Una din cele mai importante etape din domeniul exploatrii navelor sete accea de separare sau purificarea produilor finali sa

II.3. MECANISME I INSTALAII AUXILIARE SPECIFICE MAINILOR DE PROPULSIE NAVALEII.3.1. Separatoare navaleII.3.1.1. Noiuni introductive: definiii, principii i mrimi constructive i funcionaleUna din cele mai importante etape din domeniul exploatrii navelor este aceea de separare sau de purificare a produilor finali sau intermediari. Aceast necesitate rezult din nsi natura proceselor tehnologice care conduc frecvent la obinerea unor amestecuri avnd n principiu caracteristicile unor sisteme eterogene formate din faze diferite, de tip lichid-gaz, solid-gas, lichid-solid, etc..

Toate aceste varieti de amestecuri sunt caracterizate de faptul c faza continu (dispersant) este un fluid (foarte frecvent, un lichid), iar faza dispers (avnd de cele mai multe ori un caracter polidispers), este alctuit din particule solide, bule de gaze, etc.. Condiionat de natura sistemelor eterogene, de proprietile fizico-chimice ale fazelor componente, se pot realiza prin una din urmtoarele tipuri de operaii:

a) separri fizico-mecanice, bazate ca principiu pe legiti derivate din mecanica fluidelor;

b) separri termice, bazate pe operaii de transfer termic i de transport al fluidelor;

c) separri prin difuziune, datorate diferenelor de concentraie i temperatur ntre particulele sistemelor aflate n contact.

Separarea sistemelor eterogene de tip lichid-solid (Tab.1) este perceput adesea ca un ansamblu de diverse procese fizico-mecanice de separare.

Tab.1 Prezentare general a principalelor procedee i echipamente de separare mecanic a mediilor eterogene lichid-solid:n cmp gravitaionaln cmp centrifugal

Cu o circulaie

mpiedicatCu circulaie

nempiedicatn aparate rotativen aparate fixe

-site fixe de sortare-decantoare continue orizontale-centrifuge; sedimentare cu tambur cilindric-hidrocicloane

-site mobile-decantoare verticale-centrifuge;

sedimentare cu camere cilindrice-limpezitoare cu tub central

-limpezitor cu flotoare -decantoare cu conuri-centrifuge; sedimentare cu cuit de descrcare-limpezitoare cu difuzor

-separator lamelar n plci-decantoare semicontinue cu icane-centrifuge;

separatoare cu talere i duze-

--decantoare n contra curent-centrifuge;

separatoare cu talere i supap-

---centrifuge;

decantoare cu nec transportor-

---centrifuge;

decantoare-extractoare-

---centrifuge tubulare-

Frecvent pentru a asigura selectivitatea separrii se apeleaz la pretratarea chimic a acestor amestecuri eterogene fr a afecta ns caracterul fizico-mecanic al procesului de separare.

O separare eficient (cu randament ridicat) i economic la bordul navei cu aceste separatoare se realizeaz dac se asigura urmtorul complex minimal de factori:

a) decantat sau filtrat limpede,

b) sediment omogen cu umiditate relativ sczut,

c) evacuare uoar att a sedimentului ct si a decantatului (filtratului),

d) regenerri rapide, pretratri simple sau chiar, lipsa acestora,

e) consumuri materiale i energetice sczute i, de cele mai multe ori productivitate ridicat a procesului.

Pentru ca agregatul de la bord s respecte aceti factori se impune o scurt prezentare a operaiilor de filtrare i sedimentare utilizate cel mai frecvent n separarea fizico-mecanic a sistemelor disperse lichid-solid. Prezentarea va fi nsoit de enumerarea i precizarea modalitilor tehnice i tehnologice de baz pentru realizarea acestor operaii.

Filtrarea

Filtrarea se poate defini ca operaia unitar de separare a unor sisteme eterogene fluide tip dispersie sau soluie in fazele componente, cu meniunea c operaia nu depinde de diferena de densitate dintre faze.

Separarea se realizeaz prin intermediul unui strat filtrant considerat ca poros care este permeabil n general, doar pentru faza fluid i impermeabil pentru toate celelalte sau, pentru majoritatea fazelor solide.

n tabelul urmtor sunt redate criteriile fundamentale de realizare a operaiei de filtrare specific separatoarelor.

Tab.2 Criterii tehnologice de realizare a operaiei de filtrare.

Criteriul Tipul filtrriiCaracteristici

Fora motric

Structura i configuraia stratului filtrant, f- simplex funcional, definit ca raportul dintre diametru porilor i grosimea stratului filtrant)n cmp gravitaional

n cmp centrifugal

Sub presiune (+p)

Sub depresiune (vid)

(-p)

De suprafaa

De adncime

MixtSe realizeaz sub presiunea hidrostatica a fazei eterogene.

Se realizeaz n cmpul de fore centrifuge ale fazei eterogene.

Se realizeaz n suprapresiunea creat deasupra stratului filtrant.

Se realizeaz n depresiunea (vidul) creat deasupra stratului filtrant.

Valoare sczut pentru fValoare sczut pentru fValori medii pentru f.

Reprezentative n acest sens sunt urmtoarele variante de filtrare (pe baza crora dealtfel a fost structurat i tabelul anterior);

1. filtrarea de suprafa; se realizeaz la suprafaa stratului filtrant i se utilizeaz n special pentru sistemele fluide eterogene cu o ncrcare medie de faz solid. Stratul filtrant iniial are o grosime cuprins ntre 80 600 m la o suprafa liber de trecere ntre 1 75 %. Constituirea acestui strat filtrant este simpl, n form monostrat sau monofilar.

2. filtrarea de adncime; se realizeaz in adncimea stratului filtrant si se utilizeaz pentru sisteme fluide eterogene cu o ncrcare mic de solid sau pentru sisteme coloidale. Se asigur astfel posibilitatea unor filtrri selective cu o capacitate de reinere foarte avansat de pn la 99%.

Constituirea stratului filtrant este de regul sub forma unei structuri plane groase sau avnd alte forme. La o porozitate a stratului filtrant cuprins intre 1-1000m se asigur o suprafa liber de trecere de aproximativ 90%.3. filtrarea mixt; are loc att la suprafaa stratului filtrant ct i-n profunzimea acestuia, fiind frecvent ntlnit la sistemele fluide eterogene cu ncrcare variabil de faz solid. Este specific pentru straturile filtrante avnd grosimea cuprins intre 1-6000 m. Suprafaa liber de trecere are limite foarte largi cuprinse ntre 1-70%.

Filtrarea n cmp centrifugal a fazelor eterogene lichid-solid, se impune ca un procedeu deosebit de eficient. Fora motrice a procesului sub aciunea creia se realizeaz modificarea concentraiei este presiunea centrifugal rezultat din rotirea suspensiei. Filtrarea n cmp centrifugal este dependent de muli factori dintre care cel mai important este intensitatea cmpului de fore centrifugale, ce depinde de:a) numrul de talere filtrante;b) distana dintre talere;

c) structura si natura suprafeelor filtrante, etc.

Pentru obinerea unui grad de separare comparabil cu cel caracteristic altor tehnici de filtrare, la filtrarea n cmp centrifugal se recomand ca n suspensia de alimentare s existe o concentraie a solidului mai mare ca cea caracteristic altor tehnici de filtrare.

Uzual filtrrile n cmp centrifugal la bordul navelor sunt recomandate pentru:a) separarea motorinei si a uleiului necesare pentru propulsie i generarea energiei electrice,

b) separarea reziduurilor existente in santina navei,

c) separarea altor fluide.

Principalii parametri constructivi i funcionali uzuali, ai separatoarelor centrifugale sunt cuprini n tabelul urmtor:Tab.3

ParametriiValori caracteristice

Poziia axei tamburuluiVerticalOrizontal

Direcia de evacuare a sedimentuluiFrontal superioarFrontal inferioarLateral

Diametrul tamburului (m)0,6-1,60,8-1,60,3-2

Capacitatea de umplere (kg)80-650120-100015-1500

Volumul nominal al tamburului (m3)0,05-0,50,1-0,80,1-0,8

Suprafaa efectiv de separare (m2) 0,8-2,51-80,25-6

Turaie tambur (rot/min)750-2400750-1500750-3600

Not:

ntruct aproximativ (30 80) % din presiunea de separare se pierde pentru a nvinge rezistena hidraulic a sedimentului format pe suprafaa filtrant, grosimea optim a acestui strat se recomand a fi inferioar valorii de 60 mm.

Principii funcionale generale ale separatoarelor navale

Procesul de filtrare se realizeaz de regul n condiiile unui gradient de presiune p = ct i vitez variabil, n care componenta lichid a fazei eterogene trece prin elementul activ de separare si se scurge prin orificiile din corpul tamburului rotitor.

Rotorul separatorului ca principal organ constructiv si funcional, capt in acest context funciuni diverse ca:a) organ generator de presiune;

b) organ de distribuie pentru suspensie, faza separat (motorin, ulei, ap) sau pentru lichidul de splare;

c) spaiu de depozitare pentru sediment sau de montaj pentru diverse armturi sau accesorii.

Exist separatoare care au dispunerea tamburului n plan vertical sau orizontal. Cu privire la acest aspect ct i consecinele amplasrii, dar i asupra condiiilor de utilizare a acestor mecanisme, trebuie menionat c separatoarele cu tambur vertical asigur de regul, suprafee efective de separare i capacitate de umplere nominale mai mari si mai uor realizabile constructiv dect la cele cu tambur orizontal.

Separarea prin sedimentare n cmp centrifugal are loc datorit aciunii forelor externe asupra constituenilor fazei eterogene cu diferene de densiti (greuti specifice). Este specific separatoarelor care nu admit n funcionare pierderi de lichid n sediment si care asigur att randament ridicat de separare (80- 90) % ct i debite ridicate de alimentare (de pn la 1500 m/h), iar dimensiunile critice pentru faza solid egale cu 0,1-500 m.

Un alt principiu funcional important al procesului de separare este acela c n pofida numeroaselor perfecionri, flexibilitatea procesului este sczut n primul rnd datorit dependenei inverse ntre selectivitatea separrii i capacitatea sau debitul de alimentare.

n baza acestor sumare principii, tabelul urmtor cuprinde recomandri importante de utilizare a unor separatoare la bordul navelor;

Tab.4

Tipul separatoruluiConcentraia de suspensie (% volum)Dimensiunea critic a solidului (m)Efectul de rupere a fazei solidePierdere de faz solid (g/l)Claritatea filtratuluiUmiditatea final

(% volum)

Separator cu descrcare manual5-102-25SczutNeglijabilFoarte bun3

Separator cu descrcare prin cuit5-3010-100MareRedus, mai puin momentul de nceputFoarte bun3

Separator cu descrcare prin vibraii i oscilaii10-80

uzual 4080-100

Redus5-10 la particulele cu Dc= 100m, aprox.=50%Slab3-7

Separator cu descrcare prin pulsaii15.uzual.

20-6060-100Redus2-5 la particulele cu Dc= 100m, aprox=50%Bun2-5

Separator cu tambur conic perforatUzual

40-6090-100Foarte sczutMedie

10-20Slab5-15

Separator cu descrcare prin melc50 uzual

40-7560-100Mediu6-12, Dc=100mSlab5-15

Din aceast gam larg de separatoare cele mai des ntlnite n domeniul naval sunt cele cu separare prin sedimentare cu ajutorul talerelor. Tamburul acestora poate fi sub form biconic sau cilindro-tronconic, care cuprinde n interiorul su un numr de 40 pn la 200 de talere (discuri) tronconice cu un interstiiu de trecere ntre ele de la 0,3 pn la 3 mm. Prezena acestui pachet de talere are ca scop creterea eficienei deseparare ntruct curentul de suspensie este descompus ntr-un numr ridicat de straturi subiri de curgere dezvoltate n lungul talerelor.

Faza solid sau faza de densitate mai mare se concentreaz pe pereii interiori ai tamburului i se elimin fie la oprirea mecanismului, fie n mod continuu sau intermitent prin dispozitivele periferice ale tamburului ca: duze, supape, armturi, etc. . Din punctul de vedere al performanelor globale, aceste separatoare centrifugale sunt recomandate n domeniul naval pentru separarea reziduurilor din santin sau, a separrii combustibililor i lubrifianilor existeni la bord, aceste medii (faze) eterogene avnd concentraia volumic de faz solid cuprins ntre (0,1 25) % din volum, caracterizate printr-o granulaie critic a solidului n intervalul 0,1 50 m, debite la intrare cuprinse ntre 0,4 300 m/h, asigurnd o eficacitate a separrii de pn la 96-98%, deci foarte mare.

Sugestiv in acest sens este tabelul urmtor care cuprinde parametrii constructivi i funcionali importani pentru unele separatoare navale.

Tab.5

Tipul separatoruluiTipul fazelor separateConcentraia suspensiei

(% volum)Dimensiunea critic a solidului (m)Parametrii constructivi i funcionar

Separator centrifugal cu ax orizontal cu golire prin sifonLichid-solid153-800n=200-700 rot/min eficacitate 98% D=0,5-2,2 m.

Separator centrifugal cu ax vertical pe 3 coloaneLichid-solid

lichid-lichid101-500n=600-2400 rot/min eficacitate 98% D=0,8-1,5m.

Separator centrifugal cu talere si funcionare discontinuLichid-solid lichid-lichid0,3-20,5-300n=4000-14000 rot/min eficacitate 96% debit suspensie = 0,4-120m/h.

Separator centrifugal cu talere i autogolire prin duzeLichid-solid250,3-500n=4000-10000 rot/min eficacitate 96% debit suspensie =300 m/h

Separator centrifugal cu talere i autogolire prin inelarLichid-solid100,5-500n=4000-10000 rot/min eficacitate 96% debit suspensie =0,4-60 m/h.

Separator centrifugal cu talere i autogolire prin supareLichid-solid2-50,5-800n=4000-10000 rot/min eficacitate 96-98% debit suspensie =0,8-16 m/h

Separator centrifugal extractor cu talere i autogolire duzeSolid-lichid150,5-500n=4000-14000 rot/min eficacitate 96% debit suspensie =0,8-80 m/h

Separator centrifugal decantor cu melcSolid-lichid700,1-600n=4000-6000 rot/min eficacitate 96% debit suspensie =2-120 m/h

Separator centrifugal decantor-extractor cu melcSolid - lichid-lichid600,5-500n=4000-6000 rot/min eficacitate 96% debit suspensie =0,15-120 m/h

Obs.1. n cazul separatoarelor centrifugale decantoare cu melc, faza eterogen este alimentat central n tamburul aflat n rotor unde, datorit forelor centrifuge de inerie solidul este mpins spre periferie de unde este preluat i evacuat de ctre melcul transportor n timp ce decantatul este evacuat n mod continuu pe la unul din capetele tamburului.

2. Referitor la structura constructiv a tamburului trebuie tiut c att lungimea ct i unghiul de nclinare a zonei conice au o mare importan n funcionarea cu eficien a separatoarelor centrifugale. Astfel, cu ct lungimea tamburului i turaia acestuia sunt mai mari iar diametrul nominal al tamburului este mai mic, cu att capacitatea de separare este mai mare.

3. Separatoarele centrifugale decantoare cu melc pot funciona doar n mod continuu, circulaia fazelor componente ale fazei eterogene se realizeaz att n echicurent ct i-n contracurent. Pentru separatoarele centrifugale decantoare-extractoare cu melc circulaia fazelor este mixt.4. n literatura de specialitate dimensiunea critic a particulelor solide i coninutul de faz solid a amestecului eterogen, sunt percepute ca fiind mrimi de baz n alegerea centrifugelor pentru separarea sistemelor eterogene. Se poate reconsidera astfel c, clasa separatoarelor centrifugale este structurat pe dou mari entiti:

a) cea a separatoarelor centrifugale orientate n special pe amestecuri eterogene cu faz lichid preponderent;b) cea a separatoarelor centrifugale decantoare orientate spre amestecuri eterogene cu faza solid preponderent.

Dei n practic la bordul navei sunt i ali factori care determin alegerea tipului separatorului centrifugal adecvat, cum ar fi densitatea i vscozitatea fazelor, forma, natura i consistena particulelor solide, totui pentru separatoarele centrifugale cu talere, mrimea critic a particulelor solide i concentraia fazei solide n amestecul eterogen, rmn factori de baz n alegere.

Exist ns la bordul navelor separatoare centrifugale cu talere avnd funcionare discontinu care din punct de vedere constructiv au un rotor cu tambur de form cilindrico-tronconic cu perete continuu, fr orificii de evacuare a decantatului solid i a fazei lichide mai grele. Procesul discontinuu de separare i limpezire se realizeaz n pachetul de talere de form tronconic, iar depozitarea solidului decantat se realizeaz n camera de solid avnd form cilindric dispus la baza tamburului. Evacuarea fazelor lichide separate i limpezite se realizeaz prin intermediul dispozitivelor inelare cu fante axiale de evacuare dispuse n zona superioar a tamburului.

Pentru separatoare centrifugale cu talere (specifice n marea lor majoritate la bordul navelor) datorit calitilor superioare n ceea ce privete rezistena i durabilitatea sistemului de rezervoare s-a ales soluia constructiv de amplasare a tamburului separator n CONSOL, la captul superior al arborelui, avnd de obicei lagrul superior n construcie elastic, iar cel inferior n construcie rigid.

n figura care urmeaz sunt prezentate cele mai des ntlnite variante constructive a separatoarelor centrifugale cu talere prin rezumarea tamburului n consol.

a) la distan de centrul de mas,

b) n centrul de mas al tamburului prin fund profilat,

c) n centrul virolei suplimentare.Semnificaia termenilor: e excentricitate, deplasare,

G centru de greutate ( mas )

F fora centrifug a maselor neechilibrate ale tamburului n stare funcional (fora maxim din consol).

Avnd n vedere turaiile uzuale ale separatoarelor centrifugale cu talere (6000-8000) rot/min, precum i fora maxim de pe consol (Fc) la susinerea corpului (tamburului inferior) cu talere, se utilizeaz cu precdere lagrele cu rulmeni (axiali, radiali-axiali).

n ceea ce privete modul de montare al rulmenilor n crapodinele separatoarelor cu talere, trebuie menionate dou variante de baz:

a) montaj cu strngere pe arbore;

b) montaj cu strngere n corpul lagrului.

n prima variant, demontarea i nlocuirea acestora este mult mai uoar fa de cea de-a-2-a, dat fiind faptul c depresarea rulmenilor de pe arbore este mai uoar dect cea din crapodin (carcas, scut).

Controlul, comanda i supravegherea proceselor realizate cu separatoarele centrifugale cu talere, pe faze componente sau n ansamblul lor, necesit diverse sisteme de urmrire i tipuri de comenzi. Dintre cele mai ntlnite tipuri de comenzi pot fi redate:

a) comenzi temporizate prin relee de timp adaptate la programe individuale. Sunt relativ simple ns, pentru suspensii cu concentraii oscilante sau pentru circuitele de gaz inert sau aer sterilizat (cu cderi neprevzut de mari de presiune), sunt puin performante;

b) comenzi proprii interactive cu control asupra circuitului decantatului sau a fazei valoroase, (omogene, separate) realizat prin fotosenzor sau senzor de presiune pe circuitele de protecie prin aer sterilizat sau gaz inert.

La prelucrarea suspensiilor sau amestecurilor eterogene cu potenial exploziv sau de natur inflamabil, pentru a crete sigurana procesului de separare centrifugal, se recomand controlul continuu al coninutului de O2 prin metode paramagnetice de analiz. Aceste metode asigur o siguran deosebit, evitnd pericolul de explozie sau incendiu la bord, realizndu-se simultan cele mai bune condiii tehnice de reglare i reducere continu a coninutului de O2 i N2. Chiar dac presupun tehnic avansat de analiz, aceste metode asigur cum mai spuneam, un grad ridicat de siguran fluxului ct i de protecie a mediului ambiant pentru habitatele fluviale i maritime.Principii constructive i funcionale

Pentru pregtirea unor cantiti importante de combustibil- lubrifiani necesari consumatorilor de la bord (motoare termice, caldarine, incineratoare etc.) ct i pentru separarea hidrocarburilor din apa de santin, sunt necesare instalaii corespunztoare n acest scop.

Instalaiile de combustibil de la bord, pe lng celelalte elemente componente cum sunt: tancurile, pompele, nclzitoarele, i altele, au ca element component principal separatorul, prin intermediul cruia se ndeprteaz din masa de amestec eterogen (motorin, ulei, reziduuri de santin), acele faze a cror prezen pericliteaz buna funcionare a consumatorilor.

O clasificare a separatoarelor poate fi fcut din mai multe puncte de vedere:

1. din punct de vedere al tipului de instalaie n cadrul creia se gsete la bordul navei, exist separatoare de:

a) motorin;

b) ulei i de santin2. din punct de vedere al modului n care se face antrenarea la ax, exist separatoare antrenate cu motor diesel sau, electric(situaia cea mai des ntlnit).

3. din punct de vedere al felului n care se face separarea, exist separatoare:

a) gravitaionale: la care separarea fazei eterogene se realizeaz pe principiul diferenei de greuti specifice a constituenilor;b) centrifugale: la care separarea fazei eterogene se face datorit efectului cumulat generat de fora centrifug de inerie i diferena de greuti specifice a constituenilor fazei.

Mrimile tehnice ale unui separator sunt de natur constructiv i funcional. Cele constructive se refer la dimensiunile constructive (lungime, lime) i greutate, iar cele funcionale se refer la:a) capacitatea de separare: volum de faz eterogen separat n unitatea de timp [t/h; t/min];

b) vscozitate: rezistena la curgere a fluidului de separare, msurat n E (Engler), mrime care depinde foarte mult de temperatur [C];c) presiunea de lucru a fluidului de separare [kgf/cm][barr]

d) turaia la axul de antrenare al tamburului separatorului [rot/min];

e) numrul talerelor de separare, de regul nr. cuprins ntre 100 140 4. Talerul (discul) de separare este elementul constructiv activ al separatorului; prin intermediul acestuia se face separarea fazei eterogene n faze omogene (fluid de lucru, cum sunt motorina sau uleiul i apa cu impuriti de natur mecanic sau suspensii coloidale);

f) greutatea specific a constituenilor fazei eterogene [g/cm ].

Principial, construcia separatoarelor este:1 corp

1 faz grea

2,3 capace

2 faz uoar purificat

4 aerisire

3 faz uoar clarificat

5 zon, faz grea (sediment)

4 ax

6 - intrare faz eterogen

7 ieire faz uoar

(separat)

8 - purj

iar funcionarea acestora (pentru separatorul gravitaional i cel centrifugal ), tot principial, este:

a) pentru separatorul gravitaional: pe baza diferenei de greuti specifice a constituenilor fazei eterogene. De exemplu apa i alte suspensii, avnd greuti specifice superioare uleiului sau motorinei, se vor separa i sedimenta (depune) n partea inferioar a corpului;

b) pentru separatorul centrifugal: separarea se realizeaz prin intermediul unui cmp de fore create la nivelul camerei de separare ct i ca urmare a diferenelor de greuti specifice i a forelor de frecare ce apar la nivelul spaiilor interstiiale dintre talere.

II.3.1.2. Separatoare gravitaionale: definiie, clasificare, mrimi tehnice, factorii ce influeneaz separarea fazei eterogene

Separatoarele gravitaionale sunt instalaii (dispozitive) statice (care nu au elemente in micare ), de diferite capaciti, prin intermediul crora se realizeaz separarea, pe principiul diferenei de greuti specifice a impuritilor din faza eterogen (fluidul de separat), astfel nct faza omogen rezultat este bun calitativ pentru consumul motoarelor termice i caldarinelor.

O clasificare a separatoarelor gravitaionale poate fi fcut din anumite puncte de vedere:a) din punct de vedere al instalaiilor pe care le utilizeaz exist separatoare gravitaionale pentru:1. staiile de epurare a apelor reziduale generate de ntreprinderi, instituii, uniti, mari sectoare de activitate economic sau rurale (cum ar fi cele zootehnice) etc.;2. sistemele de santin ale navelor (cu predilecie cele comerciale si de intervenie);3. instalaiile de preparare combustibil ale motoarelor de propulsie naval;4. separarea in anumite puncte la cheu (mare sau fluviu) a hidrocarburilor din reziduurile depozitate la bordul navelor si transferate ulterior in rezervoare special construite i destinate.

b) din punct de vedere al capacitii, exist separatoare gravitaionale:1. mici;2. mijlocii;3. de mare capacitate.

c) din punct de vedere al formei exista separatoare gravitaionale:

1. cilindrice;

2. paralelipipedice. d) din punct de vedere al materialului constructiv: separatoare gravitaionale cu perei rezisteni la aciunea distructiv a reziduurilor de hidrocarburi (OLA, OLI, OL cromat, nichelat, inserii de materiale plastice cu metale sau nemetale).

Mrimile tehnice se structureaz n:

a) mrimi tehnice constructive: lungime, lime, nlime, diametru;b) mrimi tehnice funcionale:1. capacitatea de separare;2. presiunea cu care faza eterogen este vehiculat n separator;3. compoziia fizico-chimic a elementului activ (strat filtrant separator). Dimensiunile orificiilor sunt foarte importante.

4. Vscozitatea fazei eterogene: strns legat de valoarea de temperatur. De altfel temperatura este mrimea definitorie pentru interiorul separatorului;5. structura i dimensiunile elementului separator (filtrant). Filtrarea fiind operaiunea de separare a sistemelor eterogene fluid solid n fazele componente cu ajutorul unui strat filtrant cu structur poroas, metalic cu sau fr magnet permanent -, mai nou cu elemente filtrante separatoare, din esuturi membranare.

Factorii care influeneaz separarea fazei eterogene n cadrul unei instalaii sunt: a) granulometria fazei solide: suspensii ntre 1 m i 1 mm sau mai mari; b) forma particulelor solide: sferic, acicular, foie (cea mai dezavantajoas pentru c la creterea presiunii, se comport ca nite supape); c) suprafaa specific a fazei solide: aglomerare sau nu;

d) vscozitatea fazei eterogene; e) temperatura de filtrare: cea optim crete viteza de filtrare, cea foarte ridicat poate genera transformri alotropice; f) presiunea de filtrare: e posibil i depresiunea cu rol important n formarea stratului filtrant; g) stratul elementul - filtrant (separator): conglomerat de nisip, argil, piatr calcaroas, zgur etc., cauciuc pe suport metalic, table (caje), site, esturi, mpletituri, plci poroase, straturi fibroase i purverulente (depuneri prin sedimentare pe un suport ex. pulberile de crbune membrane i esuturi membranare, hrtia).

Funcionarea calitativ a unui element separator (filtrant) este determinat de urmtorii parametri:a) caracteristica hidraulic: cderea de presiune funcie de cantitatea de fluid separat;b) gradul sau raportul de separare: raportul dintre cantitatea de impuriti reinute de elementul separator i cantitatea de impuriti ce exista nainte de separare;c) fineea procesului de separare: mrimea maxim a particulelor sedimentate dup separare;d) mbcsirea = colmatarea: durata de folosire a elementului separator (pn cnd cderea de presiune pe element ajunge la valoarea maxim admisibil);e) eficacitatea separrii: este dat de gradul de separare dintre cantitatea de motorin i ap sau suspensii mecanice, coloidale.Variante constructive i funcionarea de principiu

Separatoarele gravitaionale se utilizeaz cu predilecie ca separatoare a reziduurilor din santin ns tot ele, pot realiza la bordul navei i separarea uleiului sau combustibilului, de ap. Se ntlnesc foarte des la navele comerciale unde trebuie, n conformitate cu conveniile internaionale de prevenire a polurii apelor cu hidrocarburi, s purifice cantiti nsemnate de reziduuri colectate n santin (scurgeri de uleiuri, motorin, pcur i alte hidrocarburi), a cror densiti variaz n limitele ( = (0,8 0,97) g/cm.

Pentru densiti ale apei de mare, ( = (1,020 1,025) g/cm, ntre cele 2 faze rezult o diferen de densitate, care constituie tocmai baza funcionrii separatoarelor de santin.

In fig. II.3.1.2.1 este reprezentat o schem de principiu a unei instalaii de reziduuri petroliere.

Amestecul de ap i hidrocarburi, colectat n tancul 1, este aspirat prin sorbul 2 de ctre pompa 3 i trimis n separatorul 4.

Apa separat de hidrocarburi este evacuat peste bord prin armtura cu clapet 5. ntruct concentraia de reziduuri petroliere din apa aspirat nu este constant, debitul de faz omogen poate varia ntre zero i debitul maxim al pompei.

Deci, evacuarea reziduurilor din separator nu poate fi fcut n mod continuu, ci intermitent, pe msura acumulrii de faz omogen n partea superioar a separatorului, se sesizeaz armtura 7 care deschide circuitul ctre tancul 9 pentru faza separat (reziduurile), apa curat fiind evacuat peste bord prin clapetul 5. Concentraia acesteia, conform conveniei Marpol nu trebuie s depeasc 15 ppm.

Fig. II.3.1.2.1 Schema de principiu a unei instalaii separatoare de reziduuri petroliere

1 tanc reziduuri (santin),

2 sorb cu sit,

3 pomp de alimentare,

4 separator,

5 armtur tip clapet,

6 armtur acionat manual,

7 armtur acionat electric (ventil electromagnetic),

8 tablou de supraveghere i control,

9 tanc de depozitare a fluidului separat,

Separatorul de ulei SCHRDERCaracteristica constructiv de baz a acestui separator gravitaional o constituie icanele; nite perei, diafragme dispuse pentru ca s nlesneasc, s dirijeze fluidul de separat astfel nct faza omogen s fie ct mai lipsit de impuriti.

Constructiv acest separator arat ca in fig. II.3.1.2.2.1 admisie faz eterogen (emulsii santin),

2 ieire faz separat (ulei),

3 ieire faz grea (ap),

4 traseu ascendent faz separat (uoar),

5 evacuare faz grea (ap)

6 armtur acionat pneumatic,

7 orificiu admisie ap pentru splare (curire),

8 armtur acionat de traductorul de nivel,

9 icane, diafragme (membrane),

10 corpul separatorului.

Separatorul este construit i echipat s funcioneze automatizat, elementul principal fiind sistemul de automatizare tip NISI.

nainte de introducerea fazei eterogene are loc umplerea cu ap pentru amorsarea interiorului.

Presiunea cu care faza eterogen este aspirat de pomp i introdus din santin n separator este de (1,5 2) barr.

Pentru separare poate fi introdus i ulei necesar ungerii instalaiilor energetice de la bord, n care s-a constatat prezena unor impuriti.

Cnd pompa aspir din santin, din construcie exist pe aspiraie un filtru grosier care reine impuritile de granulaie mare.

Un rol foarte important prin numrul lor dar i prin suprafaa de lucru l au icanele care dac sunt mai multe la numr lungesc traseul fazei eterogene, scznd astfel coninutul de impuriti, iar suprafaa lor este n strns interdependen cu gradul de purificare att ca valoare total ct i calitate a suprafeei, aceasta crescnd sau scznd gradul de aderen.

Periodic, att filtrul brut ct i icanele, dar i interiorul separatorului, se cur.

Dac faza eterogen conine i solveni, funcionarea optim a separatorului nu mai este garantat.

Separatorul de santin cu electrod de comand

Acest separator realizeaz separarea hidrocarburilor i a altor reziduuri din apa de santin, ns cu un element activ adecvat poate separa uleiul sau combustibilul de la bord, cu foarte bune rezultate.

Constructiv acest separator arat ca n fig. II.3.1.2.3 (a, b)Fig. II.3.1.2.3 Separator de santin cu electrod de comand

1 calot superioar,

2 calot inferioar,

3 garnitur de etanare,

4 racord de intrare a apei de santin,

5 filtru grosier,

6 plac calmant perforat,

7 filtru fin,

8 axul central,

9 orificiul central al discurilor,

10 orificiul lateral al discurilor,

11 zon de separare fin,

12 tubulatur de evacuare ap separat peste bord,

13 orificiu pentru colectare ulei,

14 tuburi ridictoare,

15 serpentin cu abur sau rezisten electric,

16 orificiu de golire ulei,

17 electrod de comand

18 cutia de derivaie,

19 conductoare electrice,

20 ventil electromagnetic,

21 sistem de dezaerare,

22 flotor pentru aer

23 robinete de control nivel minim i maxim,

24 plnie de extracie,

25 robinet de golire,

26 orificiu de evacuare ap splare,

27 suport, postament

Acest tip de separator de santin este folosit la bordul navelor maritime i fluviale, avnd comand automatizat pentru deversarea fazelor separate (ulei, pcur sau motorin din ap).

Este o construcie cilindric realizat din 2 calote: inferioara i superioar asamblate prin intermediul unei garnituri de cauciuc sinterizat.

La partea superioar se afl racordul de intrare a fazei eterogene cuplat la o pomp ce creeaz o presiune de (1,5 3,5) kgf/cm.

n interiorul separatorului se afl un filtru grosier 5 format dintr-o sit metalic, la nivelul cruia are loc o prim separare a uleiului aflat n faz eterogen (emulsii de santin), care, cu siguran mai coninnd reziduuri petroliere, este dirijat prin placa calmant 6. Reziduurile petroliere acced apoi ctre filtrul fin 7 care se constituie din mai multe discuri suprapuse i aezate sub un anumit unghi fa de axul central 8 i solidar cu acesta.

Discurile prezint cte un orificiu central 9 prin care faza eterogen ptrunde n filtrul fin.

Datorit timpului de separare, relativ ridicat, i a diferenelor de greutate specific, apa coninut n reziduurile de santin se va aduna n zona orificiului 10 al axului central.

Uleiul fiind mai uor va aluneca spre periferia discurilor (care sunt orientate sub un anumit unghi astfel nct incidena s fie maxim, separarea ct mai bun) continund micarea ascendent spre zona de separare fin 11.

Apa sub presiune se va separa i va ptrunde prin spaiul dintre discuri i apoi prin orificiile laterale 10 n axul central 8 (care este gol pe dinuntru), de aici apa separat fiind evacuat peste bord prin tubulatura 12.

Uleiul ptruns n filtrul fin urmeaz profilul talerelor (a spaiilor interstiiale) i ajuns n zona de separare fin 11 acesta se va ridica i pe traseul 13, 14 ajunge n spaiul delimitat de calota superioar la un nivel min. max. care va comanda nchiderea deschiderea armturii 20 de evacuare sau nu, a fazei separate.

Pentru ca separarea s se produc mai eficient n acest spaiu este montat o serpentin de abur sau rezisten electric cu rol n micorarea vscozitii fazei eterogene.La procesul automatizat de funcionare a separatorului particip i electrodul de comand amplasat dup cum se vede n fig. II.3.1.2.3b. La nivelul optim al fazei separate i care pe principiul constantei dielectrice, ce o au anumii constitueni ai fazei eterogene, va comanda nchiderea deschiderea armturii pentru evacuare faz separat (ulei, pcur, motorin, etc.).

Deci, electrodul de comand lucreaz ca un traductor, care funcie de constanta dielectric (specific uleiului, pcurii sau impuritilor) va produce alimentarea ventilului 20 sau ntreruperea alimentarii. Spre exemplu, dac n ulei apare ap (care are o alt constant dielectric) traductorul preia informaia i o transmite electric prin intermediul cutiei de conexiuni la armtura 20 care se va nchide. Debitul unui astfel de separator = (6 20) m/h.

O variant modern a acestui separator este aceea la care sesizarea fazei omogene se face tot de ctre un electrod, ns comanda armturii 20 se realizeaz hidrostatic prin presiunea din interiorul mecanismului.

Separatorul tip SEROM

Este o variant romneasc de separator gravitaional conceput i realizat de un colectiv de cadre de la ICEPRONAV Galai.

Acesta separ hidrocarburile din apa ce se deverseaz peste bord, sau este reutilizat ca ap tratat.

1 Racord de intrare amestec,

2 Robinei de preluare probe evacuare hidrocarburi,

3 Alimentare electric,

4 Bloc traductori nivel,

5 Servovalvul,

6 Valvul pneumatic fluture,

7 Tor de aglomerare pe inele,

8 Filtru volumic,

9 Hidrocicloane,

10 Racord hidrocarburi separate,

11 Racord de alimentare cu aer comprimat, Fig. II.3.1.2.4 Separatorul gravitaional tip 12 Racord evacuare ap tratat,

SEROM13 Coloan de sedimentare,

14 Corpul, carcasa cu calotele superioar i inferioar15 Postament sau ram de fundFaza eterogen (w + r) intr cu presiune n separator care este amplificat ascensional de construcia axial ciclonar pn n partea superioar a mecanismului.

De aici, datorit efectului conjugat al forei de presiune cu diferena de greuti specifice, hidrocarburile se vor separa de celelalte faze i se vor aduna sub perna de aer a separatorului de unde, intermitent vor fi evacuate ctre un tanc special destinat sau direct, ctre consumatorii energetici de la bord.

Faza grea format din ap i impuriti (mecanice, suspensii coloidale etc.) dup ce va strbate componente 7 i 8, se va separa astfel: impuritile se vor stoca n coloana de sedimentare 13 special construit, iar apa separat (tratat) acumulat n cavitile din calota inferioar, va fi evacuat peste bord intermitent sau recirculat pentru necesitile bordului.

Obs. a) Instalaia este prevzut s funcioneze automatizat la bordul navei i aceasta datorit componentelor 3, 4, 5, 6 i 11 din figura anterioar. b) Eliminarea impuritilor din coloana 13 poate fi fcut manual sau automat.

O alt variant conceput i realizat la Galai este separatorul din Fig. II.3.1.2.5

Fig. II.3.1.2.5 Separator gravitaional cu separare prin evaporare

1- corp agregat evaporator,

2- tanc scurgere santin,

3- evacuare vapori (gaze),

4- termostat,

5- starter,

6- pomp,

7- armtur,

8- ventilator axial centrifugal,

9- evacuare reziduuri hidrocarburi de la evaporator,

10- baterie de nclzire

Apa i reziduurile petroliere (w +r) sunt stocate n santin. Att stocarea ct i deversarea peste bord sunt total interzise de normative. Un dispozitiv cu care se micoreaz concentraia de hidrocarburi sub 15 ppm, este echipamentul de concentrare i separare prin evaporare prezentat mai sus (ppm reprezentnd nr. de grame de component rezidual dintr-un milion de grame de ap, cu alte cuvinte concentraia de hidrocarburi nu depete 15 g la o ton de reziduuri din santin sau din tancul de depozit special destinat).

Aerul introdus (curgerea fiind forat) va prelua vaporii de ap obinui prin evaporare, dispozitivul realiznd astfel separarea apei din reziduurile petroliere prin evaporarea umiditii coninut de acestea.

Cldura necesar evaporrii apei este furnizat de bateria de nclzire i de aerul de circulaie n contracurent, n cazul n care Taer > Tw + r , care curge pelicular pe evi.

Pentru obinerea performanelor cu acest mecanism, foarte important este ca valorile de p i T s fie cele optime (ex. presiunea vaporilor saturai la exteriorul serpentine s fie mai mare dect presiunea din interiorul agregatului, iar T n interiorul agregatului s fie mai mic dect T n partea superioar a mecanismului).

Eficiena economic rezultat n urma instalrii la bord este dat de faptul c att aburul (apa cald) ct i aerul la T de lucru constituie surse termice secundare (recuperate, refolosibile). Aceast instalaie poate prelucra aproximativ 100 m n 24 h, faz eterogen, cu un consum de [912]m/h ap cald sau [90 120] kg abur/h.

Exist posibilitatea ca produsele petroliere rezultate n urma evaporrii i separrii s fie utilizate de ctre instalaiile energetice ale navei.

Separatorul gravitaional tip SEVASTOPOL

Fig. II.3.1.2.6 - Separator gravitaional tip SEVASTOPOL

1 armtur electromagnetic de protecie;

2 ieire ap de splare;

3 traductor nivel faz eterogen;

4 traductor nivel suspensii;

5 filtru colector de suspensii coloidale;

6 distribuitor de jet cu rol de separare brut;

7 intrare reziduuri;

8 ieire ap separat;

9 intrare ap-aer pentru curire;

10 armtur electromagnetic pe eava de evacuare C.L. separat;

11 nclzitor.

Acest separator este utilizat cu succes la bordul navelor de lupt ruseti cu bazele de dislocare la Marea Neagr.

Particularitatea constructiv a acestui separator o reprezint elementul (filtrul) de separare care nglobeaz granule de diferite forme, mrimi i compoziii, a cror proprietate principal este c rein prin aderen impuritile i separ faza omogen (uleiul sau pcura) de ceilali constitueni.

Mrimi funcionale: capacitatea minim de separare = 0,6 m/h, filtreaz separ brut (prin intermediul componentei 6 impuriti cu = (0,8 1,2) mm, separ motorin cu vscozitatea ~ 5 cst i pcur cu vscozitatea ~ 220 cst sau mai mic, temperatura optim a fazei eterogene fiind 37,8C. Presiunea de lucru a fazei eterogene = 3 kgf/ cm, filtrarea fin realizndu-se pentru particule cu = (1 2) mm.

Valoarea concentraiei de hidrocarburi din apa separat nu a depit 20 ppm, cu posibiliti de mbuntire a calitii. Funcionarea continu la sarcin nominal este garantat pentru 300 h, durata de serviciu fiind de 10000 h. Faza eterogen este introdus pe la partea superioar, separat brut i nclzit pentru a-i scade vscozitatea.

Purificarea i limpezirea au loc n interiorul filtrului cu granule ce reine impuritile. Sub stratul filtrant se acumuleaz hidrocarburile care ulterior se vor evacua pe traseul 10, iar apa tratat se va evacua pe traseul 8. Periodic stratul filtrant se sufl n contracurent pe traseul 9 la comanda primit de la componenta 4.

Obs. a) Suflarea se face pn n 50 h funcionare, la interval de 10 minute.

b) Sistemul de comand, supraveghere i control este automatizat.

II.3.1.3 Separatoare centrifugale: definiie, clasificare, mrimi tehnice, factorii care influeneaz separarea fazei eterogene

Sunt acele mecanisme sau dispozitive care realizeaz separarea prin centrifugare a impuritilor din combustibilii si lubrifianii utilizai de ctre consumatorii la bord.

Se clasific dup mai multe criterii: 1. din punct de vedere al instalaiei pe care o deservete exist separatoare pentru:a) motorin;b) ulei;c) pcur;d) reziduurile din santin (mai rar ntlnit la navele noastre).

2. din punct de vedere al antrenrii la ax exist separatoare:a) antrenate de ctre un motor electric (cel mai des ntlnite) prin intermediul unui cuplaj multiplicator;b) antrenate de ctre un motor termic.

3. din punct de vedere al turaiei la ax exist separatoare de:a) mic turaie (n = pn n 6000 rot/min);b) medie turaie (n = pn n 11.000 rot/min);c) mare turaie (n = pn n 18.000 rot/min);

4. din punct de vedere al golirii depunerilor de faz grea, exist separatoare:a) cu golire normal;b) cu golire semiautomatizat;c) cu golire automatizat;5. din punct de vedere al cantitii de faz omogen separat n unitatea de timp, exist separatoare:a) de debite mici (pn la 1 m/h);b) de debite mijlocii (pn la 10 m/h);c) de debite mari (peste la 10 m/h); Ca i la mecanismele studiate anterior, mrimile tehnice specifice unui separator sunt de natur constructiv i funcional; cele constructive in de greutate, nlime de construcie, diametrul carcasei, numrul talerelor, suprafa de lucru i valoarea interstiiului etc.

Mrimile funcionale in de:a) presiunea cu care faza eterogen intr n separator;

b) debitul de faz separat; cantitatea de unitate n timp;c) turaia de lucru;d) concentraia de impuriti.

Factorii care influeneaz separarea fazei eterogene:a) granulometria;b) forma particulelor;c) suprafaa specific a fazei grele;d) vscozitatea;e) temperatura de separare;f) presiunea de lucru;g) turaia la ax;h) numrul de talere, construcia acestora i interstiiile dintre acestea.Separatorul centrifugal SECECOM

Este utilizat la bordul navei pentru separarea din combustibil sau ulei a impuritilor de natur mecanic, a suspensiilor coloidale sau a apei.

Mrimile tehnice caracteristice sunt:a) capacitatea de separare 7500 l/h la T = 80C, pentru motorin sau ulei, iar pentru pcura 3700 l/h la T = 90C

b) presiunea la aspiraie = (0,5 0,6) bar iar pe refulare maxim 2,5 bar;c) turaia la axul separatorului = 6000 rot/min, antrenarea fcndu-se cu un motor asincron trifazat a crei putere este de 5,5 KW iar turaia de 1500 rot/min;d) numrul talerelor de separare = 131 10 buc.;e) temperatura de intrare a agentului de separare se impune a nu fi sub 50C iar coninutul de suspensii n motorin sau ulei, nainte de separare nu trebuie s fie mai mare de 0,5 %, iar vscozitatea aproximativ de 5E;Schema de principiu a separatorului SECECOM

Fig. II.3.1.2.7 Camera de separare a agregatului

1 intrare amestec eterogen,

2 faza uoar separat (omogen: uleiul sau motorina),

3 faza grea (impuriti mecanice ori de alt natur, ap),

4 evacuare faz uoar (motorin, ulei, separate),

5 calea de evacuare a fazei grele (apa de regul + alte impuriti),

6 disc gravitaional; prin alegerea corect a diametrului su interior se asigur ca linia de demarcaie dintre cele dou faze (ap i ulei, spre exemplu) , de forma unei suprafee cilindrice, s corespund zonei gurilor practicate n talerele de separare. Pentru aceasta orice agregat de separare este livrat cu un set de discuri gravitaionale avnd acelai diametru exterior i valori diferite pentru diametrul interior, tanate pentru fiecare disc n parte. Determinarea valorii corecte a diametrului interior se poate face analitic, grafic sau prin ncercri succesive (cea mai des utilizat la bord). Cele dou procese distincte care se produc n separator sunt:a) purificarea;b) clarificarea.

Purificarea reprezint separarea integral a apei i a particulelor de impuriti mecanice grosiere din faza eterogen. Clarificarea sau limpezirea este operaia de separare a restului de impuriti (a celor de dimensiuni reduse) din faza purificat. aflate n cmp centrifugal.

Observaii.1. Separatorul clarificator se deosebete de cel purificator prin faptul c nu separ fluide cu greuti

specifice diferite prin disc gravitaional;a) constructiv ct i funcional separatorul poate fi cu sau fr auto descrcare a impuritilor (automatizat sau nu);b) avndu-se n vedere c firma constructoare recomand pentru beneficiari utilizarea la bord a 2 separatoare (unul ca purificator i altul ca clarificator) legate n serie (pentru o ct mai bun separare), rezultatele exploatrii nu pot fi dect optime;c) motorul electric de acionare are o P = 11 kw, n = 1500 rot/min, U alim = 380 V la f = 50 Hz; curent alternativ;d) raport de transmitere 3,9: 1;e) mas net 1206 kg.

2. Separatorul dispune constructiv de urmtoarele racorduri:a) intrare faz eterogen;b) la nclzitor;c) ieire combustibil separat;d) ieire ap separat;e) ieire nmol;f) intrare ap de comand;g) intrare ap pentru nchidere hidraulic; 3. Alte mrimi tehnice:a) unghiul conicitii talerelor este frecvent 70

b) domeniul de temperaturi ale fluidului de lucru (-34 260)C;c) granulometria acceptat pentru solid, de (1 74) m;d) debitul de impuriti Qi (0,1 9) t/h;e) debitul de impuriti faz omogen Qfo (2 180) m/h.

Amestecul de separat este alimentat continuu (vezi fig.II.3.1.2.7) printr-un tub central fix astfel nct sufer o prim separare n tambur, care se continu ulterior n spaiile dintre talere (cum se vede n fig. II.3.1.2.8 unde faza uoar urc spre centrul centrifugei pe faa inferioar a talerelor iar faza grea coboar spre periferia tamburului pe faa superioara a talerelor.

Fig. II.3.1.2.8 Variante cinematice constructive

1 arbore;2 rotor;

3 talere;

4 spaii interstiiale;5 capacul tamburului;6 tambur;7 alimentare;8 evacuare faz uoar9 evacuare faz grea;10 corp;11 conul mobil;12 eav fix.

Semnificaia literal corespunztoare variantelor constructive este prezentat mai jos:a) cu alimentare i evacuare a fazei separate pe la partea superioar;

b) cu evacuarea nmolului pe la partea inferioar sau lateral, fie continuu - prin duze, fie intermitent prin (duze) sau valvule (supape);c) variante de alimentare a spaiilor dintre talere ( existena unor fante n talere la o anumit distan de ax);d) detaliu de separare a fazelor n lamelele de fluid dintre talere.

Uneori procesul de alimentare separare se face i prin intermediul gurilor practicate n suprafeele talerelor, poziia acestor fante se alege astfel nct motorina sau uleiul care se cer separate ( ct mai bine ) s parcurg un drum ct mai lung pe suprafeele dintre talere.

Faza separat (uoar) este evacuat printr-o cavitate pe la partea superioar, iar faza grea (sedimentul) se evacueaz tot pe la partea superioar (vezi fig. II.3.1.2.8.a) sau prin intermediul unor armturi aflate n zona de diametru maxim a tamburului de separare (ntruct n zona respectiv se acumuleaz cantitatea maxim de sediment faz grea).

Fig. II.3.1.2.9 Separator purificatorAcest separator funcioneaz la bordul navelor maritime ca separator automat autocuritor n cele dou variante artate anterior (ca purificator i ca clarificator limpezitor) vezi fig. II.3.1.2.9 i II.3.1.2.10.

Subansamblul antrenare este compus dintr-o carcas de font n interiorul creia este aezat axul orizontal. Pe acest ax este fixat o roat dinat care va aciona axul vertical. Axul orizontal primete micarea de rotaie de la motorul electric prin intermediul cuplajului elastic. Prile principale ale subansamblului ax vertical sunt:a) axul propriu-zis, lagrul radial, pinion, corp crapodin;b) rulmeni.

Micarea de rotaie se transmite axului printr-un bol. Axul este rezemat n crapodin prin intermediul unui lagr axial, iar centrarea radial se realizeaz n timpul funcionrii cu ajutorul acelor cilindrice din rulmentul radial.Fig. II.3.1.2.10 Separator clarificator

Amestecul de separat este introdus prin partea superioar a tamburului i va accede ntre talerele conice de separare.

Datorit diferenelor de greuti specifice i a forelor centrifugale care acioneaz asupra fazelor componente, faza de lichid mai uoar se va separa spre partea interioar a talerelor iar fazele mai grele se vor separa spre periferia talerelor.Mecanismul separ restul particulelor solide (diametrul acestora nu depete 0,5(m) i apa, de faza omogen (motorin, ulei).Trebuie fcute anumite precizri:a) pentru obinerea unui lichid bine separat de impuriti firma constructoare recomand utilizarea la bord a dou separatoare cuplate n serie, unul funcionnd ca purificator i cel de-al doilea ca clarificator;b) strngerea nmolului cu alte impuriti are loc (datorit efectului conjugat al forei centrifuge de inerie i a diferenelor de greuti specifice ale fazei eterogene) n cavitile inferioare i laterale ale oalei (tamburului) de separare de unde periodic, se face descrcarea acestuia automatizat (sau manual dac autodescrcarea nu mai funcioneaz);c) pe toat durata procesului de separare temperatura fazei eterogene trebuie inut constant (exemple: pentru uleiul mineral de ungere cu sau fr aditivi ~ (80 90)C, pentru uleiul de motor diesel: = 50C, pentru pcur (80 90)C, iar pentru motorin aproximativ 50C);d) tamburul se deschide pentru evacuarea nmolului cnd valoarea de presiune a agentului de lucru nvinge presiunea exercitat la exteriorul tamburului de ctre apa de comand.

Condiiile de operare a separatorului sunt alese astfel nct solidul s fie evacuat cu o cantitate suficient de ap pentru c altfel nu se va realiza curgerea, recuperarea apei fcndu-se prin decantare sau splare.

Capacitatea de separare a talerelor este, maximizat cnd rotorul are diametrul sensibil egal cu nlimea de construcie, vitezele de forfecare scznd astfel, iar forele de separare cresc implicit. Acest fenomen de ntreptrundere, aglomerare a constituenilor fazei eterogene ( generat de unghiul de dispunere a talerelor fat de ax, de suprafaa talerelor, de valoarea spaiilor interstiiale i nu n ultimul rnd, de valoarea presiunii de lucru), poart denumirea de coalescen, care influeneaz foarte mult valoarea vitezei de separare, n sensul c aceasta crete.

Separator centrifugal cu talere, evacuare i splare continu a fazei grele

1 introducere faza eterogen;2 evacuare faz separat (omogen);3 evacuare ap rezidual;4 evacuare faz grea (impuriti i alte suspensii coloidale);5 traseu de recirculare;6 lichid de splare;7 motor de antrenare;8 ax;9 cupa de separare (conul mobil);10 corp;11 crapodina.Lichidul de splare trebuie s fie mai greu ca faza lichid a suspensiei (fazei eterogene). O anumit proporie din acest lichid poate fi recirculat.Fig. II.3.1.2.11 - Schema de principiu a unui separator centrifugal cu talere, evacuare i splare continu a fazei grele

Aceast soluie constructiv se utilizeaz i la obinerea unui sediment mai concentrat prin recircularea parial a sedimentului.

Centrifuga hidrociclon cu talere

Este o variant conceput i testat de ctre un colectiv de cadre din Universitatea Dunrea de Jos Galai n cooperare cu personal specializat din cadrul ntreprinderii industriei alimentare.

1 alimentare ( cu distribuitor ) faz eterogen;2 axul separatorului;3 rotor cu talere neperforate;4 carcas tip cyclon;5 acionare ax;6 cuplaje;7 faz separat (uoar);8 faz grea (sediment);9 etanare la ax;10 suport de susinere (cu distaniere) talere.

Alimentarea cu faz eterogen se face tangenial la periferia talerelor, care sunt dispuse din construcie cu o concavitate fa de axa vertical de 60.

n urma aplicrii vitezei de rotaie la ax, rotorul cu talere se va roti i n urma efectului congruent al forei centrifuge de inerie cu diferena de greuti specifice ale componenilor fazei eterogene, faza separat uoar (omogen) va fi eliminat prin eava coaxial a talerelor pe la partea de sus a centrifugii, iar faza grea se va separa i va fi eliminat periodic prin orificiul din partea de jos a separatorului.

Un rol foarte important n distribuirea ct mai uniform a fazei eterogene ntre spaiile interstiiale ale talerelor l are prelungitorul perforat al evii de alimentare, prin acesta tensiunile tangeniale caracteristice constituenilor, fiind sensibil atenuate.

Centrifuga separ foarte bine dou lichide nemiscibile (care nu se amestec). Exemplu: separarea apei din motorin sau din ulei.

Fig. Separatorul de ulei tip SCHRODER