INSTALAŢII DE BALAST SANTINĂ

Pincipalele reguli ale convenţiei internaţionale MARPOL 73/78

Convenţia MARPOL 73/78 este o reglementare juridică internaţională adoptată de Conferinţa internaţională privind poluarea marină, convocată de Organizaţia Maritimă Internaţională (IMO), în perioada 8 oct. – 2 nov. din 1973 pentru prevenirea poluării de către nave şi modificată Protocolul din 6 - 17 febr. 1978 referitor la Convenţia Internaţională din 1973 pentru prevenirea poluării de către nave. Aplicarea regulilor stabilite de convenţie, constă în respectarea celor cinci anexe a căror semnificaţie este dată după cum urmează:
Anexa I – Reguli pentru prevenirea poluării cu hidrocarburi;
Anexa II – Reguli pentru controlul poluării cu substanţe lichide nocive în vrac;
Anexa III - Reguli pentru prevenirea poluării cu substanţe dăunătoare transportate pe nave sub formă ambalată;
Anexa IV - Reguli pentru prevenirea poluării cu ape uzate de la nave;
Anexa V - Reguli pentru prevenirea poluării cu gunoi de la nave.

INSTALAŢII DE BALAST SANTINĂ

Metode de separare a hidrocarburilor din apa de santină
--- Separare prin centrifugare. ---

Acest procedeu are la bază producerea unor câmpuri de forţe centrifuge, ce realizează accelerări ale particulelor, cu valori cuprinse peste (2-3) g (g – acceleraţia gravitaţională).
Separarea se poate realiza în două moduri:

a) Separea celor două medii cu ajutorul şicanelor. Şicanele sunt elemente constructive ce provoacă devierea particulelor pe o traiectorie curbilinie, unde se manifestă câmpuri de forţe centrifugale de separare. Şicanele pot fi de două tipuri: şicane sus - jos – sus şi şicane de tip jos–sus –jos.

Sunt utilizate numai şicanele sus-jos-sus, care realizează separarea eficientă a celor două medii. Din figură se observă că la şicanele jos-sus-jos după separare, are loc o nouă intersecţie a celor două medii, care face ca utilizarea acestora să nu fie eficientă.
b) Separarea prin hidroclonare

Separare prin hidrociclonare

Acest procedeu are la bază turbionarea fluidului, realizând o accelerare a acestuia cu cel puţin 2g (g-acceleraţia gravitaţională).
Diferenţa de densitate va face ca apa să ocupe exteriorul separatorului, iar amestecul de combustibil se va dispune central, de unde este captat şi trimis la tancul de reziduri. Este o varianta mai simpla ca prima, dar mai puţin eficace.
Separarea prin filtrare. Este o varianta des întâlnită în combinaţie cu celelalte procedee. În general filtrele se utilizează în finalul operaţiunilor de separare unde au fost deja utilizate alte procedee.
De obicei se utilizează filtre de tip textil, ce reţin particulele fine de combustibil şi realizează performanţe bune, adică concentraţia hidrocarburilor în apă ajunge în limitele prescrise, la valori de c=7-8 p.p.m.

Observaţie: Filtrele au fiabilitate scăzută, deoarece se înfundă. Periodic acestea sunt suflate cu aer comprimat, spălate sau chiar înlocuite.

Separator de santină

La bordul unei nave sunt folosite, pentru separare, o serie din procedeele prezentate. Structura finală a instalaţiei de separare a reziduurilor, trebuie să corespundă scopului propus (concentraţia apei deversate peste bord să fie mai mică de 15 P.P.M.) şi aceasta se obţine ca urmare a combinării procedeelor prezentate. O combinaţie devenită deja clasică, separator gravitaţional cu talere şi filtru – cu separare în două trepte, are elementele prezentate în figură:
1 Pompe de circulaţie;
2 Separator gravitaţional cu talere;
3 Treapta a doua de separare cu cartuş de filtrare;
4 Traductorul aparatului de măsură a concentraţiei ;
5 Aparat de măsură, a concentraţiei combustibilului în apa deversată peste bord;
6 Sistem de înregistrare a concentraţiei apelor deversate ;
7 Valvă cu trei căi comandată electromagnetic de aparatul de măsură, comandă şi înregistrare 5.

Funcţionare: Aparatul de măsură 5, măsoară prin intermediul traductorului 4, concentraţia combustibilului în apa deversată. Dacă concentraţia se află în limitele admise, valvula 7 este comandată să realizeze deversarea apei peste bord. În cazul în care concentraţia depăşeşte valoarea admisibilă de 15 p.p.m. aparatul de măsură 5 semnalizează sonor şi acustic operatorul instalaţiei de separare şi comandă valvula 7 să întoarcă lichidul la separare către tancul de colectare a rezidurilor.
Problema poluării apare în mod pregnant la navele petroliere, unde există posibilitatea poluării mediului marin cu apele ce rezultă din spălarea magaziilor de marfă (tancuri). La aceste nave se impun reguli foarte stricte referitoare la spălarea tancurilor de marfă. Normele internaţionale prevăd deja ca destinaţia tancurilor de marfă să fie unică, adică acestea nu pot fi utilizate la navigaţia fără marfă, ca tancuri de balast. Deversarea apelor prelucrate este monitorizată prin înregistrarea datelor aparaturii de măsurare a concentraţiei de hidrocarburi.
Separatoarele de santină utilizate la bordul navelor maritime funcţionează pe baza principiilor de separare prezentate, combinându-le între ele. În scopul măririi eficienţei de separare de cele mai multe ori amestecul apă – reziduri este încălzit prin intermediul unor serpentine cu abur sau electrice cu rol în fluidificarea în vederea transferului a hidrocarburilor reziduale. Funcţionarea este de cele mai multe ori automatizată, pe baza primirii unor semnale electrice de la traductoarele ce sunt montate în interiorul corpului separatorului.

INSTALAŢII DE BALAST SANTINĂ

Metode de separare a hidrocarburilor din apa de santină

--- Separarea prin flotare ---

Procedeul constă în insuflarea aerului comprimat prin partea inferioară a recipientului (separatorului), în care sunt introduse apele reziduale.

Separator de santină prin flotare

Particulele de combustibil aderă la bulele de aer şi urcă la suprafaţă odată cu acestea.
Este o soluţie eficientă atunci când particulele de combustibil au densitatea apropiată de densitatea apei.

INSTALAŢII DE BALAST SANTINĂ

Metode de separare a hidrocarburilor din apa de santină
--- Separare prin aglomerare ---

Separarea prin aglomerare urmăreşte mărirea dimensiunilor particulelor (are ca urmare creşterea forţei arhimedice) şi separarea lor ulterioară prin procedeul gravitaţional.
Aceasta operaţiune se efectuează prin montarea înaintea separatorului gravitaţional a unui recipient de aglomerare, recipient prevăzut cu nişte talere ce realizează această operaţiune de mărire a diametrului particulei.

În timpul curgerii particulele de hidrocarburi aderă una la cealaltă şi astfel se obţine mărirea diametrului, ceea ce măreşte mult capacitatea de separare a hidrocarburilor din apă.
Observaţie: Concentraţia combustibilului în apa deversată ce a fost supusă acestui procedeu, ajunge la (40 – 50) P.P.M (pentru a ajunge la concentraţia prescrisă se combină cu alt procedeu).

Separator de santină cu talere

INSTALAŢII DE BALAST SANTINĂ

Metode de separare a hidrocarburilor din apa de santină

--- Separarea gravitaţională ---

Separarea gravitaţională implică existenţa unor recipiente (separatoare), în care se introduce amestecul (apă contaminată cu hidrocarburi) drenat din compartimentul de maşini.
În vederea determinării secţiunii transversale a incintei, în care se realizează separarea, considerăm o particulă de combustibil introdusă în separatorul gravitaţional, asupra căreia vor acţiona o serie de forţe, după cum urmează (ele fiind prezentate şi în figura de mai jos): Fa – forţa ascendentă, ce apare ca diferenţa dintre greutatea particulei şi forţa arhimedică; Ff - forţa de frecare dintre particulă şi apă, ca urmare a deplasării acesteia.
Problema care se pune este de a alege diametrul separatorului centrifugal, astfel încât particula cu diametrul d să se poată ridica la suprafaţă în condiţia unui curent de curgere a amestecului apă-combustibil, potrivnic.

Fig: Separatorul gravitaţional

Din echilibrul forţelor, forţa ascendentă egală cu forţa de frecare a particulei cu curentul descendent, rezultă:

Vrmax - reprezintă viteza maximă a curentului de apă şi hidrocarburi pentru care se obţine echilibrul particulei.
Particula pentru Vrmax, nici nu urcă, nici nu coboară, este în echilibru.
Presupunem că debitul vehiculat prin separator are valoarea Q. Condiţia ca particula de hidrocarbură să urce, este ca viteza curentului descendent să fie mai mică decât viteza la care se obţine echilibrul – de aici rezultă din ecuaţia de continuitate, diametrul minim al separatorului gravitaţional, care asigură la valoarea debitului Q urcarea şi separarea particulei:

Observaţie: Din analiza relaţiei de mai sus se constată că diametrul separatorului gravitaţional D poate fi cu atât mai mic cu cât diametrul particulei este mai mare. Aceasta înseamnă, că este preferabil ca particulele să fie preluate dintr-un spaţiu de decantare sau în prealabil să-şi mărească diametrul prin procedeul de aglomerare. Deci, concluzia care se impune, este că la intrarea în separator particulele nu trebuie emulsionate.
Pentru aceasta pompa separatorului de santină trebuie să fie o pompă de tip volumic ce realizează o emulsionare minimă a amestecului apă -hidrocarburi. Acest lucru este realizat prin folosirea pompelor cu şuruburi, cu lamele, cu roţi dinţate sau cu piston (mai puţin).

Observaţie: Pentru a evita emulsionarea (defragmentarea particulei de hidrocarbură şi amestecarea ei cu apa), în unele situaţii pompa se montează după separator, astfel încât acesta (separatorul) se află amplasat pe aspiraţia pompei. Apa şi combustibilul în acest caz nu vor fi emulsionate şi procesul devine mult mai eficient la utilizarea procedeului de separare gravitaţională.