INSTALAŢII DE BALAST SANTINĂ

CALCULUL INSTALAŢIEI DE SANTINĂ

Proiectarea instalaţiei de santină presupune respectarea următoarei metodologii:
1. Alegerea schemei de drenaj a compartimentelor navei, cu respectarea prescripţiilor registrului de clasificaţie sub a cărui supraveghere se construieşte nava.
2. Se calculează diametrele tubulaturilor ce compun instalaţia de santină.
-- diametrul tubulaturii tunelului central, va fi cel puţin egal cu cel dat de relaţia:

unde L,B,D – reprezintă lungimea, lăţimea şi înălţim ea de construcţie în [m];
-- diametrul tubulaturii ramificaţiei ce merge la tancul i, va fi cel puţin egal cu cel dat de relaţia:

unde li este lungimea compartimentului drenat în [m].
3. Calculul debitului minim al instalaţiei de santină. Se are în vedere ca viteza apei pe tubulatură să nu fie mai mică de 2 m/s.

4. Standardizarea tuturor tubulaturilor instalaţiei de santină – diametrele calculate la punctul 2, se împart la 25,4 mm (un ţol), după care se mărginesc superior la un număr standardizat

5. Stabilirea lungimilor tubulaturii din considerente funcţionale.
6. Identificarea pierderilor locale de sarcină pentru fiecare element ce produce această categorie de pierdere.
7. Alegerea traseului de calcul care implică condiţiile cele mai grele de funcţionare - pentru navele cu compartimentul de maşini în pupa, traseul implică aspiraţia prin clapetul (sau clapeţii) celui mai îndepărtat compartiment din prova şi refulare peste bord.
8. Calculul pierderilor de sarcină h şi a sarcinii instalaţiei Hi.
Se calculează viteza pe fiecare porţiune de tubulatură, considerând că pompa aspiră prin toate sorburile din compartiment:

-- pentru două sorburi:

-- pentru tubulatura principală:

Sarcina pierdută pe toată instalaţia h este dată de suma pierderilor pe fiecare tubulatură (lI, di) ce compune instalaţia:

Sarcina pierdută pe aspiraţia instalaţiei ha, este dată de suma pierderilor pe fiecare tubulatură (li, di) ce compune aspiraţia instalaţiei (de la sorb la pompă):

În acest caz, cu pierderile de sarcină calculate, se pot scrie caracteristicile instalaţiei:

9. Alegerea pompei instalaţiei de santină
Se alege o pompă, ce trebuie să acopere echilibrul energetic global al instalaţiei, cu caracteristicile:

Pompa poate fi de tip centrifugal autoamorsabilă sau cu piston care are caracteristici foarte bune pe aspiraţie. De obicei pompa instalaţiei de santină se dublează cu cea a instalaţiei de balast şi invers. De asemenea, se are în vedere satisfacerea echilibrului energetic local

adică sarcina vacumetrică realizată de pompă, să fie mai mare ca sarcina pe aspiraţie cerută de instalaţie.

INSTALAŢII DE BALAST SANTINĂ

Metode de separare a hidrocarburilor din apa de santină

Normele internaţionale, Convenţia internaţională din 1973 pentru prevenirea poluării de către nave şi Protocolul din 1978 referitor la Convenţia internaţională din 1973 pentru prevenirea poluării de către nave – grupate în MARPOL 73/78, impun să avem o concentraţie în hidrocarburi a apelor uzate, deversate în porturi sau în zonele apropiate de mal, mai mică de 15 P.P.M. (părţi per milion). Realizarea acestei concentraţii foarte reduse, se obţine prin prelucrarea apei contaminate în separatorul de santină, care are rolul de a reţine produsele petroliere.
Aceasta operaţiune, de cea mai mare importanţă, se realizează utilizând următoarele principii fizice:
1. Separare gravitaţională - datorita diferenţei de densitate dintre hidrocarburi şi apă se produce o separare pe straturi, adică hidrocarburile care sunt mai uşoare se vor dispune întotdeauna la partea superioară, de unde pot fi colectate;
2. Separare prin aglomerare – se urmăreşte mărirea dimensiunii particulei de hidrocarbură în scopul asigurării unei forţe arhimedice mai mari (particula mai mare dezlocuieşte un volum de lichid mai mare) şi a unei separări rapide;
3. Separare prin flotare – în amestecul de apă amestecată cu reziduri se insuflă aer, care devine vector de transport pentru particulele de hidrocarburi întâlnite în cale şi care aderă la bula de aer cu o mişcare ascendentă;
4. Separare prin centrifugare (hidrociclonare) – apa contaminată cu hidrocarburi se introduce cu viteză mare într-un sistem spiralat, unde se produce separarea ca urmare a diferenţei de densitate pusă în evidenţă prin câmpurile de forţe centrifuge;
5. Separare prin filtrare - apa contaminată cu hidrocarburi se introduce într-un sistem de filtre, după ce în prealabil a fost prelucrată printr-un sistem descris anterior (sunt utilizate filtre textile, cu rolul de a reţine particulele de hidrocarburi).

INSTALAŢII DE BALAST SANTINĂ

INSTALAŢIA DE SANTINĂ A COMPARTIMENTULUI DE MAŞINI

Are rolul de a drena compartimentul de maşini, compartiment unde apar scurgeri de combustibili, lubrifianţi şi ape uzate, rezultate din exploatarea instalaţiilor din acest compartiment. În principiu această instalaţie, reprezintă o instalaţie de salvare degenerată, pentru că permite evacuarea apei din compartimentul maşini la o eventuală gaură de apă (prin valvula 10).

Elementele instalaţiei de santină, conform notaţiilor din figura, sunt:
1. Puţuri de santină colectoare de ape poluate cu reziduri de hidrocarburi;
2. Casete colectoare din magazii (casete cu reţinere);
3. Filtre grosiere;
4. Caseta colectoare a compartimentului de maşini;
5. Caseta colectoare ce preia scurgerile de la coferdamuri;
6. Pompa principală de santină
7. Pompa de balast
8. Separatorul de santină
9. Pompa separatorului de santină1.

10. Racord direct pentru salvare (avarie);
11. Valvula de izolare a tubulaturii prin care circulă apă poluată cu reziduri de hidrocarburi, faţă de tubulatura curată;
12. Tubulatura curată (prin care circulă numai apă);
13. Tubulatura de transport ape poluate cu produse petroliere (drenează compartimentul de maşini şi coferdamul, unde apar diverse scurgeri de combustibil şi ulei).

Instalaţia de santină trebuie să îndeplinească condiţiile impuse de registrul naval sub a cărui clasă se construieşte nava. De regulă pompa de santină trebuie dublată şi această condiţie este respectată prin utilizarea pompei de balast.
Tubulatura instalaţiei de santină a compartimentului de maşini (13) transportă apă amestecată cu reziduuri de hidrocarburi şi din această cauză trebuie să existe posibilitatea de a separa circuitul apelor poluate (valvula 11), de apele curate. Astfel, există variante la care tubulatura separatorului de santină, este complet separată de tubulatura curată.
Pentru a se evita poluarea mediului cu hidrocarburi, sunt stabilite de organizaţiile internaţionale (International Maritim Organization), metode de tratare a apelor poluate cu hidrocarburi, precum şi norme, care impun concentraţia de hidrocarburi admisă în apelor ce pot fi deversate în diverse zone de navigaţie.

Observaţie: Valvula 10 face posibilă legătura directă a instalaţiei de santină cu tubulatura curată, cu sorbul amplasat în compartimentul de maşini.
Aceasta valvă se foloseşte numai în cazul inundării compartimentului de maşini. Se prevede ca pompa cu debitul cel mai mare din compartimentul de maşini să aibă un sorb de salvare.
Referindu-ne la calitatea apelor poluate, normele impun o concentraţie a produselor petroliere în apa deversată în porturi sau în zone apropiate de mal, mai mică decât 15 P.P.M. (P.P.M. - părţi pe milion). Realizarea acestei concentraţii foarte reduse, se obţine cu ajutorul separatorului de santină (8), care reţine produsele petroliere din apa ce urmează a fi deversată.

INSTALAŢII DE BALAST SANTINĂ

INSTALAŢIA DE SANTINĂ

Instalaţia de santină are rolul de a drena compartimentele navei, în scopul evacuării apelor reziduale peste bord, rezultate din diferite cauze.
Drenarea se face cu ajutorul uneia sau mai multor pompe, cuplate la o magistrală ramificată, la capătul căreia sunt prevăzute sorburi de colectare. Aceste sorburi sunt dispuse în diferite zone ale navei, pe fundul compartimentelor etanşe.
Lichidele evacuate peste bord sunt formate din apă, rezultată ca urmare a: condensărilor şi precipitaţiilor, neetanşeităţii corpului navei, deschiderilor în punţi, neetanşeităţi ale tubulaturilor sau din avarii ale acestora. Alte lichide regăsite de obicei în santina compartimentului de maşini sunt uleiurile sau combustibilii scăpaţi accidental în santină.
Deoarece pompele de santină lucrează pe aspiraţie este necesar ca acestea să creeze o presiune vacumetrică mare şi să fie autoamorsabile, dacă sunt de tip centrifugal.

Amplasarea pe nava a instalaţiei de santină, se face în funcţie de tipul şi destinaţia navei. Astfel, navele mici au fiecare compartiment legat la caseta cu valvule de distribuţie a instalaţiei de santină, pe când navele mari sunt prevăzute cu un tunel amplasat în dublul fund, prin care trec tubulaturile instalaţiei de santină. Valvulele sunt acţionate de la distanţă, electromagnetic sau pneumatic. Sorburile din puţurile de santină trebuie să fie prevăzute cu valvule de reţinere sau cu clapeţi, pentru a evita inundarea accidentală a compartimentului drenat. Amenajarea puţurilor colectoare se face în borduri şi spre pupa compartimentelor etanşe, deoarece nava în general este puţin apupată şi acest fapt permite colectarea cu uşurinţă a apelor uzate.
Drenarea puţului de lanţ se poate face şi cu un ejector local apă – apă, ţinând cont că distanţa de la puţul ancorei la compartimentul de maşini este foarte mare şi evacuarea apei cu pompa din compartimentul de maşini ar duce la pierderi hidraulice pe aspiraţie foarte mari.La capătul tubulaturii de aspiraţie, se montează un clapet cu reţinere, ce are rolul de a menţine plină tot timpul cu apă tubulatura de aspiraţie, prin aceasta asigurându-se menţinerea amorsării pompei, dar şi sensul unic al curgerii apei prin instalaţie, din interior către exterior.

În ceea ce priveşte traseele de tubulaturi, acestea se poziţionează pe bordaj, la navele cu punte până în bordaj sau prin dublul fund la mineraliere şi nave frigorifice.
Ca şi la instalaţia de balast, viteza apei prin tubulatura de santină este limitată de regulile de proiectare la o valoare minimă de 2 m/s, ceea ce impune de fapt debitul minim al instalaţiei, în operaţiunea de evacuare a apelor reziduale curate (fără hidrocarburi) peste bord.

INSTALAŢII DE BALAST SANTINĂ

SISTEMUL PRINCIPAL DE CONTROL A TANCURILOR DE MARFĂ, BALAST, SERVICIU

Instalaţia de balast trebuie să permită următoarele manevre absolut necesare în procesul de exploatare a navei: ambarcare – debarcare balast, manevra apei între tancuri, babord - tribord şi invers, manevra balastului din pupa în prova şi invers. Nivelul apei din tancuri este urmărit în permanenţă cu ajutorul unor traductoare de nivel.
Traductoare de nivel cu plutitor. Aplicaţiile marine sunt executate printr-o tehnologie de vârf, care a fost încercata şi testata în mii de aplicaţii de-a lungul anilor. Tehnologia plutitorilor trebuie să permită satisfacerea condiţiilor dure din domeniul marin pentru a funcţiona continuu ani de-a rândul fără a se deteriora . Dificultatea accesului la traductorul aparaturii de măsurare a nivelului din tanc implică dotarea navelor în acest sens cu echipamente din cele mai fiabile.
Cel mai întâlnit traductor de nivel este plutitorul, utilizat în principal pentru avantajele ce le prezintă şi anume: plutitoarele urmăresc adevăratele suprafeţe ale lichidului şi nu extrapolarea rezultatelor obţinute din indicaţii indirecte cum sunt : presiune sau ecoul; funcţionează perfect în tancurile cu pereţii curbaţi sau alte forme, unde alte tehnologii pentru sesizarea nivelului lichidului nu pot funcţiona; prezintă unica capacitate de a monitoriza nivelele de lichid din aproape orice tanc indiferent de mărime şi forma; poate opera cu lichide de greutăţi specifice diferite; acurateţea măsurătorilor nu poate fi afectată de schimbări în greutatea specifica , temperatura şi presiune din această cauză nu sunt necesare reglări şi recalibrări scumpe; pot monitoriza zonele de contact între lichide şi emulsii.

Cu ajutorul traductoarelor cu plutitor se pot măsura nivelele unor lichide de concentraţii sau greutăţi specifice diferite care se află adeseori în acelaşi tanc - unul plutind deasupra celuilalt. Cele mai multe traductoare doar urmăresc nivelul cel mai de sus al unei suprafeţe de lichid sau conţinutul unui tanc ca întreg, dar cu senzorii plutitori montaţi ca în figura se poate monitoriza cu uşurinţă zona de contact între două lichide diferite, inclusiv emulsiile, spumele şi murdăriile care se formează între ele. Ajustând greutatea specifică a plutitorului magnetic, senzorii sunt reglaţi să monitorizeze interferenţa dintre lichidele aparţinând unei game largi de produse. Folosiţi împreună cu alarme de nivel şi sisteme automate de control, senzorii dau siguranţa că doar lichidul necesar, este pompat dintr-un tanc în altul.
Traductorul de nivel cu plutitor magnetic. În acest caz emiţătorul este montat vertical în tanc şi conectat prin cablu la un receptor aflat în altă parte a vasului. Emiţătorul se compune dintr-o tijă lungă de-a lungul căreia se mişcă un plutitor magnetic o dată cu suprafaţa lichidului. În interiorul corpului ermetic al tijei se afla un divizor de voltaj (o reţea - combinaţie de multe comutatoare şi rezistenţe), care se întinde pe toată lungimea de indicare a tijei .

O anumită tensiune de curent continuu este aplicata la capetele emiţătorului, în timp ce plutitorul se mişcă cu suprafaţa lichidului daschizând comutatoarele, pe baza acţiunii câmpului magnetic.
Rezultatul este o gamă largă de semnale electrice induse proporţional cu nivelul de lichid din tanc. Semnalul de ieşire poate fi trimis oricărui tip de receptor, inclusiv celor analogice sau digitale.
Sunt cele mai bune indicatoare, deoarece: un magnet permanent încorporat în fiecare lamelă formează o legătură sigură cu lamelele adiacente. Alinierea corespunzătoare este asigurată şi nu este afectată de şocuri, vibraţii, valuri, sau schimbări rapide ale nivelului de lichid; un ghid permite utilizarea unui magnet tip bara în interiorul plutitorului. Ghidul este integrat în interiorul canalului cu lamele, deci indiferent de poziţie, magnetul din plutitor este întotdeauna aliniat; un magnet permanent puternic stă intr-o poziţie orizontala în interiorul comutatorului şi din această cauză rotaţia lamelei este sigură şi neînşelătoare;
Acest tip de traductor se poate utiliza, printr-un montaj adecvat, pentru tancurile foarte adânci sau tancurile cu pereţi înclinaţi, unde emiţătoarele sunt legate în serie şi montate suprapus. Astfel se creează o zona de măsurare neîntreruptă. Plutitorul, prin construcţia şi forma lui, are capacitatea de a funcţiona şi în cazul lichidelor a căror densitate variază în limite largi. Astfel de sisteme sunt tot mai răspândite pe navele de ultimă generaţie, întrucât dau posibilitatea monitorizării (semnalizări când se ating nivele periculoase) şi automatizării proceselor de balastare – debalastare, mai ales la navele specializate ce ambarcă greutăţi concentrate mari.