INSTALATII DE BALAST - SANTINA

Rolul instalatiilor de balast-santina este de a corecta pozitia centrului de masa al navei prin ambarcarea, transferarea si evacuarea peste bord a balastului lichid si de evacuare peste bord a apelor colectate in santina.

DESTINATIE SI CERINTE GENERALE

Intrucật aceste doua instalatii, diferite ca destinatie, se afla amplasate la nivelul fundului navei si folosesc acelasi agent de lucru, apa de mare, abordarea lor este comuna. Instalatia de balast-santina poate fi analizata ca o grupare de doua circuite, unul de balastare si unul de drenare, independente intre ele, care au pompe comune si portiuni comune de conducte. In acest fel se obtine utilizarea unui numar mai mic de pompe, tubulaturi de lungime mai redusa si deci mase si gabarite mai mici.

Cerinte impuse instalatiilor de ballast-santina:

a)      sa asigure corectarea pozitiei centrului de masa al navei, conform necesitatilor impuse de stabilitatea acesteia, in timp util;

b)      sa asigure drenarea sau umplerea completa a tancurilor, sa dreneze casetele de santina si coferdamurile, atunci cậnd nava are asieta dreapta, cật si atunci cậnd nava are inclinari transversale pậna in 15 sau longitudinale de maxim 5 ;

c)      sa nu permita poluarea marii pe timpul functionarii sau sa conduca la degradarea de catre apa a marfurilor datorita inundarii arbitrare a navei ;

d)      sa dispuna de mijloace de actionare locala si de la distanta a pompelor, de aparate pentru masurarea cantitatii de apa in locurile de colectare ;

e)      sa dispuna de mijloace de conducere a apei catre locurile de colectare a acesteia ;

f)       sa fie executate din materiale rezistente la actiunea de coroziune a apei de mare ;

g)      sa aiba cật mai putine armaturi de manevra si fitinguri demontabile.

4.1 INSTALATII DE BALASTARE A NAVELOR

4.1.1. OPERATIUNILE DE BALASTARE-DEBALASTARE

SI STABILITATEA NAVEI

Acestea deplaseaza centrul de greutate al navei, aducậnd nava la asieta dorita, in urma unor operatiuni specifice (ambarcare, deplasare sau debarcarea balastului constituit din apa de mare) efectuate cu ajutorul unor pompe de balast ce deplaseaza apa intre tancurile de balast. E cunoscut faptul ca in urma descarcarii navei inaltimea metacentrica se reduce si deci stabilitatea se inrautateste.

Pentru a asigura o stabilitate suficienta in conditiile reale de navigatie, in tancurile de ballast se ambarca apa de mare de greutate B, care se adauga deplasamentului navei goale , g. In diagrama de carene drepte corespunzator valorii deplasamentului navei balastate :

= Δg + B

Pe curba (T) se obtine pescajul navei balastate

T₁ = T + T

Intersectia dreptei T₁ = ct, cu curba Z_c (T) conduce la obtinerea cotei centrului de carena Z_c1, iar la intersectia cu curba r(T) se obtine noua raza metacentrica r₁. Cota centrului de greutate dupa balastare, Z_G1 este:

Z_G1 = ( _g Z_G + B Z_B ) /

Z_B fiind cota centrului de greutate al apei de balast. Dupa ambarcarea apei de balast, inaltimea metacentrica h₁ creste la valoarea:

h₁ = r ₁ + Z_C1 - ( Δ_g . Z_G + B. Z_B ) / Δ₁ (4.2)

Fig.4.1

Pentru ca aceasta crestere sa fie maxima, cota Z_B trebuie sa fie minima, deci tancurile de balastare transversala, trebuie asezate sub puntea dublului fund.

Observatie: In cazul mineralierelor, datorita densitatii marfii (ρ ≈ 4 t/m³ ), o data cu incarcarea acesteia, centrul de greutate coboara mult, inaltimea metacentrica transversala si deci stabilitatea navei devin excesive cu efect de disconfort asupra echipajului. Pentru ameliorarea stabilitatii navei sunt utilizate tancuri de balast sub puntea principala (cota Z_B mare). Pentru corectarea pozitiei in plan a centrului de greutate al navei, se procedeaza la transferul balastului intre tancuri . Daca se transfera balastul de greutate B, astfel incật deplasarile sale sunt: verticala l_Z, orizontal - transversala l_Y si orizontal longitudinala l_x, se poate arata ca noua inaltime metacentrica transversala este:

(4.3)

iar nava se inclina transversal cu unghiul

(4.4)

iar variatia de pescaj este :

(4.5)

unde:

h - inaltimea metacentrica transversala a navei inainte de transferarea balastului;

H - inatimea metacentrica longitudinala;

Δ - deplasamentul navei.

Analizậnd relatia (4.3) se poate observa ca pentru a nu afecta inaltimea metacentrica (implicit si stabilitatea navei) transferarea balastului trebuie facuta pe cật posibil pe orizontala, cu l_z cật mai mic. In mod analog din (4.4) si (4.5) se observa ca pentru a utiliza cantitati cật mai mici de de balast trasferat B, tancurile de balastare transversala si longitudinala vor trebui asezate la distante l_y si l_x cật mai mari intre ele, deci spre bordaje si spre extremitatile prova si pupa.

4.1.2. STRUCTURA INSTALATIEI DE BALAST

Din cele prezentate rezulta a marea majoritate a navelor dispune de instalatii centralizate de balastare a navei in vederea reglarii pescajului in diverse situatii de exploatare, pentru corectarea asietei transversale si longitudinale a navei si pentru reglarea stabilitatii transversale.

Observatii:

1. Instalatia de balast, pentru marirea sigurantei este racordata cu instalatia de santina.
2. Sorburile conductelor din tancurile de balast nu au filtre, armaturile lor de inchidere nu sunt cu retinere intrucật in tubulatura de balast apa circula in ambele sensuri.
3. Actionarea armaturilor de inchidere se poate face manual sau de la distanta in functie de modul de amplasare al echipamentului si gradul de automatizare a functionarii acestuia.
4. Armaturile de reglaj se monteaza in compartimentul in care sunt amplasate si pompele de balast.
5. Fiecare tanc este deservit de o conducta independenta, in sistem centralizat, iar toate conductele ajung in compartimentul masinii printr-un coridor central, special construit, sub dublu fund (la navele mari).
6. Cantitatea de balast lichid B este:

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

Ø      B = (0,3..0,5)∙Δ pentru navele petroliere.

Fig. 4.2.

1 - afterpic; 2 - sorb; 3 - pompa de balast; 4 - armatura de inchidere; 5 - valvula de fund (kingston); 6 - casete de valvule; 7 - tanc lateral inferior de balast; 8 - tubulatura de balast; 9 - tanc de combustibil; 10 - perete de coliziune; 11 - forpic; 12 - armatura de inchidere cu etansare de pe punte, a comunicatiei cu forpicul; armaturi de golire, cu actionare de pe punte, a tancurilor superioare laterale 14; 15 - puntea principala; 16 - filtru; 17 - armatura de bordaj.

Armatura de inchidere 12 are rolul de a preintậmpina inundarea navei prin tubulatura de balast, atunci cậnd in forpic apare gaura de apa. Tancurile de sub linia de plutire se pot umple si gravitational, sorburile, sub forma de ajutaje convergente (pilnii de aspiratie), se plaseaza in pupa fiecarui tanc, in zona planului diametral sau in zona gurnei.

Materialele folosite sunt pentru tevi otelul protejat prin zincare sau captusit la interior cu polietilena. Armaturile sunt confectionate din fonta, bronz sau otel. Valvula kingston, poate fi de fund sau de bordaj(4.3 a si 4.3 b), montata pe un cheson, la care se deosebesc: 1 - armatura de inchidere, 2 si 3 - conducte de alimentare cu abur si aer comprimat; 4 - racord de aerisire; 5 - tub inelar perforat pentru dezghetare si suflare cu abur sau aer comprimat; 6 - gratar

Fig. 4.3.

Pentru controlul nivelului si implicit al cantitatii de apa din tancuri se utilizeaza nivelmetre ale caror indicatii permit luarea deciziilor pentru comanda manevrelor de exploatare a instaltiei de balast.

Observatii:

Tubulatura instalatiei de balast permite functionarea si la inclinarile transversale pậna la 15 iar prin constructie are mijloace de golire (armaturi, dopuri);

Pompele utilizate sunt de tip centrifugal prevazute cu mijloace de autoanersare. Pentru siguranta functionarii instalatiei se recurge la dublarea pompelor de catre pompele de incendiu, pompele de serviciu sau pompele circuitului exterior de racire ale motorului principal,

Se interzice folosirea pompei de incendiu in instalatia de balast ale carui tancuri sunt mixte, servind si pentru depozitarea combustibilului.

La navele de dimensiuni mari instalatia de balast are doua circuite autonome in pupa si in prova.

Instalatia de balast pupa fig. 4.4. deerveste numai afterpicul cu ajutorul pompei centrifugale 8, in caz de avarie se utilizeaza pompa cu piston 12 a instalatiei de curatire. Elementele instalatiei sunt: valvula kingston 3, filtrul murdar 4, armaturile de inchidere 1, 5, 6, 7, 9, 15, casetele de valvule 10 si 13, armaturile de inchidere si retinere 14, pậlnia de aspiratie 1 si supapa de siguranta 11 a pompei cu piston 12.

Operatiunile ce se pot efectua cu ajutorul instalatiei de balast pupa sunt:

umplerea afterpicului (prin deschiderea armaturilor 3, 7 si 8, cu pompa de balast 8, in urma deschiderii armaturilor 2 si 3 si a casetei 10, cu pompa de curatire 12;

Evacuarea apei cu pompa de balast, dupa deschiderea armaturilor 2, 7, 6, 14 si a casetei 10;

Alimentarea cu apa, pentru spalarea puntilor in ambele borduri, in vederea racirii lor, cu pompele de balast si de curatire.

Fig. 4.4

Instalatia de balast prova fig.4.5 are pompa de incendiu 5, iar ca rezerva pompa de curatire 1. Forpicul se umple gravitational in urma deschiderii armaturii 6 si a valvulei kingston 4. Apa din forpic este evacuata cu ajutorul motopompei 5 prin deschiderea armaturii de inchidere 6 si a celor de inchidere retinere 2 si 3.

Fig. 4.5

4.1.3. OPERATIUNI CU BALASTUL LA NAVELE PETROLIERE

CONSIDERATII ASUPRA BALASTARII

Prin natura comertului in care sint angajate, petrolierele efectueaza in majoritatea cazurilor voiajul de ducere sau de intoarcere in balast .

Balastarea navei se realizeaza prin pomparea apei de mare sau de fluviu in tancurile de balast curat, iar la petrolierele vechi si in anumite tancuri de marfa, in functie de conditiile de navigatie spre terminalul petrolier.

Dupa descarcarea petrolierelor, tancurile de marfa sint inspectate spre a se verifica daca n-au marfa ramasa si spre a se determina cantitatea reziduurilor, care va fi inscrisa intr-un jurnal special (Oil Record Book - ORB); aceasta va influenta cantitatea de marfa ce va fi incarcata ulterior .

In general prin balastare se urmareste realizarea unei stari bune de navigabilitate a petrolierului si calitati optime de manevrare. Cantitatea de balast luata la bord depinde de tonajul navei, de starea si conditiile hidrometeorologice din zonele de navigatie, putind ajunge pina la jumatatea capacitatii de incarcare a navei si chiar mai mult, din care cauza trebuie sa se acorde o deosebita atentie repartizarii rationale a balastului la bordul navei. De foarte multe ori cantitatea de balast care asigura anumite pescaje la sosire, este impusa de conditiile pe care le ofera terminalul petrolier.

Definitia balastului curat si separat

Balast curat inseamna balastul dintr-un tanc care de la ultimul transport de hidrocarburi, a fost curatat astfel incit efluentul din acest tanc daca ar fi descarcat de o nava stationind in apa calma pe vreme frumoasa nu ar lasa urme vizibile de hidrocarburi pe suprafata apei sau a litoralului adiacent si nu ar conduce la formarea de precipitate sau emulsii pe suprafata apei sau a litoralului adiacent. Daca balastul este deversat printr-o instalatie de supraveghere si control al descarcarilor de hidrocarburi, iar indicatiile date de aceasta instalatie arata ca continutul de hidrocarburi al efluentului nu depaseste 15 parti per milion aceasta constituie dovada ca balastul este curat, indiferent de prezenta unor urme vizibile.

Balastul separat inseamna apa de balast introdusa intr-un tanc complet separat de instalatia de incarcarea a hidrocarburilor si de instalatia de combustibil lichid si rezervat in mod permanent transportului de balast sau de marfuri altele decit hidrocarburile sau substantele nocive in sensul diferitelor definitii date in anexele conventei MARPOL.

Crestere numarului petrolierelor in ritm din ce in ce mai sustinut si necesitatea evacuarii in mare a unui volum crescind de reziduuri si balast murdar au dus la concluzia ca unica solutie de evitare a poluarii era aceea a interzicerii cu desavirsire ca petrolierele sa elimine in mare vreun produs petrolier sau amestec de apa cu petrol. Toate celelalte masuri luate pina in prezent erau niste paleative, intrucit nu se putea stabili marimea zonei interzise si nu exista siguranta ca, dupa un timp, produsele petroliere persistente nu vor ajunge la coasta contaminind-o. In consecinta s-a pus din nou problema amenajarii la uscat a unor instalatii si rezervoare in care petrolierele sa descarce balastul murdar si reziduurile petroliere. Dar s-a constatat un alt neajuns si anume faptul ca spalarea tancurilor la uscat dureaza citeva zile, in timp ce durata de incarcare a unui petrolier se masoara in ore si ca procedeul nu ar fi convenabil exploatarii acestui tip de nave. In acelasi timp, chiar daca ar exista amenajari portuare adecvate, tinind seama de spatiul restrins al unui terminal petrolier, nicaieri nu s-ar putea admite un asemenea gen de exploatare a petrolierelor. Si astfel se mai face un pas inainte pentru evitarea poluarii : dotarea petrolierelor cu separatoare, desi tancurile de slop de dimensiuni suficient de mari, in care se pompeaza apa rezultata din spalare, actioneaza ca un separator tinind seama ca produsele petroliere plutesc la partea superioara a tancului, in timp ce la fund ramine apa necontaminata. Daca un astfel de tanc de separatie (slop tank) este prevazut cu o tubulatura si o pompa corespunzatoare, apa curata de pe fundul tancului poate fi evacuata fara pericol de poluare, daca pomparea se stopeaza cand nivelul amestecului ajunge la 1.20-1.60 m fata de fund si daca operatiunea este lenta si efectuata cu atentie, mai ales cand suprafata de separatie dintre apa si petrol ajunge in apropierea sorbului.

In urma noilor prevederi s-a constatat ca unica solutie pentru retinerea la bord a reziduurilor era aceea de a nu se spala tancurile de marfa pentru calatoria in balast si de a se incarca titeiul in tancurile murdare.Era o masura satisfacatoare, dar in anumite tancuri de marfa urma sa se ia balast, iar apa din balast, care urma sa fie evacuata in limitele portului inainte de incarcare, trebuia sa fie curata. Deci aceste tancuri cu balast trebuiau curatate pe timpul marsului si intrucat apa murdara rezultata din spalare nu putea fi evacuata in mare, ea trebuia depozitata intr-un tanc de marfa special destinat in care sa se pompeze pentru decantare amestecul murdar rezultat din stripuire; si cum acest amestec nu se putea evacua in rezervoarele terminalului, acestea neexistand, petrolierul nu mai putea incarca la intreaga capacitate. Era absolut necesar ca apa curata de la fundul tancului sa fie evacuata cu atentie in mare ,prin prizele de fund, pana ce stratul cu slam ajunge la 1,20-2,40 m de fund ( fig. 4.6 ).Dupa aceea cantitatea de balast murdar ramas trebuie pompata in tancul de separare (slop tank), urmata de o noua spalare a fundului si stripuirea apei rezultate in acelasi tanc de separare.Acest sistem de spalare si decantare numit marfa sus (loadon-top) asigura curatarea unui tanc de marfa in care sa se introduca apoi apa de balast curata care sa poata fi evacuata in port fara pericol de poluare.Astfel s-a facut un pas important impotriva poluarii.

Fig. 4.6

Cerinte pentru petroliere cu tancuri destinate balastului curat

Un petrolier care opereaza cu tancuri destinate balastului curat in conformitate cu prevederile din anexa 1 Marpol, va avea o capacitate adecvata, destinata numai transportului de balast curat.

Masurile si procedeele functionale pentru tancurile destinate balastului curat vor corespunde cerintelor stabilite pentru petrolierele cu tancuri destinate balastului curat adoptate de Conferinta internationala din 1978 privind securitatea petrolierelor si prevenirea poluarii. Un petrolier care opereaza cu tancuri destinate balastului curat va fi echipat cu un aparat de masura a continutului de hidrocaburi, pentru a permite supravegherea continutului de hidrocarburi in timpul descarcarii apei de balast.

Fiecare petrolier care opereaza cu tancuri destinate balastului curat va fi prevazut cu un "Manual de exploatare a tancurilor destinate balastului curat care sa prezinte in detaliu instalatia si descrierea procedeelor de exploatare.

INSTALATII DE SANTINÃ

Instalatia are rolul de a permite evacuarea peste bord a apelor colectate in santina in urma unei exploatari normale datorita:

scaparilor prin presetupele armaturilor de inchidere si a tubului etambou;

purjarea sticlelor de nivel;

condensarea pe bordaje a vaporilor de apa din aer;

spalarea puntilor de sub linia de plutire si stingerea incendiilor.

Instalatia de santina poate asigura si evacuarea cantitatilor mari de apa patrunsa in caz de gaura de apa.

STRUCTURA INSTALATIEI DE SANTINÃ

Casetele de santina au rolul de a colecta apa fiind amplasate la puntea dublului fund in cele doua borduri ale sectiunii transversale din pupa fiecarui compartiment drenat iar in cazul in care nava are o latime mai mare de 20 m, casetele de santina se amplaseaza si in planul diametral.

Observatii:

Rolul instalatiei de santina este de a asigura evacuarea apei din oricare caseta colectoare sau canal de santina, pentru inclinari longitudinale ale navei pậna la 5 iar in cazul celor transversale pậna la 15.

In cazul compartimentului masinii, in care se colecteaza reziduuri petroliere, instalatia trebuie sa fie independenta de magazii, iar fiecare caseta colectoare trebuie sa dispuna si de tubulatura autonoma de drenare.

Fig. 4.7.

Schema instalatiei de santina pentru o nava cargou este prezentata in fig. 4.7 unde:

1 - pompa santina CM; 2 - filtru; 3 - pompa de balast - santina; 4 - pompa de santina pentru magazii de marfa; 5 - sorburi de salvare; 6 - sorb de drenare; 7 - casete de valvule de drenare; 8 - caseta de valvule pentru magaziile de marfa; 9 - sistem de comanda si control al descarcarilor; 10 - pompa de apa de peste bord; 11 - separator de reziduuri petroliere; 12 - armatura de bordaj; B - de la scurgeri separator ulei; C - de la scurgeri separator ulei; D - magistrale santina magazii marfa; E - de la diesel generatoare; F - de la caldarina; G - scurgere in santina; H - la tanc reziduuri petroliere.

In conditii normale de exploatare apa colectata in santina compartimentului masinii este drenata prin circuitul separator, ce dispune de separatorul de reziduuri petroliere 11, in conformitate cu normele conventiei internationale MARPOL 73/78. Apa care se colecteaza in magaziile de marfa ajunge prin traseele D in caseta de valvule 6 si este evacuata peste bord, cu pompele 4 sau 3 fara sa fie nevoie de separatorul 11. In caz de incendiu sau gaura de apa in compartimentul masini, debitul necesar e mai mare ca al pompei 1, si atunci se folosesc circuitele casetelor colectoare 5, care sunt deservite direct de pompele 4 si 3, sau de o pompa de apa de peste bord 10.

Observatii:

Pe navele cu destinatie speciala ( pasagere, spargatoare de gheata etc.) pentru salvare sunt utilizate pompe submersibile sau variante care sa permita deservirea unui compartiment inundat. In acelasi scop armaturile sunt telecomandate dintr-un loc deasupra puntii peretilor etansi, iar nivelul apei poate fi determinat cu mijloace de teleindicare prevazute in fiecare compartiment.

Compartimentele mici departate de compartimentul masini sunt drenate cu sisteme autonome cu ejector apa - apa, pompe cu piston mobile etc.

Pompele de santina de regula sunt sunt plasate in compartimente etanse. Pentru impiedicarea patrunderii apei dintr-un compartiment in altul prin instalatia de santina, pe tubulatura sunt montate armaturi de retinere - inchidere sau numai de retinere.

CONTROLUL DESCÃRCÃRII DE HIDROCARBURI DIN SANTINELE COMPARTIMENTULUI MASINI

Orice descarcare de hidrocaburi sau amestec de hidrocarburi in mare de catre navele carora li se aplica prevederile MARPOL ,este interzisa cu exceptia cazului cand conditia de mai jos este satisfacuta:

de la o nava cu un tonaj brut egal cu sau mai mare de 400 tone alta decat un petrolier si de la un petrolier din santinele compartimentului masini, exclusiv santinele din compartimentul pompelor de marfa, in afara cazului cand efluentul este amestecat cu reziduurile de hidrocarburi marfa.

Orice nava cu un tonaj brut de 400 tone sau mai mult va fi dotata cu un tanc

sau tancuri de reziduuri de capacitate corespunzatoare,tinand seama de tipul masinii si lungimea voiajului, pentru a prelua reziduurile de hidrocarburi care nu pot fi eliminate in alt mod, in conformitate cu cerintele MARPOL 73/78 (cum sunt acelea care rezulta din purificarea combustibilului lichid si a lubrifiantului si scurgerile de hidrocarburi din compartimentele masinilor).