Capitolul 4. CARACTERISTICILE INSTALATIEI DE BALAST

4.1 Generalitati privind instalatia de balast

ntruct condiiile de exploatare a navelor sunt de aa natur nct acestea sunt

puse n situaia de a naviga complet ncrcate, goale sau parial ncrcate, s-a impus ca

necesitate crearea unei instalaii care s poat asigura navei o stabilitate ct mai bun.

Se cunoate faptul c nava este calculat s navigheze cu o anumit ncrctur avnd

centrul de greutate ntr-o poziie care asigur navei o stabilitate pozitiv i astfel aceasta

poate nfrunta condiiile uneori grele ntalnite n voiajele sale. Pentru meninerea acestei

stabiliti se recurge la ambarcarea sau debarcarea unei cantiti de ap de mare n

tancuri special amenajate pentru acest scop.

Astfel, instalaia de balast deplaseaz centrul de greutate al navei, pentru a o

aduce la asieta dorit, prin ambarcarea, deplasarea sau debarcarea balastului constituit

din apa de mare.

La navele comerciale, prin descrcarea mrfurilor nlimea metacentric a

navei se reduce, nrutind stabilitatea. Pentru a asigura o stabilitate suficient n

condiiile de navigaie de pe marea liber, n tancurile de balast se ambarc ap de mare

de greutate B, care se adaug deplasamentului navei goale, g.

n diagrama de caracteristici de carene drepte ale navei se intr cu valoarea

deplasamentului navei balastate 1= g+B i pe curba (T) se va obine pescajul navei

balastate T1=T+T. Intersecia dreptei T1= const cu curba Zc(T) va da cota

metacentrului de caren Zc1, iar intersecia cu curba r(T) se obine noua raz

metacentric r1. Cota centrului de greutate dup balastare, ZG1 este:

1 = +

1

unde: ZB este cota centrului de greutate al apei de balast.

Dup ambarcarea apei de balast, nlimea metacentric final h1 crete la

valoarea:

1 = 1 + 1 +

1

Pentru ca aceast cretere s fie maxim, cota ZB trebuie s fie minim, deci

tancurile de balastare transversal trebuie aezate sub puntea dublului fund.

La mineraliere datorit densitii foarte mari a mrfii, o dat cu ncrcarea,

centrul de greutate coboar mult nlimea metacentric transversal i deci stabilitatea

navei devine excesiv, cu urmri de disconfort pentru echipaj. Prin excepie la acest tip

de nave se utilizeaz tancuri de balast-arip plasate sub puntea principal (cota ZB

mare), care sunt umplute odat cu ncrcarea navei. Aceast soluie se aplic uneori i

la navele de transport mrfuri generale.

1

r1

Zc1

g B

T1

T

T

(T)

r(T)

Z c(T

)

, r,Zc

T

Figura 4.1 - Diagrama de carene drepte

4.2 Rolul instalaiei de balast

Instalaia de balast are rolul de a asigura:

stabilitatea navei prin modificarea centrului de greutate a navei balastate;

pescajul minim la pupa necesar funcionrii propulsorului;

posibilitatea corectrii asietei navei provocate de ncrcarea neuniform a mrfii

la bord sau a eventualelor avarii produse sub linia de plutire a corpului navei.

Pentru ca instalaia de balast s-i poat ndeplini rolurile funcionale, ea trebuie sa

ndeplineasc urmtoarele condiii de siguran:

- asigurarea funcionrii perfecte, folosind o cantitate minim de balast;

- asigurarea unei deplasri reversibile a lichidelor prin tubulaturi;

- mpiedicarea ptrunderii lichidului de balast n tancurile i compartimentele cu

alt destinaie;

- asigurarea nescufundabilitii navei din cauza ptrunderii apei prin conductele

instalaiei.

4.3 CLASIFICAREA INSTALAIILOR DE BALAST

n funcie de gradul de generalitate al utilizrii, instalaiile de balast se clasific

n:

a) instalaii de balast generale care se ntlnesc la navele de transport mrfuri

generale, cu scopul de a realiza modificarea pescajului mediu i de a corecta nclinrile

(longitudinal i transversal).

b) instalaii de balast specializate care se ntlnesc la sprgtoarele de ghea, la

navele port-containere, portbarje, la docurile plutitoare i la submarine.

La navele sprgtoare de ghea se pune problema ca instalaia de balast s

realizeze pe timpul staionrii navei oscilaii cu perioade foarte mari, astfel nct, pe

timpul staionrii, nava s nu fie prins de ghea.

La navele portcontainer, portbarje sau Ro-Ro, ce mbarc greuti concentrate

mari, se pune problema corectrii rapide a nclinrilor cauzate de dispunerea excentric

a greutii la bord. Exist nave portbarje la care ncrcarea barjelor, se face prin

balastarea navei de baz.

4.4 CONSTRUCIA INSTALAIEI DE BALAST

Instalaiile de balast sunt compuse din:

1. pompe centrifuge;

2. tubulaturi de balast;

3. tancuri de balast;

4. clapei de bordaj;

5. magistrala Kingstone;

6. armturi de comand i control.

n figura urmtoare este prezentat schema unei instalaii de balast de la bordul unui

mineralier de 55000 tdw.

K 1 2 3 4 5 6 7

1 2 3 2 8 10 5 9 4 7

Figura 4.2 - Dispunerea instalaiei de balast la bordul navei

n figur s-au utilizat urmtoarele notaii:

1 tancul de balast din afterpic;

2 sorbul instalaiei de balast;

3 tubulatura de aerisire a instalaiei de balast;

4 valvule;

5 pompa instalaiei de balast;

6 filtrul Kingstone;

7 tancul de balast din forepic;

8 valvula Kingstone;

9 caset de valvule;

10 clapet de bordaj;

Pe conducta care duce la forepic, n interiorul tancului se monteaz o armtur de

nchidere, acionat de pe puntea pereilor etani, n scopul prentmpinrii inundrii navei

prin tubulatura de balast, atunci cnd n forepic ar aprea o gaur de ap.

Tancurile de sub linia de plutire se pot umple i gravitaional.

Apa de mare intr n instalaie prin prizele de fund formate din chesoanele de gurn (1)

sau de fund (2) i valvulele Kingstone (5).

76

5

9

1

3

2 234 4

5

6

7

89

Figura 4.3 - Prize de fund

Semnificaia elementelor componente ale figurii anterioar este:

1 cheson de gurn;

2 cheson de fund;

3 grtar de protecie;

4 tubulatur de suflare cu aer

comprimat sau abur;

5 valvul Kingstone;

6 roat de manevr;

7 valvul de izolare;

8 bordajul navei;

9 valvule.

Pompele de balast sunt, n general, de tip centrifugal, care la funcionare au debite

mari i sunt autoamorsabile. Ele trebuie s ndeplineasc condiii att pe aspiraie, ct i pe

refulare. Registrele de clasificaie impun dublarea pompei de balast - deobicei aceasta este

dublat de pompa de santin.

Tubulaturile instalaie de balast sunt formate din:

- tubulatura principal prin care circul apa de mare;

- tubulatura de aerisire a tancului de balast;

- tubulatura instalaiei de msur i control

Tubulatura instalaiei de balast se cupleaz la un capt cu magistrala de ap de mare,

iar la cellalt capt cu tancurile de balast.

Deplasarea lichidului de balast prin conductele instalaiei n ambele sensuri se

realizeaz prin instalarea unor valvule de reinere pe tubulaturi astfel, nct s se poat asigura

manevra balastului n tancuri i din tancuri.

Pentru a nu permite ptrunderea apei de balast n alte tancuri, magazii sau alte

compartimente, conductele instalaiei de balast se dispun prin dublul fund al navei sau se

dubleaz cu tunele la trecere prin tancuri cu alte lichide.

La celalalt capt al instalaiei se amenajeaz tancul de balast (4) cu elementele lui:

tubulatura instalaiei de balast (6) folosit pentru umplerea i golirea tancului (3), tubulatura

de aerisire (5) i tubulatura de msur i control (4).

M

La tancurile de balast din

pupa

V8

V1

V2

V3

V4

V5

V7 V9V10 V11

V12

V13 V14

V6

V15

La instalaia de santin

Bordajul navei

La ta

ncurile

de

bala

st d

in p

rova

Pomp

Figura 4.4 - Schema instalaiei de balast

12

3

4

5

6

Figura 4.5 - Tancul de balast

1 sorb;

2 trecere etan;

3 tanc de balast prova;

4 tubulatur sond;

5 tubulatur de aerisire;

6 tubulatur instalaie de balast;

Sorburile sunt executate ca ajustaje convergente (plnii de aspiraie), i sunt plasate n

pupa fiecrui tanc, n zona planului diametral. n scopul golirii complete a tancurilor se pot

plasa sorburi i n zona gurnei. Suma seciunilor gurilor din sorbul instalaiei (1) trebuie s

fie mai mic dect seciunea tubulaturii de aerisire pentru a nu crea suprapresiune la umplere

i vacuum la golirea tancului.

Volumul i dispunerea tancurilor de balast se face n conformitate cu calculele

hidrostatice, astfel nct s se asigure pescajul mediu al navei i posibilitatea de reglare a

asietei.

Tancul de balast este prevzut cu :

1. Ramificaie cu rol de umplere i golire a tancului de balast.

2. Aerisire cu rol de a asigura ieirea aerului din tanc la umplere. Permite de asemenea

nchiderea tubulaturii cnd puntea intr sub ap.

3. Tub de sond - permite controlul local al cantitii de balast din tanc. Cantitatea de

balast poate fi msurat i de la distan cu ajutorul traductoarelor de nivel. La navele

moderne exist sisteme automate de control i monitorizare cu urmtoarele aplicaii: msoar

automat nivelul din tancurile de balast, ap potabil, combustibil sau de marf, urmrete i

semnalizeaz diveri parametri (detecia golirii i respectiv ncrcrii tancului, temperatur,

presiune, densitate).

Folosirea unei cantiti minime de balast pentru funcionarea instalaiei se poate

realiza prin folosirea compartimentelor de coliziune, a dublului fund i a tancurilor din

borduri, dispuse sub planul neutru al navei.

4.5 Prevederi ale societii de clasificare Bureau Veritas

Instalaia de balast trebuie deservit de cel puin o pomp. Se recomand determinarea

debitului pompei de balast, inandu-se seama de asigurarea vitezei apei de cel puin 2 m/s cu

diametrul tubulaturii de aspiraie calculat cu ajutorul formulei:

d = 183 v [mm]

pentru tancul de balast cu volumul cel mai mare.

Pot fi folosite ca pompe de balast pompele de serviciu general cu debit suficient ca,

pompa de santin, pompa de incendiu sau pompa de rezerv a apei de rcire.

Utilizarea pompei de incendiu se admite n condiiile ndeplinirii cerinelor de

diametru a tubulaturii.

Dac tancurile de combustibil sunt utilizate regulat ca i tancuri de balast, atunci

folosirea pompei de rezerv a apei de rcire sau a pompei de incendiu, drept pomp de balast,

ca i a pompei de balast ca pomp de incendiu sau pomp de rezerv a apei de rcire, nu este

permis.

Pompele folosite la pomparea apei de balast din tancurile dublului fund trebuie s fie

autoamorsabile.

Diametrele interioare ale racordurilor tubulaturii de balast d pentru fiecare tanc se

determin cu formula:

d = 183 v [mm]

n care:

v capacitatea tancului de balast.

Diametrul se va lua dup dimensiunea standard cea mai apropiat.

Diametrul tubulaturii principale de balast trebuie s fie cel puin egal cu cel mai mare

diametru al racordului de aspiraie determinat cu urmtoarea formul:

d = 183 v [mm]

Amplasarea racordurilor de aspiraie trebuie s fie fcut astfel nct s se asigure

pomparea apei din orice tanc de balast cnd nava se afl n poziie dreapt sau are o nclinare

transversal de cel mult 5o.

Se recomand nclzirea tancurilor de balast din zona dublului fund situate n zona

magaziilor de mrfuri.

Tubulatura de umplere i de golire a tancurilor de balast curat nu se vor racorda la

chesoanele prizelor de fund sau la alte tubulaturi ce deservesc tancurile de ncrcare.

Toate prevederile registrului sunt respectate, schema instalatiei de balast a navei fiind

prezentat n Anexa II.

4.6 Sistemul principal de control a tancurilor de balast

Instalaia de balast trebuie s permit urmtoarele manevre absolut necesare n

procesul de exploatare a navei: ambarcare debarcare balast, manevra apei ntre tancuri,

babord - tribord i invers, manevra balastului din pup n prova i invers. Nivelul apei din

tancuri este urmrit n permanent cu ajutorul unor traductoare de nivel. Aplicaiile marine

sunt executate printr-o tehnologie de vrf, care a fost ncercat i testat n mii de aplicaii

de-a lungul anilor, ceea ce nseam c pentru traductoarele de nivel cu plutitor, tehnologia

plutitorilor trebuie s permit satisfacerea condiiilor dure din domeniul marin pentru a

funciona continuu ani de-a rndul fr a se deteriora . Dificultatea accesului la traductorul

aparaturii de msurare a nivelului din tanc implic dotarea navelor n acest sens cu

echipamente din cele mai fiabile.

Cel mai ntlnit traductor de nivel este plutitorul (fig. 4.6), utilizat n principal pentru

avantajele ce le prezint i anume: plutitoarele urmresc adevratele suprafee ale lichidului

i nu extrapolarea rezultatelor obinute din indicaii indirecte cum sunt : presiunea sau ecoul;

funcioneaz perfect n tancurile cu pereii curbai sau alte forme, unde alte tehnologii pentru

sesizarea nivelului lichidului nu pot funciona; prezint unica capacitate de a monitoriza

nivelele de lichid din aproape orice tanc indiferent de mrime i form; poate opera cu lichide

de greuti specifice diferite; acurateea msurtorilor nu poate fi afectat de schimbri n

greutatea specific, temperatura i presiunea din aceast cauz nu sunt necesare reglri i

recalibrri scumpe; pot monitoriza zonele de contact ntre lichide i emulsii.

Figura 4.6 Schema simplificat a unui traductor de nivel cu plutitor

tanc

transmitor

receptor

+

-

surs

Indicator

nivel

plutitor

Divizor de

tensiune

Cu ajutorul traductoarelor cu plutitor se pot msura nivelele unor lichide de

concentraii sau greuti specifice diferite care se afl adeseori n acelai tanc - unul plutind

deasupra celuilalt (fig. 4.7). Cele mai multe traductoare doar urmresc nivelul cel mai de sus

al unei suprafee de lichid sau coninutul unui tanc ca ntreg, dar cu senzorii plutitori montai

ca n figura 4.7.

Se poate monitoriza cu uurin zona de contact ntre dou lichide diferite, inclusiv

emulsiile, spumele i murdriile care se formeaz ntre ele. Ajustnd greutatea specific a

plutitorului magnetic, senzorii sunt reglai s monitorizeze interferena dintre lichidele

aparinnd unei game largi de produse. Folosii mpreun cu alarme de nivel i sisteme

automate de control, senzorii dau sigurana c doar lichidul necesar, este pompat dintr-un

tanc n altul.

Figura 4.7 - Traductorul de nivel cu plutitor magnetic

n acest caz emitorul este montat vertical n tanc i conectat prin cablu la un receptor

aflat n alt parte a vasului. Emitorul se compune dintr-o tij lung de-a lungul creia se

mic un plutitor magnetic o dat cu suprafaa lichidului. n interiorul corpului ermetic al tijei

se afl un divizor de voltaj (o reea - combinaie de mai multe comutatoare i rezistene), care

se ntinde pe toat lungimea de indicare a tijei .

O anumit tensiune de curent continuu este aplicata la capetele emitorului, n timp

ce plutitorul se mic cu suprafaa lichidului daschiznd comutatoarele, pe baza aciunii

cmpului magnetic.

Rezultatul este o gam larg de semnale electrice induse proporional cu nivelul de

lichid din tanc. Semnalul de ieire poate fi trimis oricrui tip de receptor, inclusiv celor

analogice sau digitale.

Sunt cele mai bune indicatoare, deoarece: un magnet permanent ncorporat n fiecare

lamel formeaz o legtur sigur cu lamelele adiacente. Alinierea corespunztoare este

asigurat i nu este afectat de ocuri, vibraii, valuri, sau schimbri rapide ale nivelului de

Aparat de afiare

1

2

3

lichid; un ghid permite utilizarea unui magnet tip bara n interiorul plutitorului. Ghidul este

integrat n interiorul canalului cu lamele, deci indiferent de poziie, magnetul din plutitor este

ntotdeauna aliniat; un magnet permanent puternic st ntr-o poziie orizontal n interiorul

comutatorului i din aceast cauz rotaia lamelei este sigur i neneltoare;

Acest tip de traductor se poate utiliza, printr-un montaj adecvat, pentru tancurile

foarte adnci sau tancurile cu perei nclinai, unde emitoarele sunt legate n serie i montate

suprapus. Astfel se creeaz o zona de msurare nentrerupt.

Figura 4.8 Transmiterea semnalului din tanc la receptor

Plutitorul, prin construcia i forma lui, are capacitatea de a funciona i n cazul

lichidelor a cror densitate variaz n limite largi. Astfel de sisteme sunt tot mai rspndite pe

navele de ultim generaie, ntruct dau posibilitatea monitorizrii (semnalizri cnd se ating

nivele periculoase) i automatizrii proceselor de balastare debalastare, mai ales la navele

specializate ce ambarc greuti concentrate mari.

Receptor

semnal