UNIVERSITATEA ―DUNĂREA DE JOS‖ GALAŢI FACULTATEA DE NAVE SPECIALIZAREA: SISTEME ŞI ECHIPAMENTE NAVALE
PROIECT INSTALAŢII DE BORD SI PUNTE
STUDENT: Ududui Laurentiu Grupa : 2132
ANUL UNIVERSITAR 2008– 2009
Sa se proiecteze instalatia de santina pentru nava port-container avand caracteristicile: L – lungimea navei -- 195.45 m Lpp-- lungimea intre perpendiculare—181.2 m B – lăţimea navei --26.8 m D – înălţimea navei --14.5 m Vs -- viteza --21.4Nd
Instalatia de santina Instalaţiile de balast-santină se utilizează pentru corectarea poziţiei centrului de masă al navei prin ambarcarea, transferarea şi evacuarea peste bord a balastului lichid, precum şi pentru evacuarea peste bord a apelor colectate în santină. Destinaţie şi cerinţe generale Instalaţiile de balast-santină sunt formate din circuite de balastare şi circuite de drenare, interdependente între ele, putând avea pompe comune şi porţiuni comune de conducte. Această grupare a două instalaţii diferite ca destinaţie este permisă de agentul de lucru comun, apa de mare şi de amplasarea ambelor instalaţii la nivelul fundului navei. Se obţine astfel utilizarea unui număr mai mic de pompe, tubulaturi de lungime mai redusă şi deci se reduc masa şi volumul instalaţiei. Cerinţele impuse instalaţiilor de balast-santină sunt: să asigure corectarea poziţiei centrului de masă a navei conform necesităţilor impuse de stabilitatea navei, în timp util; să dreneze sau să umple complet tancurile, sa dreneze casetele de santină şi coferdamurile, atât pentru nava cu asietă dreaptă, cât şi pentru înclinări îndelungate, transversală de maximum 15° şi longitudinală de maximum 5°; să funcţioneze astfel încât să fie excluse posibilitatea inundării arbitrare a navei, degradarea de către apă a mărfurilor sau pătrunderea apei în combustibil; să nu polueze acvatoriile cu apa amestecată cu reziduuri petroliere sau cu alte produse prevăzute în convenţiile internaţionale [39]; să corespundă cerinţelor impuse de registrele de clasificaţie la construirea navelor şi echipamentelor lor, în vederea prevenirii poluării cu hidrocarburi [71] ca şi regulilor internaţionale privind poluarea, ca de pildă MARPOL din 1973 cu protocolul din 1978; să dispună de mijloace de acţionare locală şi de la distanţă a pompelor, de aparate pentru măsurarea cantităţii de apă în locurile de colectare; să dispună de mijlocele de conducere a apei către locurile de colectare; să fie executate din materiale rezistente la acţiunea apei de mare; să aibă cât mai puţine armături de manevră şi fitinguri demontabile.
Instalaţii de santină
În cadrul funcţiei de drenaj asigură evacuarea peste bord a apei colectate în santină în condiţii normale de exploatare. Ea poate proveni din: scăpări prin presetupele armăturilor de închidere si a tubului etambou, purjarea sticlelor de nivel, condensarea pe bordaje a vaporilor de apă din aer, spălarea punţilor de sub linia de plutire şi stingerea incendiilor. În cadrul funcţiei de salvare, instalaţia de santină asigură evacuarea cantităţilor mari de apă pătrunsă în caz de gaură de apă. Navele la care probabilitatea producerii găurii de apă este mare (remorchere de port, spărgătoare de gheaţă, navele militare) dispun de instalaţii autonome de salvare, în afară de instalaţia de santină. Elementele componente ale instalaţiei de santină. Instalaţiile de santină se compun din următoarele părţi: - pompe; - tubulatura magistrală (principală); - ramificaţii; - armături; - separatoare. Pompele instalaţiei de santină sunt de tip centrifugal sau volumic. In cazul pompelor volumice sunt preferate variante de pompe cu piston verticale care au patru feţe de lucru. Pompele centrifuge trebuie să aibă posibilităţi de aspiraţie foarte bune şi, în plus, este necesar să fie autoamorsabile. Pompele volumice, prin însuşi principiul lor funcţional, au proprietăţi bune pe aspiraţie şi, de aceea, sunt preferate. Uneori, la instalaţia de santină se întâlnesc şi pompe manuale (la navele mici). Tubulatura magistrală este tubulatura principală a instalaţiei de santină. Se executa din oţel zincat şi are un diametru precizat de regulile de registru în funcţie de dimensiunile navei. Ramificaţiile fac legătura între compartimentele navei şi tubulatura magistrala, dimensiunile lor fiind impuse, de asemenea, de regulile de registru în funcţie de lungimea compartimentului. Armaturile instalaţiei de santină au rolul de a asigura funcţiile instalaţiei. Ca armaturi se utilizează sorburi prevăzute cu clapeţi de reţinere, filtre, valvule, valvule acţionate de la distanţă, casete de distribuţie şi de manevra, armaturi de reglaj, etc Reguli generale G.L Pe orice nava autopropulsata trebuie instalate cel putin doua pompe de santina actionate mecanic.
Drept pompe de santina pot fi folosite pompele independente de balast,sanitare sau de serviciu general,cu debit suficient. Pompele de santina centrifugale trebuie sa fie autoamorsabile sau instalatia trebuie sa fie prevazuta cu un dispozitiv de aspiratie a aerului.Se recomandaca una din pompele instalate sa fie de tip cu piston. Fiecare pompa de santina trebuie sa aiba conditii normala de exploatare,un debit determinat pentru o viteza a apei de cel putin 2 m/s in tubulatura principala de drenaj, al carei diamtru este calculat dupa formulele indicate la 2.2.1. Una din pompele de santina poate fi inlocuita cu doua pompe, avand debitul cel putin indicat mai sus. Amplasarea tubulaturii de drenare precum si a sorburilor trebuie sa fie astfel incat sa asigure posibilitatea drenarii oricarui compartiment etans cu oricare din pompele mentionate.Aceasta conditie nu se refera la compartimentele agregatelor frigorifice cu amoniac,la compartimentele pompelor si nici la tancurile destinate pastrarii lichidelor. Instalatia trebuie astfel facuta incat sa excluda posibilitatea patrunderii apei din afara bordului in interiorul navei precum si a apei dintrun compartiment etans in alt compartiment etans.Pentru aceasta valvulele de aspiratie, legate direct la magistrrala, trebuie sa fie de tip cu inchidere si retinere.Sunt permise si alte aranjamente echivalente. Amplasarea tubulaturilor trebuie sa fie astfel inact sa asigure posibilitatea drenarii incaperilor de masini prin intermediul tubulaturii sorburilor legate direct la pompa, executandu-se simultan drenarea altor compartimente cu aceste pompe. Amplasarea tubulaturilor de drenare trebuie sa sigure posibilitatea functionarii uneia din pompe in cazurile in care celelalte nu lucreaza sau sunt folosite in alte scopuri.
Adoptarea schemei funcţionale a instalaţiei de santină De cele mai multe ori amplasarea pompelor de santină se face în compartimentul de maşini. Magaziile de marfă se drenează fie prin intermediul unor ramnificaţii de tubulatură proprii care fac legătura de la puţul de santină la casetele de manevră, fie cu ajutorul unei tubulaturi magistrale, prevăzute cu ramnificaţii la nivelul fiecărei magazii. Adoptarea
uneia sau alteia din cele doua soluţii se face funcţie de tipul navei, de dimensiunile navei precum şi de caracteristicile mărfii transportate. Tubulatura şi sorburile de santină se dispun în aşa fel încât să se asigure drenarea tuturor compartimentelor etanşe cu oricare dintre dotările instalaţiei de santină, cu excepţia picurilor drenate de pompe separate şi a tancurilor permanente de combustibil şi apă. La navele care trebuie sa prezinte o caracteristică bună de nescufundabilitate, toate valvulele instalţiei de santină se amplasează în aşa fel încât în cazul unei inundări, una din pompele de santină să poată drena orice compartiment inundat, fără să fie posibilă inundarea altor compartimente, iar în cazul avariei unei pompe, instalaţia de santină să ramână în funcţiune prin utilizarea pompelor de rezervă. Tubulatura de santină trebuie trasă, în general, în afara tancurilor din dublu fund. Sunt situaţii când acest lucru nu este posibil şi în acest caz, tubulatura se instalează prin tancuri sau prin tunele realizate între fundul navei şi puntea dublului fund. La tubulatura aferentă santinei compartimentul de maşini şi a tunelului liniei de arbori, pe aspiraţia pompei este obligatorie montarea unui filtru de noroi ce se montrază la nivelul paiolului şi într-o poziţie cât mai acesibilă în vederea curăţării lui periodice. Tunelul liniei de arbori se drenează printr-o tubulatură ce se racordează la tubulatura principală de santină. Tubulatura de drenaj a tunelului are orificiul de aspiraţie în pupa tunelului. Dacă există posibilitzatea ca scurgerile să se acumuleze şi în prova tunelului, se mai montează o tubulatură de aspiraţie şi în aceea zonă. Picurile pupa şi prova se drenează de regulă cu pompe cu acţionare mecanică independente sau chiar cu pompele principaleale instalaţiei de santină. Drenarea puţului de lanţ şi a altor compartimente situate în prova peretelui de coleziune sub puntea pereţilor etanşi se poate face fie folosind pompe individuale cu acţionare mecanică sau electrică. Pentru colectarea apei, instalaţia de santină este prevazută cu puţuri de santină amplasate la puntea dublului fund în cele două borduri ale secţiunii transversale şi la pupa compartimentului. Configuraţia instalaţiei de santină din compartimentul de maşini trebuie astfel aleasă încât instalaţia să îndeplinească următoarele funcţii: 1) Să realizeze aspiraţia cu pompele de santină din orice compartiment; 2) să realizeze aspiraţia cu pompele de santină direct din C.M.; să realizeze aspiraţia din C.M. prin separatorul de santină.
Calculul instalaţiei de santină Are drept scop determinarea parametrilor pompei, stabilirea dimensiunilor principale şi a ramnificaţiilor acesteia. Parametrii pompei sunt debitul, sarcina vacumetrică, sarcina pe refulare. Aceştia sunt daţi în mod indirect de normele de registru. Diametrul interior al magistralei se calculează cu relaţia: d 1,68 L(B D) 25 , unde
L – lungimea navei B – lăţimea navei D – înălţimea navei
dm1STAS=180 mm dm int=180 mm dm ext=190 mm Diametrul de ramnificaţie: d0 2,15 l ( B D) 25 , unde l – lungimea compartimentului
dr STAS=89 mm dr ext=96 mm Normele de registru impun o viteză de circulaţie a fluidului de 2 m/s aşa încât debitul pompei va fi: Q
d m21 4
v
0,18 2 4
2 0,0508 [m3 / s ] 182 ,88[m3 / h]
Calculul hidraulic al instalaţiei Pierderi liniare hlin
l v2 d 2g
Re,
- coeficientul pierderilor prin frecare
d = diametrul interior efectiv al tronsonului v = viteza medie efectivă pe tronson Re
vd
υ=1,791 10-6 m2/s
2 0,18 20100 ,5 1,791 10 6 k 0,15 Re 20100,5 0,02 23,6 d 180 k 9,49 Re 200 - regim de tranziţie de la hidraulic neted la d Re
hidraulic rugos 1
1,8 log Re 1,5 6,24 0,015
lmagistrală=140 m Pierderi locale v2 hloc 2g sorb val val cot caseta filtru cot val n 1 3,2 tg ; n 2 2
sorb
θ=350; d 22 n 2 ; d1
ζsorb=0,14; cot
d [0,13 0,16( )3,5 ] 0,14 ; 90 R
ζval=0,25; ζval=ζcaseta=0,25; ζfiltru=0,43; Σζ=1,85 htotal=hlin+hloc=2,47+0,37=2,84 Δp=ρhtot=1 2,84=2,84 mcA h = s· Q2 Calculul pierderilor hidraulice este dat în tabelul de mai jos: Q v Tronson L [m] [m3/s] d [m] [m/s]
s Re
D [m]
l
z
h[Pa]
1-2 2-3 3-4
8 182,88 140 182,88 2,5 182,88
1,8 1,8 1,8
2 2,4E+04 2,00E-04 0,015 z=0,93 817,26 2440 2 2,4E+04 2,00E-04 0,015 z=1,91 2468,2 7380 2 2,4E+04 2,00E-04 0,015 z=0,25 239,16 710
Calculul sarcinilor pe aspiraţie şi pe refulare: pe aspiraţie sarcina este dată de relaţia: HA= g z A h A La aspiraţie avem două tronsoane hI şi hII legate în paralel: hI= h12+h23=3285,46 Pa hII= hI=3285,46 Pa a)
1 se
1 sI
1
s II
s I s II
se=
s I s II
s I s II s I s II
2
unde: sI=s12+s23=9820 sII= sI=9820 Rezultă se=
9820 9820 9820 9820
2
=6849834,93
hI II=se·Q2=455,42·0,05082=1369,96Pa Rezultă HA= g z A h A =1000·9,81·2,5+25494,59=25894,96 N/m2 pe refulare sarcina este dată de relaţia: HR= g z R h R La refulare avem un singur tronson: hR=239,16 Pa Ştiind că zR=2,5 m rezultă HR=1000·9,81·2,5+239,16=24764,16 b)
N/m2 Sarcina totală este: Ht=HA+HR=50659,12 N/m2
Alegerea pompei
Se construiesc caracteristicile tubulaturii (refulare si aspiratie) tinadu-se cont si de componenta geodezica a sarcinii : Hi= gz + stQ2
,unde z= za + zr
,
za =0.5 m, zr =0.5 m
si se suprapun peste caracteristica pompei. Pompa va trebui sa realizeze un debit mai mare decat Qmin adoptat si o sarcina cel putin egala cu Hmin.
Q
ha
ha
H NPSH
0.01
6.604.745
66904.56
0.02
11418.98
72618.24
187200
0.03
19.442.71
82141.04
180200
0.04
30675.92
95472.96
170000
0.05
45118.63
112614
155800
52000
0.06
62770.83
133564.2
137100
54100
0.07
83632.51
158323.4
109000
61930
Aleg pompa
Dimensiunile pompei sunt:
Debitul pompei este indicat in tabelul de mai jos:
Verificarea parametrilor constau in verificarea functionarii pe aspiratie adica Ha< Hv (conditie indeplinita).
Schema instalaţiei de santină în afara C.M. fără tubulatură magistrală la o navă de tip cargou.
unde : 1 - ramificaţii 2 - puţuri de santină 3 - casete de distribuţie 4 – sorburi Schema instalaţiei de santină în afară C.M. cu tubulatura magistrală la o navă de tip petrolier.
unde : 1 - tubulatura magistrală 2 - ramificaţii 3 - puţuri de santină 4 - sorburi 5 - armături comandate de la distanţă.
Schema instalatiei de santina din compartimentul de masini :
unde: 1 - pompa de santină 2 - pompa de balast distribuţie 3, 4, 5 - casete de valvule 6 - pompa de santină C. M. 7 - separator de santină 8 - caseta de distributie 9 - filtre cu reţinere ale instalaţiei 10 - puţuri de santină 11 - sorburi
1 - trecere etanşă 2 – sorb 3 - sorb
1 - trecere etanşa 2 - clapet cu reţinere
În figurile c) şi d) sunt prezentate două variante de amenajare a puţurilor de santină. În fig. c) este prezentată o variantă simplă numai cu sorb, iar în fig. d) în puţul de santină se află şi clapetul de reţinere.
În figurile e, sunt prezentate variante de tragere a tubulaturii instalaţiei de santină. - tubulatura montată în afara dublului fund; - tubulatura montată în spaţiul dintre gurnă şi marginala dublului fund; - tubulatura trasă prin dublul fund.
