1

Mihai Alupoaei TA17

TANCURI PETROLIERE

SCURT ISTORIC CONSTRUCTIA NAVELOR PETROLIERE

Iunie 1859 - prima platforma de extractie (in Pennsylvania)1861 - primul transport full cargo titei traversand Atlanticul cu nava "Elizabeth

Watts"1869 - 1872 nava Charles de 800 tdw a executat transportul de petrol intre America

si Europa in aproximativ 60 recipiente rectangulare din otel fiecare avand o capacitate de aprox. 13 tone.

Practic cargourile au fost transformate in nave pentru transportul titeiului. Descarcarea petrolului se facea manual , operatiune dificila , greoaie si suficient de periculoasa . Cu timpul dimensiunile tancurilor au crescut pana cand au ajuns la dimensiunea magaziilor in care erau transportate , aparand problema manipularii mecanice a produselor petroliere.

Astfel in 1886 in Anglia a fost construita nava "Gluckhauf - cu lungimea de 91 m si capacitate de transport de circa 3500 tone - actionata cu vele si cu o masina alternativa cu tripla expansiune plasata in extremitatea pupa - considerate prototipul tancului modern.

Armatorii nu au luat in considerare de la bun inceput construirea de nave specializate pentru transportul lichidelor , continuand transformarea cargourilor in tancuri , fara a lua in considerare efectul negativ al suprafetelor libere ce compromitea stabilitatea transversala .

Ca o prima masura de reducere a efectului suprafetelor libere a fost introducerea unui perete longitudinal in planul diametral pe toata lungimea tancului , masura urmata la scurt timp de construirea putului de expansiune in partea superioara a tancului , cu mentinerea peretelui diametral de separatie.

Incepand cu 1920 in evolutia constructiva a tancurilor petroliere apare o alta noutate si anume amenajarea in partea superioara a cargotancurilor a unor tancuri de dimensiuni reduse , denumite tancuri de vara , ce permiteau navelor sa transporte o cantitate mai mare de marfa atunci cand navigau la linia de incarcare de vara si puteau fi mentinute goale cand se naviga la linia de incarcare de iarna..

2

Incepand cu 1936-1937 s-au adoptat doi pereti longitudinali etansi avand drept consecinta diminuarea efectului suprafetelor libere precum si marirea capacitatii de transport prin marirea dimensiunilor tancurilor (avand asigurata o structura de rezistenta mai buna).

Sistemul de osatura a navelor petroliere s-a modificat odata cu restructurarea sistemului de compatrimentare a acestora . In acest sens , s-a trecut de la sistemul de osatura transversala la sitemul de osatura longitudinala - Isherwood . In practica actuala , petrolierele se construiesc in system Isherwood modificat , ele fiind prevazute cu dublu corp .

Din punct de vedere al pietei navelor, tancurile se clasifica astfel :General Purpose Tankers (GPT) (Tancuri de interes general) - pana la 24999 tdwMedium range (de capacitate medie) - 25000 la 49999 tdwLong Range 1 (LR1) – 45.000 la 79.999 tdwLong Range 2 (LR2) – 80.000 la 159.999 tdwVery Large Crude Carriers (VLCC) 160.000 la 320.000 tdwUltra Large Crude Carier (ULCC) peste 320.000 tdw Tancurile de produse albe de regula au sub 50000 tdw si au tancurile protejate cu

vopsea epoxy , sistemul de pompare fiind de regula sofisticat, putand manevra pana la 12 produse simultan (sau chiar mai multe) . LR1 si LR2 pot transporta produse albe si/sau negre , dar si titei.

VLCC si ULCC se folosesc exclusive pentru transportul titeiului .Solutiile constructive actuale trebuie sa tina cont atat de cerintele de rezistenta a

structurilor cat si de prevederile legislatiilor in vigoare (SOLAS / MARPOL etc)Echipamentele navelor petroliere(Tankerships' Equipment)Din punct de vedere functional , o nava tanc moderna trebuie sa fie prevazuta cu :Instalatia de marfa (Cargo Handling System) , compusa din : manifold , valvule ,

tubulaturi , pompe , sorburi , tancuri .Instalatia de gaz inert (Inert Gas System) : sursa de gaz , valvula de izolare ,

scrubber , separator de picaturi , uscator , valvule intrare , ventilatoare , valvule iesire , valvula regulatoare de presiune , inchizatorul hidraulic (supapa hidraulica) , valvula sens unic , valvula izolatie , supapa presiune/vacuum , tubulaturi , valvule de izolare pe fiecare tanc , mast riser.

Instalatia de spalare a tancurilor (Tank Cleaning System) : pompe , tubulaturi , valvule , masini de spalat (care pot fi fixe sau portabile)

Instalatia de ventilare tancuri (Tanks' Ventilation System)Tancuri de balast separate (SBT-Segregated Ballast Tanks) sau dedicate (DCBT-

Dedicated Clean Ballast Tanks)Instalatia de manevrare a furtunelor de marfa (cranice sau bigi) (Cargo Hoses

Handling System)Instalatia de monitorizare a deversarii de hidrocarburi (Oil Discharging Monitoring

Equipment)

3

Sisteme de siguranta pentru eliminarea suprapresiunii sau vidului din cargotancuri : Pressure / Vacuum valves

Sistemul de masurare automata a cantitatii de marfa (Automatic Gauging System)Pompe de marfa(Cargo Pumps)Tinand cont de caracteristicile marfii ce se intentioneaza a se transporta , precum si

de capacitatea cargotancurilor , timpul de operare (spre care se tinde inca de la proiectare ) , tipul masinilor de antrenare a pompelor dar si de capacitatea de primire a instalatiilor portuare unde se intentioneaza sa descarce , navele vor fi dotate cu anumite tipuri constructive de pompe de marfa

De obicei pompele de marfa sunt antrenate de catre turbine cu abur situate in CM , prin intermediul unui arbore de antrenare care penetreaza peretele etans printr-un sistem de estansare format din garnituri speciale , etanse la gaze . Acest aranjament este impus de societatile de clasificare care nu permit montarea in casa pompelor a turbinelor cu abur supraincalzit (cu t> 2400C) fiind considerate surse potentiale de aprindere , iar turbinele care folosesc abur sub aceasta temperatura sunt neeconomice.

Pompele sunt mecanisme care transfera puterea primita de la o sursa de antrenare , la un lichid.

Prin intermediul pompelor se pot realiza urmatoarele operatiuni :- ridicarea lichidului de la un nivel inferior la unul superior- transportarea lichidului prin tubulaturi- imprimarea unei viteze mari de deplasare a lichidului- deplasarea lichidului prin invingerea rezistentelor- deplasarea lichidului printr-un sistem hidraulic , in scopul executarii unui

lucru mechanic , intr-un anumit punct al sistemuluiLa bordul navelor petroliere pompele au rolul de a manipula lichidele din tancurile

de marfa , balast si slop.Clasificarea pompelor dupa tip :- pompe centrifuge (mono sau multi etajate cu sau fara auto amorsare ,

orizontale sau verticale)- pompe cu surub (sau rotative)- pompe cu piston- pompe cu jet- pompe elicoidale- pompe cu diafragma (tip Wilden)Dupa modul cum sunt actionate :- cu actionarea electrica- cu actionare cu abur (cu turbine)- cu actionare hidraulica- cu actionare cu gazDupa modul in care are loc refularea lichidului :

4

- pompe cu deplasament pozitiv (exp cele cu piston si cele rotative) .Refularea se face in volume alternative

- pompe cu deplasament nepozitiv (curgere continua) (exp cele centrifuge , elicoidale , cu jet si cele cu curgere mixta .

Pompele cu deplasament pozitiv livreaza un volum definit de lichid , la fiecare ciclu de pompare , indiferent de rezistenta opusa de instalatie , cu conditia sa nu se depaseasca puterea masinii de antrenare a pompei . La acest tip de pompe , volumul de lichid livrat pe fiecare ciclu depinde de rezistenta opusa la curgere . Pompa creeaza in lichid o forta care ramane constanta , pentru orice viteza particulara a pompei , iar rezistenta creata in tubulatura de refulare produce o forta de sens opus .Cand aceste doua forte sunt egale , lichidul se afla in stare de echilibru sin u mai curge .

Pompele cu deplasament nepozitiv refuleaza in mod continuu , in orice conditii de rezistenta si viteza. Pompele centrifuge , spre deosebire de cele cu piston , nu faramiteaza lichidul in volume izolate pe care sa le livreze unul cate unul , ci refuleaza in mod continuu. Volumul refulat la turatie constanta , nu este constant el depinzand de inaltimea de refulare .

La pompele cu deplasament pozitiv , in cazul in care se inchide refulare in timpul functionarii , se va produce o avariere sigura a pompei , pe cand daca vom inchide refularea unei pompe cu deplasament nepozitiv , presiunea va creaste la maxim , se va produce iagitarea lichidului si incalzirea pompei dar principial pompa nu va fi avariata .

Comparativ cu pompele cu piston , pompele centrifuge au urmatoarele avantaje :- greutate redusa si pret de cost relativ redus- ocupa loc putin si au pierderi scazute de putere , prin frecare- componentele au greutati reduse si fara frecari interne- jocuri (tolerante) interne relative mari- componentele sunt bine echilibrate , fara efecte inertiale- au o curgere stationara (continua / nepulsatorie)- pot functiona cu refularea inchisa , fara a crea presiuni excesive , periculoase- lichidul manipulat nu intra in contact cu ungerea cuzinetilor de sprijin ai

axului motor ,etc.Tot prin comparative , pompele centrifuge prezinta urmatoarele dezavantaje :- nu se autoamorseaza (dar pot fi dotate cu echipament auxiliar care sa

inlature acest neajuns)- la capacitati mici au eficienta redusa Ejectoarele - sunt dispozitive a caror functionare se bazeaza pe principiul Venturi .

Se folosesc , cel mai ades , pentru stripuire (in special la spalarea cargotancurilor), la manipularea balastului (de regula tot la partea de stripuire . In ejector intra fluidul activ prin ajutajul fluidului motor (activ) , trece prin camera de amestec , unde este aspirat si lichidul antrenat si apoi , prin intermediul difuzorului este trimis mai departe in instalatie.

Tubulaturi de marfa de balast si de strip(Cargo , Ballast and Stripping Pipings)

5

Tubulaturile de marfa , in functie de marimea tancurilor pe care le deservesc , pot avea dimensiuni incepand de la 4" si pana la 16"(in general) . Aceste tubulaturi pot fi din otel (in cazuri speciale chiar din inox), pot fi galvanizate iar in cazul tancurilor de produse finite vor fi special tratate cu vopsea epoxy pe interior . Tubulaturile de strip sunt mai mici in diametru decat tubulaturile de marfa , avand in vedere ca operatiunea de stripping reprezinta colectarea ultimelor resturi de marfa . Tubulaturile de strip de regula dubleaza tubulaturile principale de marfa in cargotancuri dar ele pot fi si numai sub forma unor derivatii in fiecarea tanc legate la tubulatura principala de marfa , deservite de cate o valvula separata . Tubulaturile de balast , atunci cand nava este prevazuta cu SBT , vor fi astfel proiectate incat sa nu treaca prin tancurile de marfa . De obicei exista un loc (si acesta este de regula in camera pompelor) unde tubulaturile de marfa si de balast se pot uni prin intermediul unei piese de legatura (spool piece) . Atat tubulatura de marfa cat si cea de balast au flansele prin care se pot conecta asigurate prin flanse oarbe . In caz de necesitate , aceste flanse pot fi scoase si se poate monta piesa de legatura , prin intermediul acesteia asigurandu-se posibilitatea balastarii tancurilor de marfa in vederea realizarii balastului de furtuna .

Sisteme de incalzire si racire marfa (Cargo Heating and Cooling Systems)Pentru incalzirea tancurilor , acestea sunt prevazute cu serpentine de incalzire .

Aceste serpentine pot avea drept agent intern de lucru (incalzire) :- abur de la una din caldarinele existente sau - ulei termic care se recirculeaza si a carui temperatura se ridica intr-un

incalzitor cu rezistenta electrica .In cazul folosirii aburului pentru incalzirea serpentinelor (si implicit a marfii) , este

important ca la inceput si apoi periodic sa se purjeze fiecare serpentina pentru a ne asigura ca :

- nu sunt dopuri de apa pe parcurs si de asemeni- nu sunt patrunderi de marfa in serpentine (printr-o eventuala fisura)Un alt sistem de incalzire a marfii, intalnit la navele noi cu pompe tip Framo, este

constituit din niste incalzitoare (cate unul pentru fiecare tanc de marfa) cu abur, situate pe punte, prin care se recircula marfa . Acest sistem prezinta marele avantaj de a numai "incomoda" structura interna a tancului , contribuind la o mai facila spalare a tancurilor de marfa . Recircularea continua a marfii presupune in schimb consum aditional de combustibil .

Anumite tancuri , de regula de dimensiuni relativ mici (pana in 30000 tdw) , care naviga in zone calde , sunt prevazute cu un sistem de sprinklere pe coverta . Prin intermediul acestui sistem se face udarea intregii punti a tancurilor de marfa , asigurandu-se astfel racirea cerului tancului si implicit condensarea hidrocarburilor ce se evapora la suprafata liochidului din tancurile de marfa . In acest fel nu numai ca se diminueaza pierderile 23423g66x de marfa prin evaporatie , dar se si evita atingerea unor presiuni periculoase in tancuri . De regula udarea covertei se face de la rasarit si pana la apusul soarelui . Navele care nu sunt prevazute cu sistem special de udare a

6

covertei, pot face periodic o racire a covertei prin intermediul tunurilor de incendiu si a manicilor de incendiu . De asemenea este recomandat ca tancurile sa nu se incarce sub nici o forma mai mult de 98% din capacitatea lor volumetrica .

Sisteme de ventilatie (Venting Systems)Sistemul de ventilare a cargotancurilor are rolul de a controla si asigura dispersia

gazelor de petrol formate in cargotancuri si trebuie sa satisfaca urmatoarele cerinte :- sa asigure evacuarea presiunii excesive a vaporilor de petrol din cargotancuri- sa asigure dispersia sigura , in atmosfera exterioara, a gazelor petroliere

formate in tancuri- sa previna formarea vacuumului in cargotancuri permitand intrarea aerului si

expulzarea gazelor

Sisteme de ventilatie folosite :

- siatem de ventilatie independent : asigura ventilatia pentru fiecare tanc in parte si este format dintr-un tub care la partea inferioara este cuplat la rama gurii de vizita a fiecarui tanc iar la parte superioara este prevazut cu o supapa de presiune si de vacuum . Aceasta supapa se va deschide pe partea de presiune daca aceasta atinge 1400 mmH2O si pe partea de vacuum daca se atinge valoarea de -400 mmH2O . Conform SOLAS Reg 59 , inaltimea la care trebuie sa fie deschiderile pentru degajarea presiunii din tancuri este de minim 2 m. Supapele P/V trebuie sa fie astfel amplasate incat sa permita amestecului de vapori sa fie descarcat in sus , pe directie verticala . Sistemul de ventilatie independent prezinta avantajele simplicitatii si a costului relativ scazut dar totodata prezinta si doua dezavantaje majore , si anume : 1. la manipularea produselor petroliere volatile , descarcarea vaporilor nu se face la o inaltime suficient de mare pentru a asigura o dispersie rapida a acestora si 2. valvula de presiune/vacuum se poate gripa(din cauza corodarii sau a insuficientei intretineri) si in acest caz apare pericolul de suprapresiune sau vacuum . Este indicat sa se faca o verificare a P/V-urilor inainte de fiecare operare a navei .

- sistem de ventilatie comun : consta dintr-o tubulatura colectoare, care se intinde pe toata lungimea puntii in sectiunea de marfa a navei si dintr-un numar de tubulaturi care deservesc fiecare cargotanc . Unul dintre capetele tubulaturii magistrale este obturat de o flansa oarba , iar capatul liber este introdus direct sau prin ramificatii in deschiderile special amenajate la baza catargelor centru . Fiecare catarg are la baza o valvula P/V care asigura controlul evacuarii gazelor si /sau intrarea aerului . Fiecare tanc are o valvula de izolare . Acest sistem are avantajul ca asigura descarcarea gazelor prin varful catargelor , deci la o inaltime suficienta . Dezavantaje : 1. Posibila contaminare a marfurilor in cazul transportarii mai multor sorturi de marfa si 2. In cazul blocarii unui P/V , nu este afectat doar un singur tanc ci intregul sistem de marfa . Tot ca sistem de ventilatie comun poate fi folosita parte de tubulatura de pe coverta a

7

instalatiei de gaz inert . In acest caz trebuie asigurat ca valvula de izolare de pe coverta sa fie inchisa . Fiecare tanc este pus in comunicare cu tubulatura principala iar aceasta se continua pana la catargul prova care este prevazut baza cu o valvula (mast riser) ce permite accesul catre varful catargului pe unde se va face expulzarea gazelor prin intermediul unei tubulaturi . In acest caz fiecare tanc este prevazut cu P/V individual.

- sistem de ventilatie de tip grupat : sistem de ventilatie impartit aproximativ in aceeasi maniera ca si sistemul de pompare . In acest caz , pentru ventilatie este prevazuta cate o tubulatura si un opritor de flacara (flame arrester) pentru fiecare sectiune de tancuri iar fiecare cargotanc este deservit de cate o supapa P/V .

- sistemul de colectare a vaporilor (vapour recovery system) - este tot un sistem de ventilatie comun dar vaporii de gaze nu mai sunt trimisi in atmosfera ci se intorc la terminal prin intermediul unor tubulaturi aflate in prova si pupa manifoldului in fiecare bord .

BIBLIOGRAFIE:

http://www.academia.ed http://www.wikipedia.org