast nu au filtre, armaturile lor nu sunt cu retinere, pentru ca în tubulatura de balast apa circula în ambele sensuri. Manevrarea armaturilor de închidere poate fi facuta manual, precum si de la distanta, prin comanda hidraulica, pneumatica sau mecanica. Fiecare tanc este deservit de o conducta independenta, în sistem centralizat, iar toate conductele ajung în compartimentul masini printr-un coridor central, special construit în acest scop, sub puntea dublului fund.

Instalatia de balast foloseste tevi din otel, sudate longitudinal, zincate sau captusite în interior cu polietilena, îmbinate prin flanse. Armaturile de închidere sunt din fonta, bronz sau otel. O constructie deosebita are valvula de ambarcare a apei, denumita valvula kingston., care poate fi de bordaj, montata pe un cheson sau de fund.

Pe conducta care duce la forpic, în interiorul tancului se monteaza armatura de închidere 9, actionata de pe punte, în scopul preîntâmpinarii inundarii navei prin tubulatura de balast, atunci când în forpic apare gaura de apa. Umplerea tancurilor de sub linia de plutire poate fi realizata si gravitational. Sorburile, realizate ca ajutaje convergente, se plaseaza în pupa fiecarui tanc, în zona planului diametral. In scopul golirii complete a tancului se pot utiliza si sorburi plasate în zona gurnei.

Cantitatile de apa din tancuri se controleaza cu nivelmetre ale caror indicatii sunt transmise la postul de comanda, de unde se executa sau se comanda manevrele de exploatare a instalatiei de balast. Tubulatura instalatiei de balast trebuie sa fie amplasata astfel încât sa functioneze si la înclinari transversale de maximum 5º si sa nu fie expusa înghetarii. Deasemeni, trebuie sa aiba mijloace de golire (armaturi, dopuri). Tevile instalatiei de balast trebuie probate hidraulic, împreuna cu armaturile de închidere, la cel putin 4 bari.

In instalatiile de balast se utilizeaza pompe dotate cu mijloace de amorsare. La pomparea apei de balast din tancurile dublului fund se folosesc pompe autoamorsabile. Pentru dublarea pompelor de balast pot fi folosite pompe de serviciu general, pompe de incendiu sau pompa circuitului de racire extern a motorului principal.

2.2 Elemente de proiectare

Debitul pompelor de balast este dat de relatia:

Q = B / ρw g 3600 τ [m3 / h]

unde

ρw = densitatea apei de mare (1025 kg / m3)

g = acceleratia gravitationala

B = greutatea apei de balast din tancul considerat [N]

τ = timpul de umplere sau golire a tancului

Debitul pompei de balast se va determina astfel încât sa asigure o viteza a apei de balast de cel putin 2 m/s. 3

In general, pentru întreaga instalatie de balast τ = 8...10 ore. Pentru navele de marfuri generale si de pasageri, debitele uzuale sunt de 100...400 m3 / h.

Conform normelor Registrului Naval Roman, diametrul tevii care deserveste un tanc de balast trebuie sa fie superior valorii dR, obtinute din relatia:

dR = 18 3 V [mm],

unde V este volumul tancului de balast [m3]. 4

Diametrul tubulaturii magistrale de balast trebuie sa fie cel putin egal cu diametrul tubulaturii celui mai mare tanc de balast. De asemenea, diametrul necesar al tevilor trebuie sa fie stabilit pe baza calcularii pierderilor de sarcina în tubulatura, verificând posibilitatea de aspiratie a apei din cel mai îndepartat tanc, pentru înaltimea de aspiratie a pompei, care, de obicei, nu depaseste 5...6 m.

2.3 Elemente de exploatare

Inaintea intrarii în exploatare a navei sau dupa reparatii, instalatia de balast este supusa la probe. Initial se verifica traseele de tubulaturi, montarea pompelor, tubulatura de sonde si tubulatura de aerisiri. Se controleaza existenta si corectitudinea amplasarii dopurilor si armaturilor de golire a instalatiei.

Urmeaza umplerea tancurilor cu pompa de balast si cu pompa de rezerva, masurând timpii de umplere, mai ales pentru tancul cel mai îndepartat si determinând debitul mediu al pompei de umplere. Umplerea se opreste numai dupa ce apa a refulat prin aerisiri, verificându-se astfel etanseitatea aerisirilor si capacelor de vizitare a tancurilor.

Urmeaza golirea tancurilor cu pompa de balast si cu pompa de rezerva, masurându-se timpul de golire cu pompa de balast a celui mai îndepartat tanc amplasat în dublul fund si determinând debitul mediu. Golirea tancurilor se opreste numai dupa ce pompele nu mai aspira.

Se verifica umplerea gravitationala a tancurilor, se executa operatii de transferare a balastului între forpic, afterpic si tancurile laterale. Se urmareste functionarea normala a pompei, notându-se parametrii de functionare pentru fiecare manevra. Se verifica functionarea necavitationala a pompei (zgomote puternice, pocnituri, reducerea debitului).

Inainte de verificarea functionarii instalatiei se verifica functionarea pompei în regim nominal, timp de cel putin 2 ore. Se înregistreaza puterea absorbita de electromotor la functionarea pompei în regim nominal.

In exploatarea curenta, în timpul functionarii instalatiei de balast trebuie urmarite indicatiile manovacuummetrelor si manometrelor. Deasemenea, trebuie urmarita starea de consumare a protectoarelor catodice din zinc, înlocuindu-le la nevoie. La terminarea balastarii sau debalastarii cu pompa de balast, trebuie închisa armatura de pe ramura de refulare, apoi închisa armatura de pe ramura de aspiratie.

3. Instalatia de santina

Instalatia de santina se utilizeaza pentru evacuarea peste bord a apelor colectate în santina în conditii normale de functionare. Ea poate proveni din:

- scapari prin presetupele armaturilor de închidere sau a tubului etambou

- purjarea sticlelor de nivel

- condensarea pe bordaje a vaporilor de apa din aer

- spalarea puntilor situate sub linia de plutire

- scapari prin neetanseitati la îmbinarea segmentelor de tubulatura sau a armaturilor de închidere

3.1 Elemente de constructie

Pentru colectarea apei, instalatia dispune de casete de santina, de volum minim 0,2 m3, amplasate la puntea dublului fund în cele doua borduri ale sectiunii transversale din pupa fiecarui compartiment drenat. Pentru latimi peste 20 m, se recomanda amplasarea casetelor de santina si în planul diametral.

Instalatia de santina trebuie sa asigure evacuarea apei din oricare caseta colectoare si pentru înclinari îndelungate ale navei de maximum 15º în plan transversal si de 5º în plan longitudinal. Deoarece în compartimentul masini se colecteaza si reziduuri petroliere, acesta trebuie sa fie drenat independent de magazii.

La capetele racordurilor de aspiratie, în casete se monteaza sorburi cu filtre de protectie si armaturi de retinere. Considerând ca filtru de retinere are un numar n de gauri de diametru d1, iar diametrul tubulaturii este d, trebuie respectata relatia:

Pe racordurile de drenaj ale compartimentelor masini, precum si pe magistralele de santina se monteaza filtre de namol etanse, dar usor accesibile pentru vizitare si curatire.

Conform schemei, în conditii normale de exploatare, apa colectata în santina comparti-mentului masini este drenata prin circuit separat, care dispune de separatorul de reziduuri petroliere 11, conform conventiei internationale pentru prevenirea poluarii de catre nave, MARPOL 73/78 (Conventia MARPOL 73 a fost adoptata la 2 noiembrie 1973, modificata prin Protocolul din 1978 si se refera la poluarea cu hidrocarburi, substante lichide nocive, substante daunatoare ambalate în pachete, ape uzate si gunoaie6). Apa colectata în magaziile de marfa ajunge prin traseele D în caseta de valvule 8 si este evacuata peste bord, cu pompele 4 sau 3, fara a fi nevoie de trecerea prin separatorul 11

In caz de incendiu sau de gaura de apa în compartimentul masini, debitul necesar este mult mai mare decât cel al pompei 1, si atunci se folosesc circuitele casetelor colectoare 5, deservite direct de pompele 4 si 3 sau de o pompa având debitul mult mai mare, ca de pilda pompa de apa de peste bord 10.

Pentru drenarea compartimentelor mici, departate de compartimentul masini, se utilizeaza sisteme automate cu ejector apa-apa, pompe cu piston transportabile sau racorduri flexibile, legate la tubulatura de aspiratie a apei din compartimentele învecinate.

Pentru împiedicarea patrunderii apei dintr-un compartiment în altul prin instalatia de santina, pe tubulatura ei se monteaza armaturi de retinere. Acestea sunt deschise pneumostatic cu aer comprimat si închise de arcuri, pentru a etansa tubulatura de aspiratie.

La navele de pasageri, fiecare pompa independenta amplasata în încaperile de masini trebuie sa aiba aspiratii directe din aceste încaperi, însa nu se cer mai mult de doua aspiratii. Daca se prevad doua sau mai multe sorburi, cel putin unul trebuie sa fie in babord si unul in tribord. 7

La tubulaturile de aspiratie pentru drenarea de avarie nu se vor monta site sau filtre.

3.2 Elemente de proiectare

La fiecare nava autopropulsata cu motoare principale având puterea totala de 220 kW si mai mult, trebuie sa existe cel putin doua pompe de santina cu actionare mecanica, din care o pompa trebuie sa fie stationara si inclusa în instalatia da santina.8 Aceste pompe tebuie sa fie capabile sa dreneze orice compartiment si sa asigure în conductele magistrale viteze de deplasare a apei de minimum 2 m/s, pentru diametre interioare reglementate de registrele de clasificatie.

Debitul total al pompelor de santina Q trebuie sa fie superior debitului pompelor de incendiu Qi la toate navele, cu exceptia petrolierelor. De obicei de adopta:

Q = (1,2....1,3) Qi 9

Ca pompa de santina poate fi utilizata cea de balast sau alta pompa cu destinatie generala actionata mecanic, cu conditia ca debitul si înaltimea ei de aspiratie sa fie suficiente pentru drenarea

celui mai îndepartat compartiment. Pompele de santina trebuie sa fie autoamorsabile sau sa fie deservite de un sistem centralizat de amorsare prin vidare.

Diametrul magistralei de santina poate fi calculat cu ecuatia continuitatii:

Q = v π d2 / 4

Rezulta ca

d = 4Q / πv

Conform normelor R.N.R diametrele interioare ale racordurilor de aspiratie din instalatia de santina trebuie sa aiba cel putin valorile date de relatia:

d = k l (B+H) + 25 [mm],

în care:

B = latimea de constructie a navei [m]

H = înaltimea de constructie a navei [m]

Pentru magistrale de santina si tronsoane racordate direct la pompa:

k = 1,68

l = L (lungimea navei) [m]

Pentru tronsoane de aspiratie ale compartimentelor si pompele manuale:

k= 2,15

l = lc (lungimea compartimentului) [m]

Intre diametrul magistralei de santina dm si doua dintre cele mai mari diametre ale racordurilor de aspiratie, di si di+1, trebuie sa existe relatia:

dm ≥ (di 2 + di+12) max

Daca din calcul rezulta valori mai mici, pentru a preveni înfundarea tevilor, în general, diametrele racordurilor de aspiratie trebuie sa fie de cel putin 40 mm, iar în cazul drenarii încaperilor de volume mici, ele pot fi reduse pâna la 32 mm.

La navele petroliere, la care pompele de santina deservesc numai compartimentele de masini si caldari, diametrul interior al tubulaturii magistralei se determina cu relatia:

dm ≥ 4,3 lcp(B+H) + 25 [mm], 10

lcp fiind lungimea compartimentului masini sau caldari al petrolierului [m]

In general, instalatiile de santina sunt dotate cu pompe centrifugale cu sisteme de amorsare sau pompe cu piston, cu debite de 15...400 m3/h., sarcini totale de 10...30 mCA si înaltimi de aspiratie de 5....6 mCA.

Circuitele instalatiilor de santina se executa din tevi din otel sudate longitudinal pentru contructii (STAS 757-80), zincate pâna la grosimi de 120μ pentru apa de mare si 100 μ pentru apa dulce, sau acoperite la interior cu polietilena.

Inca din faza de proiectare trebuie prevazute mijloace pentru a permite drenarea si eliminarea oricarei scurgeri susceptibila sa se produca la pompele de marfa si valvulele din compartimentele pompelor de marfa. Instalatia de santina care deserveste compartimentul pompelor de marfa, va fi comandata din exteriorul compartimentului. Trebuie prevazute unul sau mai multe tancuri de reziduuri destinate depozitarii apei de santina contaminate sau apei de la spalarea tancurilor. Trebuie prevazuta o cuplare cu uscatul prin intermediul unui racord standard sau a unui alt dispozitiv, pentru transferul lichidelor contaminate la instalatiile de colectare de la uscat.

Instalatiile de santina pentru compartimentele pompelor de marfa, compartimente pompe, spatii goale, tancuri de reziduuri, tancuri din dublul fund si compartimente similare trebuie sa fie amplasate în întregime în zona de marfa, cu exceptia spatiilor goale, a tancurilor din dublul fund si a tancurilor de balast care se separa de tancurile care contin marfa sau reziduuri de marfa printr-un perete etans dublu.

3.3 Elemente de exploatare

Inainte de a începe exploatarea unei instalatii de santina, dupa construirea sau repararea ei, se procedeaza la probare. Initial se verifica montarea corecta a elementelor instalatiilor conform proiectului, calitatea montajului, se controleaza existenta si corectitudinea de amplasare a dopurilor si armaturilor de golire a instalatiei. Se trece apoi la verificarea functionarii în regim nominal a pompelor de santina si a pompelor de rezerva care apartin altor instalatii.

Durata de probare este de minimum 2 ore de functionare neîntrerupta si depinde de puterea electromotoarelor de actionare. Se verifica, de asemenea, etanseitatea instalatiei si armaturilor, efectuându-se o proba de vacuum, cu casetele din compartimentele goale, utilizându-se mijloacele de autoamorsare.

Pentru compartimentul masini functionarea instalatiei se verifica în mod similar, probând aspiratia cu pompa principala si cu cea de rezerva, la toate sorburile compartimentului. Separatorul de reziduuri petroliere al instalatiei de santina se probeaza separat, ca o instalatie de sine statatoare.

In exploatarea curenta, în timpul functionarii instalatiei de santina, trebuie urmarite indicatiile manovacuummetrelor si manometrelor. Golirea completa a unei casete de santina este semnalizata de manovacuummetru, care indica presiunea atmosferica. Functionarea în continuare a pompei de santina este posibila numai dupa ce este izolata ramificatia cu caseta golita.

Este recomandat ca armaturile sa nu functioneze decât complet închise sau complet deschise, pentru a reduce la minimum pierderile locale de sarcina provocate de ele. Pe parcursul exploatarii instalatiei, trebuie urmarita starea de consumare a protectoarelor catodice, înlocuindu-le la nevoie. Daca pentru drenare se foloseste o pompa centrifugala, la terminarea operatiei, înainte de oprirea pompei, trebuie închisa armatura pe ramura de refulare, iar dupa oprire, se închide si armatura de pe ramura de aspiratie. In acest fel este împiedicata dezamorsarea pompei centrifugale.

Toate casetele de santina ale navei trebuie drenate în fiecare cart, consemnându-se acest fapt în jurnalul de masina.

In exploatarea instalatiei de santina trebuie acordata o mare atentie prevenirii poluarii apei de mare, conform prevederilor Conventiei Internationale MARPOL 73/78. Pentru aceasta, apa colectata în santina compartimentelor de masini si caldari poate fi evacuata peste bord numai prin separatorul de reziduuri petroliere. Nerespectarea acestei Conventii, prin evacuarea peste bord a reziduurilor de hidrocarburi, constituie o abatere grava care se sanctioneaza cu amenzi severe aplicate de autoritatile maritime.

Avand in vedere faptul ca Romania, în calitate de stat membru, avea obligatia de a transpune în legislatia nationala prevederile Directivei Parlamentului European si a Consiliului nr. 2005/35/CE privind poluarea cauzata de nave si introducerea unor sanctiuni în caz de infractiuni pâna la 1 aprilie 2007, în scopul garantarii ducerii la îndeplinire a obligatiilor Romaniei rezultate din Tratatul de aderare si din prevederile Tratatului instituind Comunitatea Europeana, Guvernul Romaniei a adoptat Ordonanta de urgenta pentru modificarea si completarea Legii nr. 17/1990 privind regimul juridic al apelor maritime interioare, al marii teritoriale, al zonei contigue si al zonei economice exclusive ale Romaniei, oug nr. 130/2007, publicata in Monitorul Oficial, Partea I nr. 780 din 16/11/2007.