UNITWIN_MMHPE_US_1_2

UI 1: Instalaiile navelor pentru transportul mrfurilor lichide n vrac

13

Unitatea de nvare nr. 1

INSTALAIILE NAVELOR PENTRU TRANSPORTUL MRFURILOR LICHIDE

N VRAC

Unitatea de studiu 1.2

Instalaiile navelor petroliere - operarea cu marfa.

Ritm de studiu recomandat: 100 min.

Cuprins

Proprietile produselor petroliere.

Caracterisiticile navelor tanc petrolier.

Instalaia de marf la navele petroliere.

Determinarea nivelului de marf la navele petroliere.

Instalaia de nclzire a mrfurilor petroliere.

OBIECTIVELE UNITII DE STUDIU 1.2

- explicarea argumentat a caracteristicilor i proprietilor produselor petroliere;

- explicarea argumentat a caracteristicilor navelor tanc petrolier;

- caracterizarea problematicii asociate inflamabilitatii amestecurilor de tip LNG;

- identificarea corect a elementelor componente i explicarea precis a principiilor de

funcionare i de exploatare ale sistemelor i echipamentelor.

1.2.1 Proprietile produselor petroliere

Toate ieiurile si produsele petroliere obinuite sunt amestecuri cu o gam larg de

compui cu hidrocarbon (ex. compui chimici de hidrogen i carbon), prezente ntr-o

varietate mare de tipuri si sortimente aflate n toate strile de agregare (lichid, gazoas i

solid). Petrolul (petroleum) este noiunea generic, unanim acceptat, care include ieiul si

oricare alt produs petrolier lichid de hidrocarburi derivat din iei. Petrolul brut (crude oil)

nseamn petrol nerafinat, aa cum se afla el in momentul extragerii dintr-un put petrolier.

Produsul alb (white oil) este reprezentat de produsul petrolier foarte rafinat, practic fara

culoare daca nu i se incorporeaza colorant. Produs negru (black oil) este produsul petrolier

care conine un procent ridicat de impuriti solide. Din punctul de vedere al polurii,

eveniment nedorit dar posibil, ntlnim petrol nepersistent (nonpersistent oil) care este

produsul petrolier rafinat, care deversat se evapora rapid la suprafata apei i petrolul

persistent (persistent oil) reprezentat de produsele petroliere care nu se evapor usor la

deversare. Referitor la pericolul de inflamabilitate ntlnim petrol nevolatil (nonvolatile oil)

care este produsul petrolier care are punctul de aprindere la o temperatura mai mare sau egala

cu 60C (140F) i petrolul volatil (volatile oil) al crui punct de aprindere corespunde unei

temperaturi mai mici sau egale cu 60C (140F).

Proprietile fizice ale petrolului

n cele ce urmeaz vom prezenta doar acele proprieti fizice care influeneaz

transportul pe mare, operaiunile de transbord, depozitare i distribuie:

a) Densitatea

Reprezint masa unitii de volum determinat n vid, dat de relaia: vm / .


14

Densitatea furnizeaz urmtoarele informaii asupra calitii petrolului: puterea

caloric, proprietile de ardere, curgerea prin reeaua de tubulaturi de la nav sau din

terminalul portuar specializat, etc. n practic sunt folosite mai multe mrimi fizice derivate.

Greutatea specific , g , unde g este acceleraia gravitaional.

Densitatea relativ d, reprezint raportul dintre densitatea produsului i densitatea

unui produs de referin (etalon) aflat ntr-o anumit stare de presiune i temperatur. Ca

produs etalon s-a luat apa distilat n vid la presiunea de 1,0132 barri (760 mm Hg) i

temperatura de 150C.

Densitatea n grade API (American Petroleum Institute, d API) este o mrime

adimensional, care permite compararea produselor petroliere prin intermediul relaiei:

5,1315,141

)(15

d

APId

Este utilizat n calculele i documentele prezente n activitatea de transport naval.

b) Vscozitatea

Este proprietatea fluidelor de a opune rezisten la curgere, ca rezultat al interaciunii

mecanice dintre particulele constituente. Vscozitatea poate fi sub diverse forme: vscozitatea

dinamic ( , Ns/m2), vscozitatea cinematic (, m2/s), vscozitatea produselor petroliere

lichide exprimat n uniti convenionale (grade Engler, secunde Redwood, etc).

c) Puncte de temperatur

Punctele de temperatur sunt utilizate pentru caracterizarea produselor petroliere n

raport cu procesul de organizare a operaiunilor navale i portuare n condiii de siguran.

Punctul de de inflamabilitate (Flash Point) reprezint temperatura la care trebuie

nclzit petrolul pentru a degaja suficieni vapori, care, mpreun cu aerul de la suprafaa sa s

formeze un amestec inflamabil. Este temperatura cea mai joas, la presiune atmosferic, la

care vaporii degajati din masa produsului respectiv n amestec cu aerul din atmosfera se

aprind pentru prima data in contact cu o flacara deschisa.

Cunoasterea acestei caracteristici prezinta importanta pentru prevenirea incendiilor pe

timpul operarii, depozitarii, transportului sau utilizarii unui produs petrolier. Pentru motorine

FP (5565)C.

Punctul de ardere (Fire Point) este temperatura la care un amestec inflamabil, odat

aprins continu s ard. La punctul de ardere, amestecul inflamabil se afl la o temperatur

situat cu aproximativ 30C (5,40F) deasupra punctului de aprindere.

Punctul de congelare (Freezing Point)

Reprezint temperatura la care un produs petrolier nceteaz s mai curg i ofer

informaii asupra comportrii ieiului n timpul transportului i depozitrii.

d) Puncte de presiune

Presiunea real de vapori (True Vapour Pressure) este presiunea absoluta exercitata

de gazele produse prin evaporare din masa lichidului la atingerea starii de echilibru intre faza

lichida si faza gazoasa a produsului respectiv. La o anumita stare un produs petrolier creeaza

si elibereaza gaze, la o alta stare apare tendinta ca o parte din vapori sa se redizolve in masa


15

lichidului de provenienta. Pentru un produs pur TVP depinde numai de temperatura acestuia,

pentru un amestec de doua sau mai multe produse TVP depinde atat de temperatura cat si de

volumul spatiului in care se produce vaporizarea.

Presiunea de vapori Reid (Reid Vapour Pressure) este o caracteristica stabilita in

maniera standard cu aparatul ce poarta acelasi nume. Aparatul se compune din doi recipienti

care se pot asambla etans si ale caror volume sunt in raport 1 la 4. Recipientul superior este in

legatura cu un manometru. In recipientul inferior se introduce proba de produs petrolier. Dupa

asamblare, cei doi recipienti se introduc intr-un vas care contine apa cu temperatura constanta

de 100F (37,8C) si se tine 20 min. Presiunea citita la manometru reprezinta RVP.

Proprietile chimice ale petrolului

Proprietile chimice ale produselor petroliere depind de compoziia lor chimic,

principalii compui ai petrolului brut fiind: hidrocarburile (parafinice, naftenice, aromatice),

compuii cu oxigenul (acizi naftenici, acizi grai, fenoli), compuii cu sulful, compuii

policiclici cu oxigenul i azotul, substane minerale (impuritile mecanice, compui organici

ai diferitelor metale). n stare naturala petrolul este un lichid de culoare cafeniu-verzui spre

negru si are o densitate la 15C cuprinsa intre 0,800,95. Un titei tipic contine 85%C, 13%

H2, restul de 2% fiind format din combinatii ale O2, N si S cu C si H precum si diverse metale

printre care Vn, Ni, Na, K.

Culoarea, criteriu de apreciere comercial, depinde de gradul de rafinare, de

impurificarea cu alt produs sau se adauga pentru a marca un anumit grad de toxicitate;

Continutul de ap ne arat c produsele petroliere conin apa in cantitati variabile, fie

dizolvata fie in suspensie sau sub forma de emulsii mai mult sau mai putin stabile,

determinarea se poate face prin metode fizico-chimice calitative sau cantitative;

Impuritile mecanice se gasesc in cantitati mici si provin din materialele folosite in

procesul de fabricare insuficient filtrate, din adaosurile unor compusi cu continut ridicat de

impuritati, din impuritatile existente in tancurile de depozitare (nisip, rugina) sau chiar din

praful atmosferic. Acestea se pot ntnii i ntr-o form mai fin, ca particule solide aflate in

suspensie n masa petrolului care pe timpul transportului se depoziteaza pe suprafetele

orizontale sau inclinate din tancuri contribuind la formarea sedimentelor in acestea.

Reziduurile de marfa (cargo residues) sunt resturi de nisip, parafina, , gudroane etc

ramase in tancurile de marfa dupa descarcarea petrolului.

Tem pentru studiu 1.2.1: Identificai, cu ajutorul resurselor Internet, proprietile

fizice i chimice, prezentate la punctul 1.2.1, pentru urmtoarele tipuri de iei (crude oil):

Arabian Super Light, Bonny Light.

1.2.2 Caracterisiticile navelor tanc petrolier

Prin nav tanc petrolier nelegem nava construit sau adaptat pentru transportul de

hidrocarburi lichide n vrac (n practic, de multe ori navele care transport produse chimice

full/partial loading sunt asimilate tancurilor petroliere). Clasificarea navelor de tip tanc

petrolier constituie un demers interesant, dinamismul acestui sector maritim conducnd la


16

concluzii interesante. n funcie de deplasamentul tancurillor petroliere, literatura de

specialitate le mparte n urmtoarele categorii: Handysize (10.000 - 60.000 tdw); Panamax

(60.000 dwt - 79.999 dwt); Aframax (80.000 dwt -119,999 dwt); Suezmax (120.000 dwt -

199.999 dwt); VLCC (200.000 dwt 320.000 dwt); ULCC (mai mari de 320.000 dwt).

Din aceeai perspectiv piaa navlurilor clasific tancurile petroliere n urmtoarele

grupe: tancuri de interes general (General Purpose Tankers - GPT, pn la 24.999 tdw);

tancuri de capacitate medie (Medium Range Tankers, MRT, de la 25000 pn la 49.999

tdw); Long Range 1 (LR1) cu deplasamente cuprinse ntre 45.000 i 79.999 tdw;

Long Range 2 (LR2) cu deplasamente cuprinse ntre 80.000 i 159999 tdw; Very Large

Crude Carriers (VLCC) cu deplasamente cuprinse ntre 160.000 i 320.000 tdw; Ultra Large

Crude Carier (ULCC) cu deplasamente de peste 320.000 tdw

n cazul tancurilor, care transport produse albe, capacitatea lor de transport este sub

50.000 tdw. Tancurile de marf sunt protejate cu vopsea epoxidic iar sistemul de pompare

este deosebit de complex ntruct numrul de sorturi de marf, care se pot manevra simultan,

este mare (de la 3-4 sorturi, pn la 10-12). Tancurile de tip LRT1 i LRT2 pot transporta

produse albe si/sau negre, dar si iei iar navele de tip VLCC i ULCC se folosesc exclusiv

pentru transportul ieiului.

n numeroase referine bibliografice, n cadrul acestei clase de nave, sunt ntlnite i

cele pentru transport combinat (combination carrier). Termenul se refer la nave de

construcie special, cu dubl folosin, cu ajutorul crora s-a rezolvat problema navlului de

napoiere i n acelai timp s-a redus la minimum perioada de navigaie n balast (ntr-un

voiaj nava transport minereu sau crbune respectiv petrol n voiajul de napoiere). ntruct

minereurile sau crbunii sunt ncrcai n vrac, aceste nave au primit i denumirea de

vrachiere combinate.

Petrolierul combinat pentru minereu-petrol (oil ore carrier) sau nava de tip O/O este

nava amenajat s transporte n compartimentele centrale minereu. Aceste compartimente au

dublu fund, au gurile de ncrcare mari i sunt dotate cu capace metalice iar pereii laterali

sunt n pant ca s se asigure autorujarea. Petrolul este transportat n tancurile laterale, care

sunt prevzute cu tubulatura de marf specific navelor petroliere.

Petrolierul combinat pentru mrfuri n vrac-petrol (bulk oil carrier) sau nava de tip

OBO este una dintre cele mai perfecionate nave specializate, putnd transporta la capacitate

total (numai n magaziile centrale) fie petrol, fie mrfuri solide n vrac (minereuri, crbuni,

fosfai). La acest tip de nav tancurile laterale mai nguste sunt folosite numai pentru balast

iar magaziile sau tancurile centrale sunt mai mari i au dublu fund prin care trec tubulaturile

de ncrcare/descrcare a petrolului. Sistemul de balastare este complet independent de

tubulatura de marf, n cazul cnd este necesar s se balasteze una sau mai multe magazii

centrale, se utilizeaz tubulatura de petrol.

n aceeai clas a tancurilor petroliere se evideniaz i tancurile petroliere costiere

sau de cabotaj, care au capaciti de transport pn la 5000 tdw. Indiferent de tipul navei, de

tipul mrfii transportate, soluiile constructive actuale din acest domeniu trebuie s in cont

de o serie de reglementri impuse de conveniile internaionale n domeniu (SOLAS,

MARPOL, ISGOTT, etc). n raport cu activitile de operare cu marfa i balastul, cu nivelul

de risc existent la bord, o nav tanc petrolier poate fi mprit n 3 seciuni (zone).


17

Seciunea prova este destinat asigurarii unor servicii necesare navei i navigaiei.

Aceast zon include tancul de coliziune prova, delimitat n pupa de un perete transversal

etan de construcie i rezisten special. napoia acestui perete se gsesc tancurile de bunker

i apoi un coferdam pe toat limea navei de la chil pn la puntea principal.

Imediat sub puntea teug se gsesc: spaii de depozitare, compartimentul pompelor de

transfer bunker si puurile lanurilor, iar deasupra vinciurile de manevr i de ancorare.

Fig. 1.2.1 Zonele de exploatare la un tanc petrolier: 1 - sisteme de asigurare a serviciilor de navigaie i a

serviciilor proprii navei; 2 - pomp de marf; 3 - sistemul de nclzire a mrfii; 4 - pomp de ballast; 5 - sistemul

de tubulaturi pentru marf; 6 - centrala hidraulic; 7- sistemul de control al operrii cu marfa i balastul.

Seciunea centru are dimensiunile cele mai mari i include zona tancurilor de marf. n

funcie de destinaia navei spaiul include tancurile de marf i tancurile de balast.

n zona pupa a acestei sectiuni se gsete compartimentul pompelor de marf (cargo

pumps room), compartiment din structura navei, adiacent compartimentului maini. n acest

compartiment sunt amplasate pompele de marf, pompele de strip i pompele de balast.

Tancurile de reziduuri (slop tanks) amplasate n imediata vecintate a

compartimentului pompelor de marf sunt destinate colectrii reziduurilor de marf sau

reziduurilor rezultate n urma procesului de splare a tancurilor de marf. n cadrul

operaiunilor cu slop-ul termenul fund de ap (water bottom) desemneaz nlimea apei

rezulate prin decantare ntr-un tanc slop. Pentru prevenirea polurii mediului marin la

debalastarea tancurilor de balast curat, la eliminarea apei din tancurile de slop sau a apei din

santina comparimentului maini i din compartimentul pompelor, se prevede un sistem de

separare prin filtrare, care este prevzut cu un echipament de monitorizare pentru petrolul

deversat (Oil Discharge Monitor). Acesta asigur msurarea si nregistrarea concentraiei de

hidrocarburi (exprimat n ppm) n apa refulat peste bord.

Seciunea pupa este separat de seciunea centru printr-un perete transversal etan i

este destinata compartimentului maini. Deasupra CM se afl castelul, iar in pupa tancul de

coliziune pupa destinat balastului sau rezervei de ap tehnic.

n funcie de destinaia navei, de sortul de marf ambarcat dar i de condiiile specifice

rutei de navigaie echipamentele navelor petroliere (Tankerships' Equipment) pot fi sintetizate

n urmtoarele:


18

1. Instalaia de marf (Cargo Handling System) compus din: manifold, valvule,

tubulaturi, pompe, sorburi, tancuri.

2. Instalaia de gaz inert (Inert Gas System) compus din: sursa de gaz inert, valvula

de izolare, epuratorul de gaze (scrubber), separator de picturi, usctor, armturi de intrare-

ieire, ventilatoare, valvul regulatoare de presiune, nchiztorul hidraulic (supapa

hidraulic), valvul de sens unic, valvul de izolaie, supap de presiune/vacuum, tubulaturi,

valvule de izolare pe fiecare tanc, mast riser.

3. Instalaia de splare a tancurilor (Tank Cleaning System) compus din: pompe,

tubulaturi, valvule, maini de splat (care pot fi fixe sau portabile).

4. Instalaia de ventilare tancuri (Tanks' Ventilation System).

5. Tancuri de balast separat (SBT-Segregated Ballast Tanks) sau dedicate (DCBT-

Dedicated Clean Ballast Tanks).

6. Instalatia pentru manevra liniilor (furtunelor) de marf (Cargo Hoses Handling

System) reprezentate de cranice sau bigi.

7. Instalatia de monitorizare a deversrilor de hidrocarburi (Oil Discharging

Monitoring Equipment).

8. Sisteme de siguran pentru eliminarea suprapresiunii sau vidului din

cargotancuri: Pressure /Vacuum valves.

9. Sistemul de msurare automat a cantitii de marf (Automatic Gauging System).

n cele ce urmeaz, pentru o parte din sistemele evideniate mai sus, vom prezentra

cteva aspecte, care s vin n sprijinul cititorului, n demersul acestuia de informare

general despre acest domeniu al transportului maritim. Evident c o abordare n detaliu a

problematicii instalaiilor navale specifice tancurilor petroliere va nseamna direcionarea

profund a studiului i consultarea temeinic a mai multor surse bibliografice (o parte din ele

fiind recomandate la sfritul acestei uniti de studiu).

Tem pentru studiu 1.2.2: Referitor la operarea tancurilor petroliere explicitai

urmtorii termeni Ship To Shore Information Exchange Cargo Layout, Cargo Layout,

Preparing the Ship for Loading, Retention Oil on Board.

1.2.3 Instalaia de marf la navele petroliere

Specificul mrfii transportate, n cazul navelor petroliere, impune existena unor

instalaii de bord adecvate pentru ncrcarea - descrcarea mrfii, evacuarea din tancuri a

gazelor, curirea i splarea tancurilor, nclzirea mrfurilor vscoase, msurarea nivelului n

tancuri, etc. Dintre condiiile specifice impuse instalaiilor caracteristice navelor petroliere se

menioneaz: vehicularea rapid a mrfii la ncrcare i descrcare, prevenirea incendiilor i a

polurii apei de mare, vehicularea rapid a mrfii la ncrcare i descrcare, prevenirea

degradrii mrfii transportate.

Datorit vscozitii apreciabile a produselor petroliere grele, n tubulaturile de

transport rezult pante hidraulice mari. nlimea de aspiraie de (56) m CA a pompelor de

marf corespunde unor lungimi relativ mici de tubulatur de aspiraie. Petrolul se ambarc cu

ajutorul pompelor instalate pe uscat, la danele petroliere i se debarc cu sistemul de pompare


19

propriu navei. Instalaia de marf asigur distribuirea la bord a mrfii, prin intermediul firelor

de ncrcare, cu mijloacele danelor la ncrcare, i cu mijloacele bordului la descrcarea

mrfii n portul de destinaie.

Sistemul de tubulaturi

Sistemul de tubulaturi este format din tubulatura magistral, care deservete un

tronson i o tubulatur secundar, care deservete un cargotanc sau o serie de cargotancuri

aflate n aceeai seciune transversal, fig. 1.2.2. Exist dou sisteme de tubulaturi larg

rspndite la navele petroliere:

a) Sistemul circular (circular line sau ring main) care const dintr-o magistral

circular pe fundul spaiului de ncrcare, conectat la tubulaturile din camera pompelor i la

manifoldul de pe punte. Magistrala inelar are ramificaii transversale cu sorburi n fiecare

tanc de marf.

Fig. 1.2.2 Instalaia de marf la tancurile petroliere

a) Sistemul direct (direct line sau block arrangement) n care fiecare tronson este

deservit de o singur magistral conectat cu manifoldul i cu camera pompelor, avnd

ramificaii transversale n fiecare tanc din grupul care formeaz tronsonul, fig. 4.2.2 b. Acest

sistem de tubulaturi poate s asigure n acelai timp i o linie de ncrcare unic pentru toate

tronsoanele. Tubulatura de refulare a sistemului de pompare este conectat pe puntea

principal prin liniile individuale la manifoldul montat la centrul navei. Fiecare linie a

manifoldului este prevzut cu cte o gur de conectare n fiecare bord astfel nct ncrcarea

mrfii se face prin intermediul conexiunii liniei de siguran cu liniile cargonacurilor.

Armturile navale

Formarea liniilor de ncrcare/descrcare i controlul stadiului operaiunilor cu marfa

sunt asigurate de o serie de valvule dispuse de-a lungul sistemului de tubulatur de la

manifold pn la cargotancuri. Aceste valvule sunt acionate de pe punte manual sau hidraulic

din camera de ncrcare. Rolul principal al acestor valvule este de a deschide/nchide un fir de

ncrcare/descrcare i de a separa circulaia lichidelor pe tancuri sau tronsoane. Pentru a se

uura recunoaterea valvulelor, ele sunt piturate n anumite culori.

Sistemul de pompare

Descrcarea tancurilor petroliere se realizeaz cu sistemul de pompare propriu navei,

ntruct ncrcarea se realizeaz cu terminalul. n cadrul lanului de operare rolul principal l


20

au pompele de marf amplasate, conform celor precizate n cadrul punctului 1.2.2, ntr-un

compartiment special, camera pompelor.

Variantele navalizate de generatoare hidraulice permit ncadrarea pompelor de marf

din sistemul de ncrcare de la tancurile petroliere n mai multe categorii.

Pompele cu piston sunt acionate cu abur i folosite ca pompe de stripping. Pompele

centrifuge sunt acionate de turbinele cu abur, de motoarele diesel sau de motoare electrice.

Cu toate c sunt foarte eficiente i rapide i nu necesit o ntreinere pretenioas au

dezavantajul c nu pot descrca reziduurile de marf (stripping). Acestea au sarcini de

(80140) m CA iar puterea necear de antrenare reprezint (2530) % din puterea mainilor

principale de propulsie. La navele care transport lubrifiani sau uleiurilor vegetale sunt

utilizate pompele elicoidale, care sunt cu autoamorsare i au o funcionare lin, fr vibraii.

ntruct timpul de debarcare a mrfii este limitat superior la (1020 ore) debitul

instalaiei de marf, reprezint ntre 10 i 15% din ncrctura util a navei, putnd ajunge la

debite individuale pentru pompelor de marf de ordinul miilor de metrii cubi pe or. Pentru

fiecare sort de marf se folosesc tubulaturi proprii, ale cror diametre sunt (0,30,5) m, dar

care pot ajunge i la (0,7- 1) m.

Sistemul de stripuire

Problema cea mai delicat n procesul de exploatare al unei instalaii de marf

corespunde situaiei n care se aspir cantitile de lichid de pe fundul cargotancurilor. Pe de

alt parte, vscozitatea ridicat a mrfurilor constituie un impediment major n curgerea

uniform a lichidului n tubulatura de aspiraie. n plus, forma i elementele structurale ale

fundului cargotancurilor complic i mai mult operaiunea de golire i uscare.

Fig. 1.2.3 Instalaia de stripping cu degazor: 1, 2- sorb; 3 - degazor; 4 - pompa de curire; 5, 6, 7, 8 - armturi

teleacionate; 9 armtur pentru evacuarea gazelor.

n acest fel dac i nivelul lichidului din cargotanc scade pn la valori mai mici de

1m, n tubulatura de aspiraie poate s ptrund aer, fapt care conduce la dezamorsarea

pompelor de marf. Aceste condiii impun cuplarea instalaiei de curire (sistemul de

stripuire - stripping).

Instalaiile de curire sunt prevzute cu sisteme de dezaerare, n care este inclus i un

degazor 3, fig. 1.2.3. La descrcare sunt deschise armturile teleacionate 6 i 8, pompa

aspirnd prin sorbul 2. La reducerea presiunii pe ramura de aspiraie datorit scderii nivelului

n tancuri, armtura 6 se nchide i se deschide armtura 5, care pune n comunicaie pompa 4

cu sorbul mic 1. Concomitent pompa i micoreaz automat turaia, pentru a-i reduce debitul

la (1025)% din cel nominal. Pe msur ce apare aer n tubulatura de aspiraie, acesta este

colectat n degazorul 3. La scderea nivelului n degazor datorit acumulrii de gaze, pentru


21

ca pompa s nu se dezamorseze, se nchide automat armtura 8 i se deschide automat

armtura 7, pompa refulnd n degazor, n care presiunea devine mai mare dect presiunea

atmosferic. Armtura cu arc 9 se deschide, gazele sunt evacuate n atmosfer, iar nivelul

lichidului n degazor crete pn la valoarea nominal. La creterea nivelului armtura 7 se

nchide automat, fiind comandat de un traductor de nivel care nu este reprezentat n schem

i totodat se deschide armtura 8, prin care ieiul este refulat la mal.

Schema instalaiei de marf cu conducte liniare (pentru mai multe sorturi de marf)

n cazul instalaiei de marf de la un Product Tanker schema funcional este

prezentat n fig. 1.2.4. Dispunerea tancurilor i pompelor de marf permite operarea

simultan a mai multor sorturi de marf.

Fig. 1.2.4 Schema instalaiei de marf cu conducte liniare (mai multe sorturi de marf) : 1- tubulatura

instalaiei de curaire (stripping); 2 - pompele de marf; 3-pompele de curire; 4- conductele verticale dintre

compartimentul pompelor de marf i magistralele de punte; 5 - filtru; 6 - conducte flexibile; 7 - armturi de

sertar; 8 - tubulatur de punte separat pentru fiecare sort de marf; 9 - cuplaje rapide pentru fixarea conductelor

flexibile; 10 - tubulatura instalaiei de marf ; 11 - conducte de umplere; 12 - racorduri de aspiraie ale instalaiei

de marf cu armturi cu sertar teleacionate; 13 - racorduri de aspiraie al instalaiei de curaire cu armturi cu

sertar teleacionate.

Schema instalaiei de marf cu conducte liniare (pentru un singur sorti de marf)

Pentru o nav de tip Crude Oil, instalaia de marf, reprezentat n fig. 4.2.5 asigur

operarea unui singur sort de marf, ieiul brut.

Tem pentru studiu 1.2.3: Explicai modul de funcionare al instalaiilor de marf

reprezentate n fig. 1.2.4 i fig. 1.2.5.


22

Fig. 1.2.5 Schema instalaiei de marf cu conducte liniare (pentru un singur sort de marf) : CP1CP4 - pompe de marf; V- sistemul de vacuum pentru operaia de

stripping; COW - la sistemul de splare cu iei; Slop - la tancurile de slop; Strip - operaiunea de stripping.


23

1.2.4 Determinarea nivelului de marf la navele petroliere

Tancurile navelor petroliere sunt compartimente etane, a cror capacitate este

etalonat. Cantitatea de lichid coninut ntr-un tanc de marf poate fi dat fie ca volum, fie ca

greutate. n transporturile navale specializate unitile principale de msur ale greutii sunt

tona metric i tona lung. n tabelul nr 1 din ASTM-IP sunt date relaiile dintre toate unitile

de volum i cele de greutate.

Problema dificil este calibrarea tancurilor de marf, adic determinarea volumului

acestor tancuri, dintre care unele conin, n interior, elemente structurale (grinzi, coaste,

guseuri, cureni, stringheri) i accesorii (tubulaturi de diferite diametre). antierul constructor

ntocmete table de calibraj, n care volumul fiecrui tanc este exprimat n metri cubi sau n

picioare cubice pentru fiecare centimetru de sond sau ulaj.

Cantitatea de marf existent ntr-un tanc se poate determina n orice moment prin

metoda ulajelor sau a sondelor, cu ajutorul indicatoarelor de nivel i a tablelor de calibraj,

inndu-se cont de densitatea relativ (greutatea specifica) a lichidului. Ulajul tancului este

definit ca nlimea spaiului neumplut al tancului de marf, msurat de la un punct de

referin pe punte sau la gura tancului pn la nivelul lichidului din tanc iar sonda tancului

este nlimea aceluiai nivel msurat ns de la fundul tancului, fig. 1.2.6.

Fig. 1.2.6 Ulaj i sond la un tanc de marf: 1- tubul de ulaj sau gura tancului; 2 - reperul de referin al

ulajelor; 3 - nivelul lichidului din tanc; U - ulaj; S - sond.

Indicatoarele de nivel sunt montate le cargotancuri, la tancurile de stocaj de pe punte i

la sistemele de relichefiere a gazelor. Pentru a preveni supraumplerea tancurilor i scurgerea

mrfii pe punte i/sau suprapresiunea cargotancurilor indicatoarele se conecteaz la alarmele

de nivel maxim. La pompele de marf submersibile sistemul de oprire, corespunztor

nivelului minim de marf n tanc, declaneaz i previne funcionare pompei cu vaporii de

marf i intrarea acesteia n cavitaie.

La indicatoarele de nivel cu flotor, flotorul se poate deplasa n plan vertical n

interiorul tancului odat cu creterea sau cu scderea nivelului de lichid. O band metalic

gradat este conectat la flotor i la un mecanism de acionare pentru citirea de la distan.

Indicatoarele de nivel cu presiune diferenial sunt instrumente nemecanice care funcioneaza

pe baza diferenei de presiune dintre lichid i vapori. Indicatoare de nivel cu tub alunector

si cu tub fix sunt specifice cargotancurilor de tip recipient sub presiune. Tuburile care trec prin

nveliul tancului sunt prevzute la capete cu valvule care, atunci cnd sunt deschise, permit

scurgerea unei cantiti reduse de marf. n practic sunt folosite trei tipuri de indicatoare:


24

indicatoare cu tub fix, care arata c lichidul a atins un anumit nivel; indicatoare cu tub

calibrat, care poate fi ridicat sau coborat pe vertical printr-o presetup pentru determinarea

nivelului de lichid; indicatoare cu tub curb montat n partea inferioar a cargotancului

cilindric. Nivelul de lichid este indicat pe o scara circular aflat pe cargotanc.

Chiar dac aceste instrumente de msur au o constructie foarte simpl, sunt uor de

folosit i necesit ntreinere minim, n timpul utilizrii acestora sunt necesare o serie de

msuri de precauie (echipament de protecie, eliminarea surselor cu flacr deschis, etc.).

Indicatoarele de nivel ultrasonice funcioneaz pe principiul sondei ultrason, undele

fiind emise de un emitor, amplasat pe plafonul cargotancului iar utilizatorul determin

timpul necesar pentru recepionarea semnalului reflectat. n exploatare se acord atenie

ntreinerii emitoarelor i receptoarelor i calibrrii acestora.

Calculul cantitii de marf ncrcate prin metoda ulajelor i cargoplanul final

Pentru calculul cantitii de marf prin metoda ulajelor trebuie determinate densitatea

relativ i volumul ocupat de marf.

Densitatea relativ a mrfii ncrcate, corespunde temperaturii standard de +15C

(60F) i se primete de la terminal ntruct temperatura mrfii din cargotancuri este diferit

de valoarea standard, cantitatea de marf se poate calcula fie prin corectarea densitii relative

standard pentru diferena de temperatur sau prin reducerea volumului la valoarea standard.

Atunci cnd se folosete metoda corectrii densitii standard, cantitatea de marf se

determin ca produs dintre densitatea relativ corectat i volumul ocupat de marf (care este

diferit de volumul standard).

Dac pentru calcul se folosete metoda reducerii volumului, cantitatea de marf se afl

din produsul dintre densitatea relativ la temperatura standard i volumul corectat.

De regul cantitatea de marf calculat prin cele dou metode poate s aib valori

diferite. Prin urmare, att la ncrcare ct i la descrcare se recomand utilizarea aceleai

metode de calcul.

Pentru calculul cantitii de marf prin metoda corectrii densitii relative standard n

funcie de diferena de temperatur se recomand urmtorul algoritm:

1. Se citesc ulajele la fiecare tanc;

2. Se corecteaz ulajele funcie de asiet i canarisire;

3. n funcie de ulajul corectat, din tablele de calibraj se scoate volumul ocupat de

marf;

4. Cu ajutorul termometrelor cu bulb se msoar temperatura mrfii din fiecare tanc;

5. Din tabelele factorilor de corecie se identific factorul de corecie al densitii

relative pentru 1C sau 1F;

6. Se calculeaz diferena de temperatur t dintre temperatura standard 0t i

temperatura msurat n cargotancuri t : ttt 0

7. Se calculeaz corecia densitii relative pentru diferena de temperatur, df :

tkfd

8. Se calculeaz densitatea relativ a mrfii corectat, , pentru diferena de

temperatur t : df 0


25

unde 0 este densitatea relativ standard a mrfii.

9. Se calculeaz cantitatea de marf din fiecare cargotanc, fcnd produsul dintre

volum i densitatea corectat: Vq

10. Se nsumeaz cantitile de marf din toate cargotancurile navei, obinndu-se

cantitatea total de marf ncrcat:

N

i

iqQ1

n practic ulajele obinute printr-una din metodele artate mai sus trebuie corectate

pentru nclinrile transversale i longitudinale ale navei. Coreciile respective se determin cu

ajutorul unor table care se gsesc n prefaa tablelor de calibrare a tancurilor de marf

(calibration table of cargo oil tank). n tabl se intr cu asieta T i cu unghiul de band i se

scoate corecia care trebuie aplicat ulajelor.

Coninutul i folosirea tablelor A.S.T.M.-I.P.

Tabelele A.S.T.M.- I.P. au fost elaborate de ctre Institute of Petroleum din Marea

Britanie i sunt folosite pentru msurarea cantitii de petrol ncrcate la bordul navelor

petroliere. Cu ajutorul acestor tabele, cantitatea de marf poate fi determinat n uniti

metrice, britanice sau americane, indiferent de originea i destinaia petrolului ncrcat.

Pentru determinarea cantitii de marf se pleac fie de la densitatea lichidului fie de la

densitatea relativ a acestuia sau de la greutatea API (American Petroleum Institute). Cu

ajutorul Tablelor A.S.T.M.-I.P. se pot face transformri ntre diversele uniti de msur,

volumice sau de greutate, n valori standard, innd cont c temperatura msurat reprezint

valoarea determinat cu ajutorul unui termometru special, a temperaturii petrolului existent n

cargotancurile navei, iar volumul standard este determinat la valoarea temperaturii standard.

Tabla ASTM-IP Coninutul tablei ASTM-IP

Tabla 1 Relaiile de conversie a unitilor de msur ntre ele.

Tabla 2 Relaiile de conversie a temperaturii din grade Celsius n grade

Fahrenheit.

Tablele 3, 21, 51 Determinarea valorilor standard ale densitii relative, a densitii i a

greutii API (corespunztor temperaturii standard de 60F/15C).

Tablele 5, 23, 53, 33 Reducerea densitii specifice, a densitii i greutii API msurate,

la valoarea standard, n funcie de temperatura din fiecare tanc.

Tablele 6 i 25 Determinarea factorilor de reducere a volumului la valoarea standard, n funcie de valoarea msurat i densitatea relativ standard sau greutatea API standard.

Tem pentru studiu 1.2.4: Cu ajutorul resurselor Internet, explicai termenul Closed

Gauging System (Closed Ullaging).

1.2.5 Instalaia de nclzire a mrfurilor petroliere

Petrolierele care transport marf cu vscozitate ridicat i implicit cu temperatur

ridicat de congelare sunt dotate cu instalaii de nclzire a mrfii, care reduc vscozitatea i

uureaz procesul de aspiraie la decrcarea navei. Aceste instalaii au suprafee schimbtoare

de cldur sub form de serpentine, executate din evi netede, prin care circul abur saturat cu


26

presiunea maxim de 10 bari, produs n cldrile navei. Magistrala prin care circul aburul de

nclzire se ntinde pe puntea navei, de-a lungul zonei de marf, unde, din loc n loc, sunt

prevzute manifolduri, pentru colectarea aburului de retur de la fiecare tanc n parte. Fiecare

cargotanc este prevzut cu o valvul de introducie i o valvul de evacuare capabile s

opreasc sau s reduc, dup caz, intrarea aburului n serpentinele de nclzire montate n

cargotancuri.

Serpentinele de nclzire sunt dispuse, n general, pe fundul cargotancurilor, la o

distan de 150-450 mm fa de bordajul fundului. n exploatare n tancurile laterale,

serpentinele sunt extinse pn n zona gurnei, pe vertical. Atunci cnd aburul trece prin

serpentine, petrolul aflat n vecintatea acestora se nclzete rapid, ridicndu-se uor ctre

suprafaa lichidului iar locul acestuia este luat de petrolul rece care la rndul su este nclzit,

producnd n acest fel un sistem de circulaie a petrolului n tanc. ntruct tancurile laterale

sunt mai expuse la rcire dect cele centrale, n primele trebuie introdus o cantitate de abur

mai mare. De regul serpentinele sunt confecionate din tubulaturi din font sau oeluri aliate,

pentru a rezista la aciunea coroziv a fraciunilor mai uoare ale ieiului.

Temperatura de nclzire a petrolului trebuie s fie cu cel puin 15C sub punctul de

inflamabilitate, valoarea ei alegndu-se astfel nct marfa s nu fie degradat prin nclzire.

Din acest motiv pcura se nclzete pn la (6070)C, n timp ce diversele tipuri de petrol

brut, dei sunt mai vscoase, se nclzesc numai pn la (2025)C. La transportul

produselor petroliere uoare, cu punct de inflamabilitate sczut, pentru evitarea pericolului de

incendiu, instalaia de nclzire a mrfii se decupleaz. Produsele petroliere vscoase se

ambarc gata nclzite. La curse ndelungate i n anotimpul friguros ele sunt nclzite pe

perioada ntregii curse, iar pentru a mpiedica formarea unui strat ntrit la partea superioar,

se procedeaz la amestecarea lor, prin transferul ntre tancurile aceleiai grupe. Marfa se

nclzete astfel nct s fie atins temperatura necesar pentru transfer cu cteva zeci de ore

nainte ca nava s ajung n portul de destinaie.

Tem pentru studiu 1.2.5: Constitui o List de control i msuri de siguran pentru

operaiunile de nclzire a ieiului la un tanc petrolier.

1.2.6 TESTE DE AUTOEVALUARE

1. Termenul Flash Point desemneaz:

a) cea mai ridicat temperatur la care un solid ncepe s se topeasc sau cea mai sczut

temperatur la care un lichid ncepe s se solidifice;

b) temperatura cea mai sczut la care un lichid (solid) produce suficieni vapori pentru a

forma un amestec de gaze combustibile situat la suprafaa lichidului;

c) temperatura cea mai ridicat la care un lichid (solid) produce suficieni vapori pentru a

forma un amestec de gaze combustibile situat la suprafaa lichidului;

d) cea mai ridicat temperatur la care un solid ncepe s se topeasc sau cea mai sczut

temperatur la care un lichid ncepe s se solidifice;


27

2. Pentru sistemul de pompare al unui tac petrolier afirmaia corect este:

a) pompele cu piston sunt acionate cu abur it folosite ca pompe de stripping; b) pompele

centrifuge au efiecien redus, necesit o ntreinere pretenioas dar au pot descrca

reziduurile de marf; c) pompele elicoidale sunt utilizate n sistemul de marf al navelor care

transport lubrifiani sau uleiurilor vegetale, nu sunt cu autoamorsare i au o funcionare cu

vibraii; d) toate rspunsurile sunt incorecte.

1.2.7 LUCRARE DE VERIFICARE

1. Pentru schema din figura de mai jos identificai elementele componente i precizai modul

de de funcionare.

Fig. 1.2.7 Sistemul de stripuire la o nav tanc petrolier.

1.2.8 RSPUNSURI LA TESTELE DE AUTOEVALUARE

1. B; 2. A.


28

1.2.9 BIBLIOGRAFIE

1. Armitage, P., 2009. Crude Oil Tanker Basics.Witherby Seamanship Limited. ISBN 10:

1905331630 / ISBN 13: 9781905331635.

2. Devanney, J., 2010. The Tankship Tromedy. The Impending Disasters in Tankers. Second

Edition. Section on early Class History re-written 2010-03. Sisyphus Beach, Tavernier,

Florida.

3. Hayler, W.B, Keever, J.M, 2003. American Merchant Seaman's Manual. Centerville, MD:

Cornell Maritime Press. ISBN 0-87033-549-9.

4. Ioni, I.C., Apostolache, J., 1986. Instalaii navale de bord, Construcie i exploatare.

Editura Tehnic, Bucureti, 1986.

5. ISGINTT, 2010. International Safety Guide for Inland Navigation Tank-barges and

Terminals. Chapter 33 Types of gas carriers. Central Commission for the Navigation of the

Rhine Oil Companies International Marine Forum, 2010.

6. ISGOTT. International Safety Guide for Oil Tankers and Terminals. Witherby & Co Ltd; 5

Pap/Cdr edition (January 2006). ISBN-10: 1856092917, ISBN-13: 978-1856092913, 420

pages.

7. McGeorge, H., D., 2002. Marine Auxilary Machinery. Elsevier Science, Linacre House,

Jordan Hill, Oxford OX2 8DP, Woburn, MA 01801-2041, ISBN 0 7506 4398 6.

8. Nicolae, F., 2012. Sisteme navale i portuare de operare.Terminale portuare specializate.

Editura Academiei Navale Mircea cel Btrn, Constana, 2012.

9. Nicolae, F., 2011. Instalaii navale i portuare de operare. Academia Naval Mircea cel

Batran, Constanta, curs disponibil pe platforma Elearning adl.anmb. 2010, 2011.

10. Nicolae, F., 2003. Maini i instalaii navale. Volumul 1. Editura Ex Ponto, Constanta

2003 ISBN: 9736442616 nr.ex: 20 cota: 15167.

11. Nicolae, F., 2002. Prevenirea polurii mediului marin, Editura Academiei Navale Mircea

cel Btrn, Constana, 2002.

12. Solly, C., 2011. Manual of Oil Tanker Operations. ISBN: 9781849270151

Brown, Son & Ferguson.

13. Solly, R., 2007. Tanker: The History and Development of Crude Oil Tankers. Chatham

Publishing. ISBN-10: 1861763042, ISBN-13: 978-1861763044.

Documents

UNITWIN_MMHPE_US_1_2