Subiecte examen IBP1. Tipuri de tevi , cuplarea lor ,treceri.

Tabel 1 Tipuri de instalatii/clasa tevi

Este de remarcat faptul ca tevile de clasa I functioneaza la temp mai mari de 300 ⁰C sau presiuni mai mari de 16/40 barr.

Tevile de clasa II au ca limita superioara temp de 300 ⁰C si presiunea de 16/40 bar.

Tevile de calsa III au ca limita superioara de presiunea 7/16 bar si temperature de 200/60 ⁰C.

Datorita faptului ca traseele de tubulatura sunt lungi este necesara imbinarea lor. In practica curenta imbinarile se fac functie de tipul de instalatie , existind mai multe variante pentru acestea, acestea putind fi demontable sau fixe.

a)Cuplarile fixe se realizeaza prin:

- sudura cap la cap, full pen sau deep pen. Ca procedura de sudare se foloseste in functie de matrial , electrod , MIG/MAG, WIG,TIG.

Sudura poate fi manuala , semiautomata, automata.

Verificarea de face prin metode NDT(raze X, gama, ultrasunete , spuma, camera video )

-Bercluire - sudare sau inel unic (one way) la inst sanitare.

-Manson exterior simplu sau dublu (cuplare Z) sau interior ( de rezistenta).

b) Cuplari demontabile:

- cu insurubare: piulita olandeza, ERMETO, racord filetat

- cu flansa , simpla ,canal si pana , flansa de perete ( bulkhead flange).Importante sunt tipurile de garnituri functie de natura fluidului (Cupru, clingherit, cauciuc).

Flansele de la inst ulei , combustibil au manta de protecte metalica (spray shield) sau banda de protectie Hypress.

- cuplare rapida –de tip Stortz, sau cu guler (Fi-Fi, hidraulica )

Imbinari flexibile sunt foarte importante datorita elasticitatii navei si variatiilor de temperatura.

Acestea se folosesc la diverse instalatii

- Furtun flexibil – hidraulica capace mecanice magazie(miscari ample)

- Compensatori burduf cauciuc sau metal– inst racire, frig , evacuare gaze.

- Telescopici – ballast . Cuplari Helden

- Autocompensare (bucle ), ulei termal in tancuri , combustibil .

Acestea constau in treceri propriu-zise:

- Treceri cu manson

- Flansa de perete , aplicata sau incastrata/ treceri hidraulice (prize)

- Treceri filetate

- Treceri cu sfirsit de traseu : sonde incastrate, sifoane pardosea, prize si stuturi de bordaj.

Tevile ce sunt conectate la invelisul exterior al navei au o constructive speciala de intarire in zona de cuplare. Toate sunt tevi de clasa. Sudarea si verificarea lor se face in mod special .

2. Realizarea inst de tubulatura : produs pe etape

Realizarea instaltiilor navale se face in patru pasi :

Proiectare, Executie , Montaj si Test.

a) Proiectarea se face prin programe specializate pe tipuri de instalatii conform regulilor de Registru de clasificare, (Cadmatic-Nupas )

Initial se stabilesc elementele de baza ale instalatiei , agregate, tubulaturi , armaturi , elemente de comanda si control , traseul tubulaturii ,amplasarea agregatelor.

Planul de baza il constituie schema instalatiei ,”system plan” , ce cuprinde si conditiile tehnice aferente.

De asemenea se elaboreaza “layout plan”si “combination drawing”, ce face legatura cu alte ansamble si sisteme .

Aceste date pot fi gasite si in planul 3 D- eBrowser, ce materializeaza toate informatiile elementelor, codificare , legatura cu alte desene (link-uri) .

Desenele de executie ptr ateliere se refera la elaborarea desenelor ptr tronsoanele de teava (spool-uri ).

b) In ateleier se confectioneaza tevile ,(procedee numerice 3D), se monteaza prin sudura flanse, mufe si alte elemente (spooluri ), dupa care se face pregatirea tevilor , decapare, galvanizare, uleiere. Unele tronsoane de tubulatura se preseaza si se inspecteaza in atelier.

c) Tevile (tronsoanele) se transporta la nava unde incepe montajul tubulaturii , conectarea cu agregatele.

Instalatia se preda tehnic si etans functie de norme , dupa care se face punerea in functiune a instalatiei (commissioning) .

d) Urmeaza probele de cheu sau de mare in care se testeaza functionarea instalatiei conform unui protocol ce cuprinde parametric de functionare . Aceste probe se executa in prezenta reprezentantilor Santierului executant, armatorului si Registrului de clasificare (BV, DNV, ABS, GL, LRS).

Probele se impart in doua grupe mari : HAT (harbor acceptance protocol ) si SAT (sea acceptance protocol). Acestea se efectueaza dupa un protocol stabilit la care participa executantul , beneficiarul si societatea de clasificare.

3. Instalatia hidraulica, schema principiu .Cavitatia Pierderi de sarcina. Cuplaj tubulatura , serie , paralel, complexa. Diafragme

Instalatiile navale sunt caracterizate de parametric functionali .

Cei mai important sunt :

Debitul – cantitatea de fluid ce trece printr-o sectiune .

Inaltimea de pompare- energia specifica totala primita de lichid la trecerea sa prin masina (diferenta dintre energia totala specifica a lichidului la iesire, respective la intrarea in masina)

Putera utila (Pu)- reprezinta puterea transferata lichidului , puterea dezvoltata de masina.

Puterea absorbita (Pa)- puterea aplicata masinii pentru a realize pomparea

Puterea disponibila – reprezinta puterea cedata de lichid la trecerea sa prin masina

Randamentul – reprezinta eficienta transformarilor din masina. Pu /Pa

Debitul poate fi masic si volumic . Ptr gaze se defineste functie de temp .

Sarcina !- reprezinta aportul energetic pe care pompa o transmite fluidului .

Sarcina este diferenta de energie specifica a fluidului la iesirea din pompa si intrarea in pompa

H=Er-Ea [J/m³](mH2O) (1)

P=QH [w](J/s)

Considerind schema de mai jos si scriind ec Bernoulli intre punctul de intrare si iesire din pompa si facind diferenta :

Energia pompei se consuma ptr energie cinetica , energie piezometrica , energie de pozitie .

Scriind ec. B intre punctul 1 si Pa si Pr si 2 , inlocuind in ec. 1 se determina sarcina pompei :

Pierderea de sarcina pe instalatie:

Energia fluidului in cele doua rezervoare (7):

Termenul I :

-Crestere de energie cinetica

-Crestere de energie piezo

-Crestere de aport ridicare fluid la inaltime

Termen II:

– pierderea hidraulica pe instalatie

Rezulta ca puterea pompei = puterea pe instalatie

Regimul de functionare se defineste in :

- Regim tranzitoriu , accelerare fluid

- Regim stationar , fortele de inertie nule.. Ptr aceste regimuri se calculeaza parametrii pompei .

Ec Bernoulli intre punct O si punct A.

Se face notatia

Hv –sarcina vacuumetrica

ha- pierderea de sarcina intre punctele O si A.

Sarcina vacumetrica are valoare maxima atunci cind presiunea in punctual de aspiratie A ajunge la valoarea presiunii vaporilor saturati .

Cauzele aparitie fenomenului de cavitatie :

- Inaltimea de aspiratie mare (nivelul pompei si nivelul apei )

- Pierderea totala de sarcina pe conducta de aspiratie , fie cresterii debitului , fie infundarii sorbului pompei , deci crestera coeficientului hidrodinamic “s”

- cresterea temperaturii apei

- Concentratia mare de gaze dizolvate in apa

- Functionarea pompei cu debite mari la inaltime de pompare mica

Pentru performanta se foloseste o alta marime NPSH (Net Positive Suction Head ). Acesta este rezerva de energie pe care lichidul o poseda la intrarea in rotor . Valoarea reprezinta rezerva de cavitatie.

Se poate calcula inaltimea maxima de aspiratie la care nu apare cavitatia

Valoarea lui NPSH la care parametric incep sa scada caracterizeaza inceputul cavitatiei. La valori mai mici curba e intrerupe si incepe cavitatia . In punctual critic vina de fluid se rupe.

Daca se scrie ec. B intre punctual O si A de aspiratie si se scad valoarea Ps din ambii membri rezulta :

Introducind valoarea NPSH rezulta :

Sau

Se poate determina valoarea inaltimii de aspiratie :

Si inaltimea maxima la care nu apare cavitatia :

Calculul pierderilor de sarcina.

Pierderile de sarcina se refera la pierderile liniare si locale .

Cele liniare depind de λ iar cele locale de ζ

Pentru regim laminar :

λ=64/Re

Re = vd/ν

Pentru regim turbulent :

Coef pierderilor de sarcina este functie de Re si de starea suprafetei interioare , adica de rugozitate.

Se defineste rugozitatea relative:

ε=k/d

k- marimea asperitatilor .

Pentru regimuri turbulente exista formule empirice pentru calculul lui λ, depinzind de nr. Re.

Diagrama Nikuradze analizeaza cele trei zone de curgere :

λ=f(Re, ε)

zona I- laminara Re aprox 2000 rugozitatea nu are influenta asupra valorii λ

Conform relatiei Hagen – Poseuille :

λ=64/Re

zona II de tranzitie cuprinde trei portiuni :

a) Zona de tranzitie Re 2000-4000. Coeficientul de rezistenta creste rapid , iar λ=const.

b) Portiunea pentru care curbele de rezistenta ale conductelor cu diferite rugozitati coincid curbei Blasius pentru conducte netede(tubulatura neteda la interior)

c) Regimul prepatratic in care curbele coeficientului Darcy difera intre ele .

zona III

Regim patratic sau regimul automodelarii turbulente . Pentru fiecare ε, λ devine constant , independent de numarul Re.

Formula lui Prandtl :

Tubulatura Serie

Daca exista doua tronsoane in serie si diferite din punct de vedere geometric , lungime si diametru .

Se determina valoarea pierderii hidraulice pe aceasta tubulatura

Exista tripla egalitate :

Q₁=Q₂=Q=constant

Deci

Si facind notatia :

Generalizind in cazul a mai multe tronsoane

Dupa ce se traseaza cele doua caracteristici ale tubulaturii

Tubulatura paralel

Pierderile totale se considera :

Se determina caracteristica echivalenta pe cale analitica

Q=Qa+Qb

Adunind valorile Qa si Qb rezulta :

In punctual 1 sarcinile sunt egale deci :

Rezulta :

Paranteza reprezinta valoarea “s “

Valoarea echivalenta a caracteristicii hidrodinamice este:

, iar pentru mai multe ramificatii :

Tubulatura complexa

Tubulatura este formata din tronsoane paralele si in serie .

Se porneste de la unul din capetele instalatiei coniderindu-se pe rind tronsoanele constituente.

Se analizeaza o schema din fig. care contine cuplari in serie si paralel

51-52 = 5a

57-5a=7a 46-36=6b 6b-76=7b

7a-7b=7A

87-7A=Rezultanta

Exista cazuri in care avem tubulatura complexa cuplata.

Se considera o tubulatura sub forma schemei de mai jos :

Prb 1. Ramura b are conditii de cuplare deoarece in punctul I trebuie sa se realizeze o sarcina de pozitie ρgz . Sarcina geodezica determina o translatie a caracteristicii instalatiei cu distanta ρgz, tocmai echivalentul sarcinii de pozitie. Tronsoanele 1a si 1b se cupleaza in paralel .

Pe tronsonul b apa nu circula daca valoarea este sub ρgz

Daca in calcul se tine seama de conditia de cuplare caracteristica rezultanta nu mai este continua .

Prb 2.

Daca la capatul tubulaturii trebuie sa se realizeze o anumita presiune , pompa va trebui sa asigure o sarcina suplimentara egala cu pierderile pe tubulatura plus sarcina pentru invingerea presiunii de la capatul tubulaturii.

Se reprezinta graficul H-Q, iar caracteristica se traseaza de la H=p.

Fig. 2.14

Din ec:

Primii trei termini reprezinta conditiile de cuplare ,iar h pierderile hidraulice.

Se face notatia :

Ec devine:

(pierderi dinamice)

si

facind notatia se ajunge la expresia :

Forma ecuatiei pune in evidenta:

-Termenul subliniat care reprezinta conditia de cuplare plus sarcina pe care o realizeaza pompa

-termenul h care semnifica pierderile hidraulice totale , inclusive dinamice

Pentru ca instalatia sa functioneze conform , adoptarea diametrelor standars superioare implica introducerea unei

rezistente superioare , adica o rezistenta locala.

Cunoscind viteza de deplasare a lichidului pe tubulatura se poate determina coeficientul pierderilor locale :

Cu valoarea ζ din diagram pierderilor locale se scoate raportul valorilor ariilor F si F stas

Diametrul interior al diafragmei va fi :

4. Pompa centrifuga, Reprezentare cinematica , vectori .Conversia energetica .Ec. Euler (legatura cinematica , sarcina , debit). Similitudinea pompelor . Cinematica particulelor . Dependenta , caracteristici functionale . Pierderi in pompa centrifuga. Familii de pompe in 3D (parab hiperbolic)

Pompa primeste energia mecanica de la motorul electric si o transmite fluidului prin intermediul paletilor Deplasarea fluidului se face datorita fortelor centrifuge . La iesirea din rotor particulele au viteze mari , energie cinetica mare . Carcasa are rol de a prelua energia cinetica fara pierderi la trecerea prin rotor si de a conduce fluidul cu energia cinetica catre refulare.

Ea transforma energie cintica in energie potential cind refularea este inchisa.

Sensul palelor este avind curbura in spatele sensului de rotatie . Antrenarea pompelor se poate face electric , cu motoare hidraulice , turbine sau motoare termice.

Constructia pompelor centrifuge poate fi :

- Cu paleti liberi

- Rotor semideschis

- Rotor inchis

Fenomenul de cavitatie poate fi preintimpinat prin constructia unui prerotor sau a unui rotor extins.

Masinile centrifuge nu sunt in general autoamorsable. Pentru functionare este necesara umplerea tubulaturii de aspiratie cu lichid sau evacuarea aerului pe conducta de aspiratie pina ce fluidul inunda statorul .

Solutiile in acest sens sunt:

-functionarea inecata,sau

-cu valvula cu retinere

- cu statie de amorsare, incluzind o pompa volumica si un ejector.

- cuplarea pe acelasi arbore pe care este fixat rotorul pompei a unei pompe cu inel de apa. Pompa este autoamosrsabila si scoate aerul din tubulatura , raminind cuplata , functionind in paralel cu pompa principala.

In instalatiile de la bordul navei se utilizeaza des pompele centrifuge in inst de ballast, santina, Fi-Fi , apa tehnica, sanitara, marfa petroliere, ect.

Pompele pot lucra ca si turbine prin intrarea apei radial si evacuarea axial (turbina Francis).

Cinematica particulei in rotorul pompei , stabilirea triunghiului vitezelor la intrarea si iesirea din rotor.

Se definesc vitezele la intrarea 1 si iesirea din rotor 2 parcurse de debitul Q, I turatie n .

C1 –viteza absoluta de intrare in rotor

W1 – viteza relative de intrare in rotor

u1 – viteza de transport la intrarea in rotor

vitezele de transport se calculeaza cu relatia:

Se poate defini modulul vitezei absolute functie de debit si sectiunea de intrare.

Daca pompa nu are director la intrare vectorul C1 se dispune radial.

Ec . Coriolis in acest caz:

W1 tangenta la palet

Daca nu exista director si este satisfacuta relatia de mai sus unghiul α=90 grade.

Daca exista director atunci alfa e diferit de 90 grade.

Pentru trasarea triunghiului vitezei la iesire :

In caz uzual Cr2=Cr1 , aceasta pentru a evita salturile de viteza radiala, care ar genera forte de inertie ce conduc la cavitatie. Se impune apoi unghiul beta 2 de asezare a paletilor .

Pe baza turatiei se calculeaza modulul vitezei de transport u2 si apoi pe baza relatiei Coriolis se construieste triunghiul vitezelor :

Reactia rotorului – reprezinta raportul dintre sarcina statica si sarcina totala.

Se considera expresia sarcinii teoretice realizate de rotor:

In cazul lipsei directorului , la care viteza de intrare este dispusa radial Cu1=0 , deoarece α=90 grade si in acest caz va fi valabil doar triunghiul vitezelor la iesire .

Din ec de mai sus sarcina este cu atit mai mare cu cit componenta tangentiala este mai mare . Pentru aceasta se considera triunghiul de viteze la intrare si iesire . Ec Euler devine :

Din ec de mai sus rezulta ca de la intrare la iesire are loc un transfer de energie atit dinamic cit si static.

grad de reactiune a rotorului

Influenta nr finiti de paleti

Prezenta paletilor cu grosime finita modifica triunghiul vitezelor astfel incit componentele radiale ale vitezelor sunt ecranate de grosimea nenula a paletilor.

Definirea caracteristicilor functionale ale pompei centrifuge

Facind reprezentarea grafica in coordinate HQ, functia este dependenta de unghiul β (W si u)

Pentru ca intrarea sa se faca fara soc viteza W trebuie adusa pe directia paletilor la intrare prin modificarea cu viteza Δ

. Aceasta implica devierea unghiului la valoarea β1.

Din asemanarea triunghiurilor rezulta :

Consideram pierderile prin soc de forma pierderilor locale

Si rezulta:

Expresia analitica a caracteristicilor este functia f(Q,H,n) este un paraboloid hiperbolic.

Dependenta de beta, soc, frecari

Facind notatia :

Determinarea s si ζ se face din literature. Expresia sarcinii devine:

Coeficientii K1, k2,k3 reprezinta valori constante pentru pompa data.

Ecuatia de mai sus reprezinta un paraboloid hiperbolic .

-Curbele I, II,III sunt curbe de turatie n=ct. ,rezultate din intersectia pinzei cu plane paralele Q-H.

-Curbele a-a, b-b, c-c, orizontale ,paralele cu planul Q-n sunt linii de refulare constanta . Acestea sunt hyperbole si a caror asimptote se intersecteaza pe axa H. Ele definesc comportamentul pompei la o anumita inaltime de pompare. Modificarea debitului se face prin reglarea turatiei.

-Parabola H este rezultatul intersectiei cu un plan paralel cu planul H-n. Aceste parabole indica cum trebuie variata turatia pentru a mentine debitul contant la diferite inaltimi de pompare .

5. Determinarea punctului de functionare si verificarea pompei la cavitatie.

Determinarea parametrilor functionali ai pompei centrifuge cuplata in int de tubulatura

Metoda grafica

Considerind o instalatie cu o configurare geometrica ptr care se determina sarcina instalatiei :

Conditia de cuplare :

Termenul sQ² contine si componenta dinamica .

In regim stationar Qp =Qi deci Hp=Hi

Pentru definirea parametrilor pompei cuplata in instalatie se analizeaza cum aspira pompa.

Punctul N defineste punctul energetic, nedefinind in intregime ansamblul .

Se defineste graficul Hv=f(Q) pentru pompa si Ha=f(Q) , pentru instalatie . Se defineste sarcina pe instalatie :

Hc1-p reprezinta caracteristica de cuplare pentru aspiratie a pompei.

Primul termen din membrul drept reprezinta caracteristica de cuplare .

Hv adm =ρVp²+ρgZp+hp (pag 39)

Intersectia Hv admis(Q) cu Ha(Q), reprezinta punctul M.

Daca M este la dreapta punctului N ,rezulta ca sarcina este mai mare decit cea ceruta si se poate realiza umplerea pompei .

Daca M este la stinga punctului N , rezulta ca aspiratia cere o sarcina mai mare si apa nu mai ajunge la pompa.

6. Cuplaje hidraulice. Reductor , amplificator, reductor-inversor, grafica , vectori .

Transmisiile hidromecanice genereaza o conversie mecano-hidraulica si hidraulica mecanica.

Acestea sunt de doua tipuri:

• Hidrodinamice (cuplaje centrifugale)

• Volumice

Reductoare si amplificatoare de turatie .

Se mai intilnesc sub denumirea transformatoare hidrodinamice .

Au rolul de a reduce sau a amplifica turatia la iesire . Intre cele doua rotoare se introduce un dispozitiv de dirijare.

Variante contructive : actionare directa, actionare inversa, actionare cu mai multe trepte.

Triunghiul vitezelor : Daca se desfasoara o sectiune pe o suprafata medie de profile . Se alege unghiul de inclinare a profilului astfel incit componenta de transport la turbina u1T sa fie mai mica decit componenta de transport u2P la iesirea din pompa. In acest caz C2P mai mare C1T si u2¿u1. La amplificatoare configuratia este alta .

.,l

Triunghiurile sunt in oglinda .

Deoarece lichidul trece prin aparatul de dirijare el trebuie sa preia un moment

M1 +Mp=M2

Se defineste raportul vitezelor unghiulare i=ω1/ω2.

Alunecarea s =1-i

Moment , putere : P1=ω1M1, P2=ω2M2

ΔP=P1-P2=M(ω1-ω2)

Domeniul de functionare a cuplajului este delimitat de valoarea lui I ptr valori maxime ale randamentului Reductoare –inversoare

La acest tip paletatura dispozitivului de dirijare este intoarsa . Caracteristica externa a cuplajului da variatia marimilor M1, M2,P1,P2 si η functie de turatia arborelui condus n2, pentru valori n1 constante.

Scaderea turatiei n2 face ca momentul M2 sa creasca, variatia momentului M1 cu turatia n2 depinde de dispunerea dispozitivelor de dirijare si de geometria paletilor pompei si a turbine .

La regim de i=0,6 si η=0,6 se pierde aprox 40% din putere , transformata in caldura . Cuplajele pot fi de mica putere si mare putere.

La cele de mica putere puterea disipate este de 2-5%.

La cele de putere mare se adopta un regim de racire . (frina Froude)

7. Pompe axiale. Constructie , caracteristici , vectori .

Constructie : Pompele se numesc si propulsive. Lichidul este actionat de rotor cu pale profilate. Dupa rotor se monteaza un dispozitiv de dirijare . Energia de la rotor la fluid se transmite diferit de pompele centrifuge, particulele

nu se deplaseaza radial ci numai axial pe suprafete cilindrice concentrice. Facind doua sectiuni cilindrice in rotor si in director si desfasurind profilele se obtine:

Particulele intra cu viteza Ca si conform relatiei Coriolis Ca=u+W.

Performanta : Pompele nu au posibilitatea sa se autoamorseze . Realizeaza inaltimi mici si au tendinta de cavitatie. Din pompele dinamice realizeaza cele mai mari debite. Pentru refulare se adopta Solutia cu mai multe trepte. La nave se folosesc la circuitele de racire , ballast. Ventilatoarele axiale se folosesc la instalatiile de ventilatie CM, magazii marfa.

Un alt domeniu detul de larg folosit este acel al propulsiei cu jet. Ventilatoarele axiale pot fi folosite la propulsia navelor pe perna de aer, la sustentatie (perna de aer).

Analiza functionarii retelei de profile in current de fluid.

Cu indicele 1 s-a notat intrarea in rotor ,iar cu 2 iesirea din rotor.

I reprezinta profilul rotorului

II reprezinta profilul dispozitivului

La intrare viteza periferica u1 si absoluta C1.Rezulta W1 tangent la profil . La iesire u1=u2=u, sectiuni la aceeasi raza

Se traseaza tangenta la profil la iesire β2. Ducind aceasta directie prin virful vectorului u2 la intersectia cu Ca Rezulta C2 pentru care se stiu directia si sensul (ca rezultanta).

Cresterea vitezei axiale se realizeaza prin transformarea componentei tangentiale in una axiala in dipozitivul de indreptare , obtinindu-e in final C2 mai mare ca Ca.

La pompele axiale sarcina este cu atit mai mare cu cit creste rasucirea vinei de fluid ,determinata de variatia unghiului β (schimbarea directiei fluidului in paletii rotorului.

6. Ejector, principiu , parametrii diagrame.

Principiul este de a folosi energia jetului fluidului de lucru pentru transferul fluidelor.

Ejectoarele evacueaza fluidul la presiunea admosferica, iar injectoarele la presiuni mai mari.

Ejectoarele lucreaza ca structura : lichid –lichid , gaz-gaz, lichid gaz .

Constructie :

Confuzor 5

Camera de amestec 6

Difuzor 7

Viteza lichidulu de lucru este C1 la debit Q1. In zona I presiunea scade la valoarea pa si creste viteza . Amestecul incepe in confuzor si se continua in camera de amestec unde presiunea creste pina la valoarea p3. Amestecul de presiune p3 unde prin marirea sectiunii scade viteza si creste presiunea pina la valoarea p4.

7. Reglajul masinilor hidraulice pe instalatii

O instalatie functioneaza in parametrii Q-H, determinate de caract pompei si caract tubulaturii .

Reglajul prin modificarea turatiei

Daca pompa permite reglajul turatiei , se face in zona randamentelor bune obtineun debit intre valoarea Q1 si Q4 sau in trepte functie de turatie . Maximul curbei ramine pe parabola ce trece prin punctul de maxim M , punctele de functionare 1…5.

Metoda este economica

Reglarea prin by-pass

Se debiteaza pe doua conducte paralele.

Punctul de functionare se muta din I in I’ ptr debitul Q1=Qi+Qb, deci pe curba rezultanta R. Domeniul de reglaj este intre Qi si Q*

Caracteristica by-pass-ului devine verticala daca Qb=0 si debitul Qi creste la valoarea Qi*.

8. Cuplarea masinilor serie /parallel

Cuplarea masinilor hidraulice- paralel

Daca se intersecteaza caracteristica pompei echivaente cu cea a instalatiei se obtine debitul :

Qe=Q1+ΔQ<2Q1

Diferenta ΔQ reprezinta reducerea debitului cauzata de pierderile hidraulice.

In cazul cuplarii pompelor pe tronson cu pierdere de sarcina fata de punctul A consta in pierderea de sarcina pe tubulatura considerata pierdere de pompa .

Si

Cuplarea masinilor hidraulice –serie

Se pune problema stabilirii caracteristicii echivalente. Cuplarea in serie implica un debit constant. Sarcinile echivalente se obtin prin insumarea sarcinilor celor doua pompe.Exista conditia ca pentru ultima pompa din cele cuplate sa aiba corpul proiectat la presiunea indusa de celelalte pompe.

9. Inst complexe /principii/grafica

Se considera o instalatie complexa de cu patru pompe in paralel, admisia prin valvula Kingston , refularea valvula V6 cu retinere. Magistrala M1,M2 permite umplerea tancurilor, golirea lor , tranferul dintr-un bord in altul .

Ptr transfer bb-tb : P4-se deschide V7,1,3,8, invers P1- V4,8,2,7

Pentru golirea tancurilor bb se deschide V7,1,6, cu P2 sau 3 sau 2si3.

Pentru golirea tancuri tb se deschide V8,4,6 cu P 1,2,sau 3 , sau combinatii.

Primul pas este de a stabili o pompa echivalenta prin metoda grafica sau analitica .

Se presupun cunoscute caracteristicile celor patru pompe si caract vacuumetrice.

Se poate trasa caracteristica vacuumetrica .

- Se considera punctul I pe caract echivalentaE de sarcina Hi si debit Qi.

- Se coboara pe caracteristica Hv1,2,3,4, punctele de intersectie dintre dreapta de sarcina Ht si caract functionale ale celor 4 pompe ,obtinind punctele Hv1,2,3,4.

- Deoarece pompele lucreaza in paralel ruperea vinei de fluid se va face la sarcina pentru care ultima pompa nu mai poate lucra Hv1=min(Hv1,2,3,4,)

- Se reprezinta punctul pe graphic .

- Se repeta operatia pentru alte puncte I , obtinind alte valori pentru Hv1.

- Unind punctele se obtine vacuumetrica Hv(E).

Calculul instalatiei se face pe fiecare traseu 1…j. Cuplarea tronsoanelor se face in series sau in paralel .

Se pune problema rezolvarii parametrilor de functionare ai pompei echivalente E ce lucreaza pe traseul j.

De obicei se aleg traseele cele mai indepartate sau combinatiile de traseu cele mai dezavantajoase.

10. Caract functionale masini volumice. Reprezentare 3 D. Pompe piston , principia

Transferul lichidului de face prin modificarea volumelor de lucru in masina cu variatia presiunii.

Daca puterea de antrenare a pompei actioneaza astfel incit cinematica masinii de lucru este constanta, presiunea realizata de masina va depinde numai de sarcina instalatiei la care se cupleaza masina, debitul theoretic in instalatie nedepinzind de presiune.

Debitul va fi : Q=vnη [l/min] ec1

v-cilindreea pompei

In care η este produs mechanic , volumic si hydraulic

Sarcina H in cazul pompelor volumice folosita doar la calculul de dimensionare a elementelor constructive .

Sarcina unei pompe in instalatie este:

H=(v₂²-v₁²)ρ/2+ p₂-p₁+ρg(z₂-z₁)+h

Pe instalatie vitezele sunt mici in comparatie cu p₁-p₂, si care depaseste valoarea geodezica ρgz(z₂-z₁),termenii I ,III,si IV, din membrul drept al ecutiei se pot neglija.

In aceste ipoteze pompa volumica trebuie sa realizeze o sarcina :

H=p₂-p₁ (aprox)

Notarea generala este p sau Δp.

Caracteristici functionale ale pompelor

Ideia de baza este asa cum se observa in ec 1 debitul Q variaza liniar cu turatia n .

Intersectia dintre plane R si P este o dreapta paralele cu oH.

Q functie de H

Debitul se micsoreaza cu cresterea presiunii de functionare ΔQ(H). Viteza de trecere a debitului pierdut dinspre refulare spre aspiratie notat cu ΔQ(H) variaza cu radacina patrata a diferentei de presiune , conducind la o variatie de acelasi fel a debitului .

Deoarece la pompele volumice presiunea poate creste substantial functionarea se face pe by-pass , zona 3-4, pina la valoarea H max b.

La turatii mari debitul de pompa este mai mare .

Mentinerea debitului pompat la o valoare constanta indiferent de valoarea inaltimii de pompare este o propietate a pompelor volumice, in special in cazul in care viscozitatea fluidului se modifica datorita variatiei temperaturii de lucru .

De obicei apare si variatia randamentului functie de sarcina ptr n=ct si valoarea puterii .

Randamentul este mare pe o plaja mare de sarcini . randamentul are valori mici la mersul in gol , si la sarcini mari unde randamentul volumic scade mult.

Puterea absorbita creste cu cresterea sarcinii.

Pompe cu piston

Contructie si principii de functionare : miscarea fluidului se face prin miscarea alternativa a unui piston , a carui sens se schimba rezultind o miscare pulsatorie (la capete cursei viteza este zero, existind puncte moarte) .

Un ciclu de functionare are doua faze, prima faza de crestere a volumului de lucru si aspiratie , a doua cu micsorarea volumului si refuare.

Neuniformitatea debitarii are ca o consecinta vibratii in functionare , drept care se folosesc acumulatoare , montate pe refularea pompelor cu o fata de lucru . Se face refularea in instalatie atit la cursa ascendenta cit si la cea descendenta (comprimare) a pistonului.

Considerind :

v-viteza pistonului

ω- viteza unghiulara de rotatie

s – cursa pistonului

F- suprafata pistonului

n-turatia la antrenare a manivelei

Jumatate din interval este cursa pistonului (cu o fata) , iar pe perioada 2π avem o valoare maxima a debitului si o valoare medie rezultata din integrarea curbei debitului pe intervalul 2π.

Gradul de neuniformitate reprezinta raportul:

δ=qmax /qmed =π

Pentru pompele cu doua fete δ=1,57, iar pentru trei fete active δ=1,47, iar la patru fete active δ=1,11

Teoria se aplica si la pompele cu pistonase radiale sau axiale.

11. Tipuri pompe volumice, caracteristici .

Pompe volumice cu pistonase axiale

Constructie si principiu de functionare : Pompa se compune dintr-un bloc al cilindrilor in care sunt amplasate pistonase radiale si un disc pe care sunt fixate la unul din capete tijele pistonaselor prin articulatii sferice .

Exista trei mari grupe de pompe :

Pompe cu bloc inclinat, pompe cu disc inclinat si pompe cu disc fulant.

Din punct de vedere al debitului pot fi cu debit constant si variabil.

Pompe volumice cu pistonase radiale

Constructie si principiu : la acest tip de pompe pozitia pistonaselor in blocul cilindrilor este radiala , variatia volumelor de lucru se ralizeaza datorita pozitiei excentrice a axului conducator.

Alimentarea se poate face iterior sau exterior. Distributia se face cu ajutorul distribuitorului care este fix, pe directia punctelor moarte ale pistonaselor.

Latimea sa este mai mare decit latimea canalelor de legatura ale pistonaselor cu galeria de aspiratie .

Performanta: Pompele au puteri mari (pina la 3000 kW), debite de pina la 8000 l/min si presiuni de 200-300 bari.

Pompe cu surub (screw)

Principiul de functionare se bazeaza pe rotirea surubului in carcasa si transportul fluidului in spatiul creat intre rotor si stator. Pompele se construiesc cu doua pina la cinci suruburi.

Suruburile sunt unul cu pas dreapta, celalalt cu pas stinga. Evident lungimea surubului trebuie sa fie mai mare decit pasul surubului. Unul din suruburi este conducator, celalalt condus. Dupa prima umplere cu lichid pompa este autoamorsabila.

Pompe cu roti dintate

Constructie si principiu : sunt formate din doua elemente de baza, cele doua pinioane , unul conducator , celalalt condus . Admit turatii inalte.

Intodeauna aspiratie se face unde dintii ies din angrenaj, iar refularea unde dantura intra in angrenaj. Lichidul este transportat intre dintii angrenajului si carcasa.

Cavitatia pote apare la pompele cu roti dintate. Alegerea corecta a pompelor duce la evitarea acestui fenomen .

Pompe cu membrana :mecanice , pneumatice

Actionarea pneumatica

1. Distribuitorul de aer direcționează aerul comprimat în spatele membranei care acționează direct asupra lichidului ce trebuie pompat. Membrana funcționează ca o suprafața de separare între aerul comprimat și lichid. Aerul comprimat deplasează membrana îndepărtând-o de blocul central al pompei, iar membrana opusă este trasă spre blocul central de către tija comună celor două membrane. Deplasarea membranei 2 către blocul central al pompei creează vid în camera 2. Membrana 1 împinge lichidul spre circuitul de refulare, iar membrana 2, prin mișcarea ei, aspiră lichidul în corpul pompei.

3. Când membrana ajunge la extremitatea cursei, distribuitorul de aer indexează circuitele de aspirație și refulare ale aerului comprimat determinând schimbarea sensului de mișcare a membranelor. Prin urmare, membrana 2 împinge lichidul spre circuitul de refulare, iar membrana 1, prin deplasarea ei, aspiră lichidul în corpul pompei. În același timp, membrana 1 împinge spre exterior aerul aflat în camera adiacentă ei.

4. Când cursa este încheiată, distribuitorul de aer aduce, din nou, aer în spatele membranei 1, iar membrana 2 începe cursa de refulare a aerului.

14. Motoare liniare , constructie , caracteristici

Aceste masini nu realizeaza obtinerea continua a puterii . Efectueaza deplasari liniare sau unghiulare la valori limitate.

Motoarele (cilindri hidraulici) au ca element activ unul sau mai multe pistoane , care e deplaseaza in cilindrii de lucru.

Diamerul poate varia intre 125 si 300mm , cursa intre 1400 si 4300mm, forta axiala 300-1700 kN.

Calculul pitoanelor se face conform a doua aspecte cinematic si dinamic .

Parametri de calcul rezultati sunt : cursa pistonului, debitul pompei , forta activa , timpul de efectuare a cursei , volumul de ulei pentru cilindrul extins(dm²)

Forta de impingere a uleiului hidraulic

Forta teoretica:

Aceasta se calculeaza cu ajutorul urmatoarelor formule:

F1 = (π/400) x D2 x P

F2 = (π/400) x (D2 - d2) x P

unde:

F1 = forta de impingere la extensie

F2 = forta de impingere la compresie

D = dimaterul cilindrului

d = diametrul pistonului (tijei)

P = presiunea

η = coeficient pentru presiunea de incarcare

Forta reala:

Este forta teoretica multiplicata cu un indice η care in cazul mecanismelor de constructii, a industriei automobilelor sau a mecanismelor de incarcare / descarcare este 0,95.

La capatul cursei pistonul trebuie frinat pentru a preveni uzura. Se folosesc mai multe metode de frinare. Printre acestea sunt practicarea unor orificii in camasa la capatul cursei, montarea unui drosel , introducerea unei rezistente hidraulice ,

15. Motoare oscilante, constructie , caracteristici

Aceste motoare executa curse unghiulare limitate.

Constructia este robusta , structura fiind dintr-un stator si rotor cu paleti radiali, camerele de lucru reprezinta spatiul dintre paleti. Aplicatia lor este extinsa in domeniul naval reprezentata prin actionari ale armaturilor, instalatie balast-santina, capace mecanice, instalatie de guvernare .

O alta categorie de motoare hidraulice oscilante o reprezinta cele cu plunjere si cremaliera. Miscarea este data prin intermediul unui piston ce transforma miscarea rectilinie in miscare circulara printr-un surub cu mai multe inceputuri.

16. Tipuri sondare tancuri ,constructie.

Sonde : Acestea masoara nivelul de lichid in zone neaccesibile sau accesibile temporar.

Plasarea sondei se face linga teava de suctiune .

Diametrul nu mai mic de 32mm

Sondele pot fi metalice (tevi), sau sticla ptr tancuri de combustibil si ulei in CM .

a)Sondarea tancurilor se face mecanic cu cablu si greutate sau lant . Tevile trebuiesc sa fie cit mai drepte .

Pentru a nu face piston de aer la partea superioara a tevii in tanc se practica un orificiu de 5mm diametru.

La sondarea mecanica tevile sunt prevazute cu pacute de contact sub teava pe tabla invelisului (striking plates ), sau o traversa mica pe teava.

Volumul lichidelor din tanc sa face pe baza tabelei de sonde functie de asieta navei (metoda clasica).

b) Sondarea tancurilor de produse chimice de distilare (benzine , fractiuni), se face cu ajutorul radarului specializat montat sub punte . Acesta este calibrat si dupa scanarea in 3D rezulta volumul gol al tancului .

c)Sondarea pneumatica : Se face cu ajutorul unei instalatii specializate cu o mica pompa de aer.

Pe sonda se introduce aer pina ce se elimina complet lichidul in tanc (teava se umple cu aer), in acel moment presiunea statica este egala cu inaltimea coloanei de lichid din tanc (ρgh). Senzorul de presiune transforma semnalul in unul electric calibrat ce indica direct nivelul in metri cubi ai tancului intr-un panou ce cuprinde toate tancurile (de balast).

P=kh ,

unde k depinde de densitatea lichidului si de g.

Masurarea cu nivela de sticla se face in CM ptr combustibil, ulei. Sticla de nivel sa pevede cu manta metalica , robinet superior si inferior de purjare si aerisire.

Capacele sondelor de combustibil si ulei se fac din Cu , evitarea scinteilor, asigurate cu lant .

Testarea tehnica si etansa a tancurilor seface cu sondele si aerisirile montate, pentru evitarea netansietatilor . Acelasi lucru este valabil la tancurile nestructurale.

O alta sondare efectuata este sondarea adincimii de navigatie , adica rezerva de pescaj .

Aceasta se face cu ajutorul sonarului , instalat sub chila navei.

17. Aerisiri , constructie

Aerisiri se monteaza in toate tancurile nu care nu exista ventilatie . Plasarea capetelor sondelor se face deasupra puntii principale in general . Aerisirea ptr combustibil se face in spatiu deschis , prevazute cu o plasa antiscintei (cu diametrul cel putin egal cu al tevii). Sunt aerisiri la tancuri de ulei plasate in CM (fuel oil service, settling and lub oil ).

Aerisirile sunt prevazute cu dispozitive automate de inchidere ce nu permit suprapresiune in tanc.

Pe punte aerisirile de balast sunt prevazute cu bile (flotoare ce se inchid la inundarea puntii de valuri prin ridicare ). Aerisirea se plaseaza in partea opusa tevii de umplere si in punctul cel mai inalt.

Diametrul tevii de aerisire mai mare cu 25% decit diametrul tevii de umplere.

Diametrul nu mai mic de 50mm.

Tevile de overflow se monteaza cind umplerea se face de la pompa navei sau de la mal. La combustibil teava leaga tancul de tancul de overflow.

18. Inst santina , separatoare , functionare ,alegerea pompei.

Elemente , schema sistemului :

Sistemul are in componenta pompe, tubulaturi ,magistrala si ramificatii, sorburi, filtre , separatoare. Tevile se galvanizeaza interior si exterior . Vopsirea lor se face in sistem special ptr tevi galvanizate sau in sistem de tanc de balast.

Confectionare tevilor se executa in regim de spooluri ( tronsoane confectionate in atelier ), ansamblarea pe nava.

Schema de functionare :

Amplasarea pompelor se face in CM, ptr celelalte compartimente exista ramificatii.

Separatoare :

Stocarea rezidurilor se face in tancul de sludge , apa se deverseaza sau se stocheaza la bord . Tancul de sludge are sistemde vopsire specific (alchidic), si se prevede cu instalatie de spalare cu duze.

Calculul instalatiei :

Calculul consta in determinarea dimensiunilor tubulaturii (principale si secundare), alegerea pompelor .

Tubulatura magistrala :

Diametrul se calculeaza dupa formula :

dm =1,68√L (B+D )+25 (mm)

dm –diametrul interior al tevii (mm)

L –lungimea navei (m)

B –latimea navei (m)

D- inaltimea de constructie (m)

Diametrul tubulaturii ptr ramificatia cargo si spatii in CM nu mai mica ca in formula de mai jos dar nu mai mica de 50 mm:

db=2,15√ C(B+D) +25 (mm)

C- lungimea compartimentului (m)

Pompa:

Capacitatea pompei nu mai mica de : Q=5.75 dm²/10³

in care dm este diamentrul conform regulii a magistralei de tubulatura (mm)

Q - capacitatea in m³/h

Sarcina pompei :

Calculul pompei se face in ipoteza ca toate ramificatiile care duc la magazia cea mai indeparta se cupleaza simultan.

H=sQ² (N/m²)

Se calculeaza sarcina pe aspiratie pina la pompa ha =saQ²

Sarcina pe refulare dupa pompa : hr=srQ²

Sarcina totala va fi : ht=¿¿+sr )Q²

Se traseaza caracteristica pe aspiratie , pe refulare si totala, fara componenta geodezica.

Se traseaza caraceristicile tubulaturii si cu sarcina geodezica :

Hi=ρgz+sQ² z=za+zr. (a –aspiratie r-refulare)

Daca Ha <Hvac pompa functioneaza normal , punctul 2 de intersectie a caract inst cu sarcina vacumetrica e la stinga punctului p. (sarcina pompei).

Daca Ha¿Hvac pompa nu functioneaza pe aspiratie, deci trebuie marit diametrul pe aspiratie .

Marind diametrul la d o1 se va reface calculul si ca efect caracteristic ape aspiratie trece in 2’. Coboara si Hi in 1’. Deplasarea lui 2” este mai rapida la dreapta decit deplasarea lui 1” in 1’, deci Ha<Hvac , pompa functioneaza normal.

15. Instalatia de balast

Instalatia are rolul de a regla asieta navei in functie de incarcarea navei in conditii de stabilitate pozitiva in conditii de mars sau de stationare .

h=r-a >0. De asemenea instalatia are rolul dea asigura conditii de navigare in balast in cazul cind nava este goala.

Schema de inst de balast: Instalatia poate face transferul dintr-un bord in altul , poate goli sau umple tancurile cu apa dulce sau de mare.

Calculul instalatiei:

a)Calculul instalatiei se face similar instalatiei de santina , necesitind calculul diametrului tubulaturii si alegerii pompei .

Se determina diametrul tubulaturii de ramiifcatie care este dat de formula :

d=183√V [mm]

in care V= volumul tancului de balast [m³]

Diametrul tubulaturii magistrale trebuie sa fie cel putin egal ce cel mai mare diametru al ramificatiei :

d1=dmag= d=183√Vmax [mm]

V max este volumul tancului cel mai mare.

Alegerea se face pentru cel mai defavorabil caz cind pompa aspira din tancul cel mai de jos si refuleaza in tancul de cota maxima.

Un alt parametru ce intervine in calculul instaltiei este timpul de umplere impus din conditiile de functionare a navei .

a)Calculul se face in baza regresiei liniare, egalindu-se cele doua ecuatii, caracteristica instalatiei cu caracteristica pompei :

C1+C2Q+C3Q²= ρgz+sQ²

Sarcina instalatei este conditionata de diferenta intre cota de aspiratie si cea de refulare.

Daca nivelul din tanc este mai mare decit pescajul d=ct , z=y-d, q, Q=f(y).

C1+C2Q+C3Q²=ρg(y-d)+sQ² , rezolvind rezulta Q=F(y)

Q=dV/dt=A(y)dy/dt ,

Prin integrare : t= ∫0

ymax

A ( y )dy /Q( y )

b) O alta metode este impartirea volumului tancului in subvolume ptr care se calculeaza timpul , timpul total rezultind din adunarea timpilor partiali.

c) In cazul transferului dintr-un bord in altul se traseaza caracteristica instalatiei in cele doua situatii maxime (de start si stop), rezultind doua caracteristici cu sarcina de cuplare pozitiva si negativa , debitul mediu fiind media aritmetica a celor doua debite calculate.

Qmed=(Qa+Qb)/2

Timpul de efectuare a manevrei : t =V/Qmed

d) In cazul manevrei de golire se procedeaza identic cu cel al cazului de umplere si se pune problema verificarii pe aspiratie. Se defineste caracteristica pe aspiratie a instalatiei :

Ha=ρgz+sQ² (z si a cotele pe aspiratie)

s- constanta hidrodinamica pe aspiratie a instalatiei.

Se presupun cunoscute caracteristica pompei de functionare si vacumetrica si se verifica conditia ca Hv>Ha.

16. Inst stins incendiu . Inst stins incendiu cu apa. Apa pulverizata. Gaz inert ,CO2. Spuma. Pulbere

Instalatia de stins incendiu cu apa

-pompe autoamorsabile

- tubulatura magistrala si ramificatii

-hidranti

-furtune

-tevi de refulare de mana(manica)

Debitul pompei de avarie trebuie sa asigure functionarea simultana a a doua tevi de refulare si trebuie sa fie egal cu cel putin 40% din debitul total necesar al pompelor de incendiu.

Tubulatura : dimensiune tubulaturii trebuie sa satisfaca distributia la debitul maxim cerut de reguli.

Hidrantii : sunt prevazuti cu valvula de inchidere si cuplare rapida si trebuie sa satisfaca functionarea cu doua jeturi de apa in orice parte a magaziei, compartimentului , puntii. Distanta intre hidranti 20m la interior si 40 m la exterior. Instalatia pote fi conectata si la mal , iar pompa de avarie se monteaza in afara CM-ului.

Algerea pompelor :

Pentru a alege pompele trebuie determinate sarcina si debitul conform regulilor :

Suma debitelor pompelor deincendiu stationare fara pompa de avarie cu presiunea la hidrant din tabel trebuie sa fie mai mare decit cel calculat cu formula:

Q=km² unde m=1,68√L(B+d )+ 25

L,B,d dimensiunile navei [m]

k=0,016, 0,012,0,08 functie de nava

Daca functioneaza o pompa debitul ar fi Q1. Ptr doua pompe debitul este Q2, dar datorita intersectiei cu caracteristica instalatiei 2 se muta in 2’.

Debitul in paralel este mai mic decit debitul insumat.

Q₂<2Q₁

Pentru n pompe cuplate Qt<nQ1 sau Qt=kp n Q1

n=numarul de pompe

Q1=debitul unei pompe

Kp =coeficient de cuplare (0,8-0,85)

Debitul ptr o pompa va fi : Q1=Qt/kp n

Qt reprezinta debitul prescris de Registru si calculat cu rel Q=km²

-Calculul sarcinii :

Hi= ρ (v₂²-v₁²)/2 +p₂-p₁+ρgh +h in conditiile date p1 =pres admosferica , p2= presiunea la hidrant p(din tabel).

Conditia de cuplare din punct de vedere a presiunii : pH-p0=Δp,

In calcul se considera numarul minim de jeturi care realizeaza debitul pompelor impuse de registru si se alege traseul cu pierderile cele mai mari.

Se aleg trei trasee si se deschid n hidranti care realizeaza debitul Qt.

n hidr =Qt/Qh Qh-debitul hidrantului

Se calculeaza ptr fiecare traseu caracteristica tubulaturii h=h(Q)

Se calculeaza caracteristica complexa a instalatiei Hi pentru fiecare din ramuri de forma,( de exemplu pe traseul k):

Hi(k)=(ph-po)+ρgz(k)+h(k), k reprezinta indice de traseu

Se determina traseul cu pierderile maxime.

Hi =max(Hk,Hl,Hm)

Se considera ca sarcina pompei este egala cu sarcina instalatiei cu traseul cu pierdere maxima

Hp=Hi

Pentru aceasta sarcina avind si debitul Q1 se face alegerea pompei .

Se face o predimensionare a tubulaturii cunoscind debitul total , debitul fiecarei ramificatii si alegind viteza de curgere a apei prin tubulatura .

D=√4Q /πv , v=2-4,5 m/s

Diametrul se standardizeaza si se verifica la presiune .

Instalatia de stins incendiu cu apa pulverizata

Instalatia se foloseste in spatii care nu sunt upravegheate continuu. Instalatia se prezinta in doua forme:

- instalatii cu sprinklere , care se cupleaza automat si includ si sistemul de semnalizare.

- instalatii cu drencere, care se cupleaza manual

Sistemele des folosite sunt cu apa sau cu apa si aer.

Instalatia cu apa pulverizata cu sprinklere se compune din :

Sprinklerele sunt dispozitive care au rol de detectare si stingere cu apa. Elementul fuzibil declanseseaza sprinklerul si elibereaza apa.

-Tubulatura-este in permanenta sub presiune. Reteaua poate fi inelara cu valvule de separare intre punti.

-Hidroforul trebuie sa asigure cantitatea de apa egala ce cea debitata de pompa in timp de o ora.

Presiunea in hidrofor la golire trebuie sa fie cel putin egala cu presiunea sprinklerului in pozitia cea mai de sus, plus sarcina geodezica.

-Pompa cu declasare automata este independenta si se cupleaza automat la caderea presiunii pe instalatie. Pompa trebuie sa mentina presiunea de lucru la sprinklere si o acoperire de 280 m².

-Compresor de aer cu butelie

-Dispozitiv (valvule) de control si semnalizare

Schema functioala se bazeaza pe declansarea sprinklerului din zona de incendiu care comanda deblocarea valvulelor cu retinere. In prima faza se declanseza hidroforul , dupa care urmeaza pornirea pompei principale dupa circa 1min.

Calculul instalatiei consta in determinarea debitului necesar si a sarcinii pentru alegerea pompei.

Se pune conditia ca fiecare sprinkler sa realizeze un debit de 5l/m²

Daca sunt n compartimente cu suprafata Si ,

Qi=qSi (i=1...n)

Debitul maxim va fi egal cu cel mai mare debit Qi.

Se aleg trei trasee diferite cele mai lungi si se calculeaza sarcina:

Hi1=(ps-po)+ρgz1 +h1 pe cele trei trasee 1,2,3,

Hi =max(Hi1,Hi2,Hi3)

Se alege pompa cu Qi si sarcina Hi

-Calculul numarului de sprinklere pe ramificatie.

Se impune presiunea minima 1,5 bar si debitul la sprinkler de catre producator si se determina valoarea ptr un sprinkler.

n=Qi/Qmin

Instalatii de stins incendiu cu drancere.

La aceasta instalatie duza de stropire este deschisa,

Se plaseaza deasupra agregatelor, in putul spatiilor din CM, deasupra suprafetelor cu scurgeri de combustibil, spatii cu subst volatile.

Amplasarea se face astfel incit zonele stropite sa se suprapuna.

Pot exista duze montate in inst cu perdea de apa sau stropire cu apa. Acestea asigura stropirea stelajelor magaziei, protectia iesirilor din magazii sau alte spatii, suprafete exterioare.

Un alt tip de instalatie pe baza de apa este instalatia de ceata (Flexi-Fog). A fost introdusa de US Navy in expluatare in anul 2000. Aceasta instalatie are un randament mare , particulele fiind foarte fine evaporarea este aproape instantanee si are avantajul ca nu inunda compartimentele si agregatele. Racirea se face in foarte scurt timp de la 1000 gradeC la 300 grade C .

Putere 15-20 KW

Diam tubulat DN 16 / 10 barr

Consum 2l/min/m²

Spatiu de actiune pina la 2000 m ³

Instalatia de stins incendiu cu gaz inert

Instalatiile cu gaz inert sunt de tip volumic deoarece ocupa intreg volumul spatiilor afectate de incendiu .

Ele functioneaza doar in caz de incendiu si nu de preventie.

Dupa agentul folosit se impart in :

- Inst cu bioxid de carbon

- Inst cu lichide volatile sau hidrocarburi halogenate

- Inst cu pulberi (praf) care prin incalzire degaja gaz inert

- Inst cu abur

- Inst cu gaz inert.

Instalatia cu CO2- poate fi de joasa sau de inalta presiune, respectiv 125 bar sau 40 bar. Gradul de umplere este de 0,675kg/l sau 0,9kg/l

Au avantaje :

- Nu distrug materialul

- Nu se deterioreaza in timp

- Este dielectric

- Este mai greu decit aerul

- Nu este sensibil la temperaturi scazute

- Mentinerea gazului fara pierderi in mars

- Evacuarea printr-o manevra simpla

- Evacuarea gazului in caz de crestere a presiunii buteliilor

Calculul instalatiei consta in :

- determinarea cantitatii de CO2 necesare si

-dimensionarea tubulaturii

Valoare oxigenului ar trebuie sa scada sub 15% pentru a se stinge focul. Se pune problema introducerii cantitatii de CO2 intr-un metru cub de aer ptr a scadea procentul sub 15%.

Cantitatea masica data de reguli : G g = 1,79 Vcomp* φ [kg]

Φ- coeficient dat de gradul de umplere al compartimentului

Stiind ca masa de gaz intr-o butelie este G1 se determina numarul de butelii. Calculul se face tabelar si se stabileste cantitatea maxima ptr volumul cel mai mare .

Numarul de butelii va fi nb=max(n1,n2,n3....nv). De obicei cantitate maxima este ptr CM.

Dimensionarea tubulaturii : La baza calculului stau urmatoarele principii:

- Evitarea blocarii conductelor prin inghetare datorita detentei gazului (salt de presiune cu crestere de sectiune ), sub valoarea de 5,28 bar. Zapada carbonica care se formeaza dopuri de gheata.

- Cantitatea de 85% din gaz trebuie sa ajunga la compartimentul protejat in cel mult 2 min ptr CM, DG-uri , pompe incendiu , incaperi cu lichide inflamabile, si in 10 minute la spatii cu autovehicule cu combustibil in rezervor si incaperi in care nu exista combustibili.

Patratul sectiunii magistralei trebuie sa fie mai mare sau egala decit suma patratelor diametrelor ramificatiilor ,ptr evitarea cresterii de sectiune.

aria tevii cuplarii * n butelii ≥aria magistralei

rezulta :

dm ≤ d1√n

invers pentru ramificatii :

dm²≥dr1²+dr2²+dr3² ....

Se considera gazul in stare lichida .

Se traseaza caracteristica traseului cel mai dificil care alimenteaza compartimentul cel mai indepartat.

I=sQ²+ C unde C – presiune din conditiile de cuplare. Se considera buteliile ca o pompa care are caracteristica orizontala , punctul de intersectie da greutatea G efectiv mai mare cu 85% decit cea prescrisa de Registru . Daca nu este indeplinita conditia se modifica constanta s, deci marirea debitului prin micsorarea lungimii tubulaturii, amplasarea statiei la mijlocul traseului , adoptarea unor duze mai mari .

Fig 45

Instalatia de stins incendiu de joasa presiune cu CO2

Instalatia are un rezervor pentru pastrarea CO2 lichefiat la 20 bar si temp de -18 grd C. Gradul de umplere este de 0,9 kg/l

Are avantajele urmatoare :

- Volumul ocupat de Co2 este mai mic (grad de umplere mai mare), deci spatiu mai mic la bord.

- Greutatea rezervorului redusa

- Presiune constanta si conditii termice mai bune .

Rezervorul trebuie sa aiba o instalatie de racire deci o impunere tehnica.

Instalatia de stins incendiu cu spuma

Spuma ca agent ptr stingerea incendiului este folosita in general pe petroliere, in incendii in CM, punti, magazii.

Spumele sunt de doua feluri :

- spume chimice

- spume aeromecanice

a)Spuma chimica rezulta din reactia chimica a unei baze cu un acid in prezenta unui stabilizator.

Spuma chimica se obtie din :

soda bicarbonica si sulfat de aluminiu

bicarbonat cu sulfati si bisulfat din saruri de amoniu

ca stabilizator se folosesc extrasi pe baza de glicerina.

Spuma are efect de izolare , racire si inabusire. Spuma are conductibilitate termica redusa deci de izolare. Racirea se produce prin evaporarea apei , efectul de inabusire apare generat de vaporii de apa .

Rezulta din reactie o bula de bioxid de carbon in membrana lichida.

Furtunele folosite pot ajunge numai pina la 60m .

b)Spuma aerodinamica se produce ca efect a amestecului apa mare sau dulce 9.6-9,8,%, cu aer 90% si spumogen 0.2-0.4%

Se defineste coeficientul de spumare: mic 12/1, mare 1000/1, reprezentind raportul dintre volumul de spuma si volumul amestecului spumogen (apa + spumogen )

Instalatia de stins incendiu cu pulberi

Componenta de baza a instalatie este carbonatul de sodiu. Se mai folosesc pulberi pe baza de bicarbonat de potasiu , sulfat de amoniu.

Un kg de pulbere bicarbonat de sodiu elibereaza 0,26 kg bioxid de carbon consumindu-se o cantitate de caldura necesara evaporarii a 300 g apa, deci un efect de racire de 95 kcal.

Instalatiile pot fi portabile sau fixe.

Exista pericolul blocarii prafului , de aceea se proiecteaza tubulatur considerind r=10d d=diametrul conductei.(21 inclus in 20)

22. Insr sanitare.Inst evacuare , tratare apa uzate.Calc inst hidroforul , schimbatoare de caldura .Desalinizare (o treapta , doua trepte), adiabatica , elemente , calcul .Inst ape uzate/tratare.

Instalatiile sanitare sunt destinate asigurarii conditiilor de viata la bordul navei, a echpajului sau pasagerilor. Acestea trebuie sa indeplineasca Conventia Internationala MARPOL 73/78.

Instalatia de alimentare cu apa potabila

Instalatia se utilizeaza pentru distribuirea de apa potabila ptr echipaj , oficii, bucatarii .

Exista mai multe metode de tratare a apei ptr care calitatile fizico –chimice sunt acceptabile .

a) Calitatile fizice : culoare , limpezime , temperatura , radioactivitate , suspensii

b) Calitati chimice : reziduri chimice, pH, ,duritate.

Calitatea apei este data de calitatile fizice, chimice, bacteriologice si organoleptice

Tratarea se face prin urmatoarele metode

- Chimica - clor gazos sau ozon

- Mecano –biologica – filtrarea apei cu filtre speciale din ceramica cu porozitate mica. Filtrele au membrana biologica fiind impregnate cu o substanta bactericida.

- Tratarea cu lampi bactericide

- Tratarea oligodinamica prin tratarea cu ioni de argint

- Sistemul de generare a apei dulci din apa de mare

Sistemul se compune din tancuri de pastrarea a apei ,pompe , hidrofoare, sisteme de tratare chimica si termica si sisteme de distributie .

Schema instalatie cuprinde distribuirea de apa calda si rece potabila sau tehnica .

Instalatia de evacuare a apelor uzate

Atit apele uzate neinfectate si infectate sunt retinute la bord, iar functie de calitatea lor depinzind de zona unde pot fi deversate.

Pentru aprecierea calitatilor apei uzate se utilizeaza anumiti indici :

1. Necesarul biochimic de oxigen

2. Continutul de suspensii solide

3. Numarul de bacterii tip coli

Elementele instalatiei de vacuum sunt :

Colectoare , tubulatura si echipamentele aferente.

Colectoarele sunt sifoane de pardosea, lavoare, spalatoare, cazi, WC-uri.

Tubulatura mai mare de 100 mm fara posibilitatea de a se infunda.

Tancurile colectoare cu pereti dubli, pereti interiori protejati . Aerisirea lor se face in cosul de fum , amplasarea in CM.

Volumul tancului dat de relatia:

V=f *n*q*t

f- tine cont de conditiile de expluatare

n –nr oameni in echipaj

q – cantitatea de apa uzata

t –timpul stationarii

Instalatia pentru tratarea apelor uzate.

Tratarea apelor uzate se face pentru atingerea indicelor ptr deversarea peste bord.

In urma tratamentului rezultatul este format din substante solide si si apa.

Exista doua situatii:

- Apele nu se evacueaza , substantele solide se ard in incinerator iar apa se recircula.

- Substantele solide din apa se deverseaza in anumite zone, iar apa oriunde

Etapele tratarii sunt :

1. Tratarea preliminara ce se face prin : retinerea particulelor mari prin filtrare centrifugala sau decantare, maruntire si aglomerarea prin coagulare.

2. Tratarea fina se face prin separarea pe baza de diferenta de densitate, realizabila prin decantare , hidrociclonare , centrifugare, prelucrarea prin modificarea fazei , flotarea, filtrarea

3. Tratarea biochimica se face prin : procedee chimice ca ozonarea sau clorarea sau proceduri fizice cu folosirea ultrasunetelor, a curentilor CIF sau cimpuri electrice.

Se pot folosi si proceduri biologice bazate pe aerarea sau oxigenarea apelor care favorizeaza inmultirea bacteriilor aerobice ce consuma materiale organice ,rezultind mal si ape purificate.

Schema de principiu a inst se bazeaza pe combinarea procedurile mecano chimice cu cele de oxidare :

In prima faza se face o tratare chimica in tanc 5. pompa din tanc farmiteaza masa solida, debitul fiind de opt ori mai mare decit debitul instalatiei. Pompa 1 refuleaza in sectiunea 5’ a tancului 5. Pompa 2 aspira si trimite in rezervorul 7,aflat sub presiune. O parte din cantitate prin ejectorul 8 (apa-aer) se trimite in tancul 5. Aerul comprimat de la ejector se amesteca cu apa din 5’ provocind oxidarea impuritatilor, reducind necesarul biochimic de oxigen.In a treia etapa se executa tratarea chimica si aglomerarea in tancul 14. Cu pompa 11 se introduc subst de aglomerare flotabile si tratare chimica. Apa adera la subst flotabile . Banda rulanta 17 antreneaza aglomeratul catre tancul de namol. Subst dezinfectante reduc continutul de bacterii. Apa din nivelul inferior tancului se elimina prin tancul cu decantare 15.

Calculul instalatiei sanitareCalculul instalatiei de apa tehnice si potabila.

Se determina: Capacitatea tancurilor Debitele si sarcina pompelor

Capacitatea tancurilor se determina pe baza normelor de consum . (vezi tab 1 ),V=nqT*10−2 , n-nr membri echipajT- durata voiajului

q- consumul specific (l/om/zi)Debitul este :

Q=∑ niqi , unde ni- numarul consumatorilor pe tip de sursa si q i debitul specific al sursei

Pentru calculul sarcinii pompei se considera traseul cel mai dificil , notat cu j.Avind configuratia traseului si debitele la consumatori se poate calcula Pc (presiunea la consumatori ). Cunoscind pierderile de sarcina si presiunea la consumator Pc se poate calcula sarcina minima la hidrofor:

Hmin =ρgz+h(j)+PcCalculul hidroforului :In functie de numarul de cuplari” i” a instalatiei Vu=Q/i , se determina volumul util .

Conform geometriei hidroforului :Vu=V1-V2

Transformarea izoterma in hidrofor este p1V1=p2V2Vu=v1-v1(p1/p2) v1=Qp2/i (p2-p1) si v2=Qp1/i (p2-p1); Vu=Q/iExprimind V1 si V2 functie de Vu si p1, p2 se obtine volumul hidroforului recomandat functie de p1 si p2 :Se recomanda:V=(1,2-1,5)V1Trebuie determinate presiunile , dar p1 =Hmin determinat anteriorSe impune p1/p2= 1/1,5 -1/2 Volumul hidroforului este legat de inaltimea I si de diametrul D care au raportul recomandat α=I/D=2÷3Alegerea pompei :Se traseaza H1 si H2 ptr presiunile maxime si minime la hidrofor.H1=ρgz+p1+h(j) +PcH2=ρgz+p2+h(j)+PcSe alege o pompa care realizeaza un debit cerut de instalatie iar punctul de functionare sa fie intre punctele 1 si 2 corespunzatoare presiunilor minima si maxima.

Calculul schimbatorului de calduraIn principiu schimbatorul de caldura transmite un flux de caldura de la agent la sursa . La echilibrul termic Qcedat=Q primit . Cele doua medii au caldura specifica diferita Ca. Deci : m agent Ca Δt cedat = m sursa Cs Δt primit

Apa la iesire trebuie sa aiba 50-60 grade C, diferenta de temp la agent 15-20 grade CAlegerea schimbatorului se face pe baza cunoasterii suprafetei de schimb de caldura. φ=kFΔt mediu k- coef de transmitere a caldurii Δt med - diferenta de temperatura medieΦ- fluxul de caldura (reprezinta cantitatea de caldura ce strabate o suprafata in timp de 1s)rezulta: F= φ/kΔt mediu

Sisteme de obtinere a apei dulci din apa de mare (desalinizarea)

Apa de mare este considerata un agent care nu poate fi folosit in instalatii datorita continutului de saruri.Salinitatea se defineste ca fiind greutatea totala a tuturor ionilor de saruri continuti intr-un litru de apa. Valoarea medie fiind de 25g/l.Apa este formata (simplificat) , din mlecule de apa si ioni de Na+ si Cl -. Molecula de apa considerata dipol inconjoara dipolii formind un strat atasat electrostatic .Limita pentru care apa sa fie potabila este de 500 p.p.m. continut de saruri. Cind valoarea este de 80-90 p.p.m. apa poate fi folosita la racire , iar cu valorile de 1-3-p.p.m. poate fi folosita la alimentarea tancurilor.Metodele de desalinizare sunt:1. Electrolitica (electrodializa)2. Ultrafiltrarea(osmoza inversa)3. Inghetarea4. Distilarea

1. Instalatia este formata din mai multe celule de desalinizare. Fiecare celula are doua membrane cuplate la polii unei surse care creeaza un cimp ce dirijeaza ionii de Na si Cl , respingind ionii de sarcina diferita ,adica cea cuplata la polul negativ permite trecerea ionilor pozitivi ,respingind pe cei negativi si la fel membrana cuplata la polul pozitiv permite trecerea ionilor negativi , respingind pe cei pozitivi.Camerele se aseaza in paralel , colectindu-se apa desalinizata cu continut de 300-500 p.p.m.

Ultrafiltrarea se bazeaza pe utilizarea unor membrane permeabile pentru solvent. Se aplica principiul osmozei inverse. Punind intr-o coloana de apa sarata si apa distilata, celele doua lichide fiind separate printr-o membrana, tendinta este de a se realiza egalarea concentratiilor . In mod invers apa sarata este fortata sa treca printr-o membrana semipermeabila din solutia concentrata in cea diluata.Presiunea minima este de 3 bar.Problema este constructia membranei care trebuie sa suporte presiuni mari. 2. Desalinizarea prin inghet se produce ca urmare a formarii retelei cristaline de apa in care ioniii cu moleculele de apa aferente nu mai incap in retea . Din aceasta cauza sunt impinsi in masa de apa . Salinitatea obtinuta prin acest procedeu este mai redusa datorita faptului ca solventii pot fi prinsi in masa de gheata. Se obtine o salinitate de 500 p.p.m.3. Desalinizarea prin distilare, consta in incalzirea apei pina in jurul punctului de fierbere . Prin acest procedeu se obtin rezultare de pina la 2 p.p.m. Ca sursa de energie se poate folosi instaltia de abur de la caldarina sau ulei termal. Desalinizarea se face in mai multe trepte .

Procedeele se aleg in functie de capacitatile energetice ale navei . Inst desalinizare prin distilare se imparte prin doua categorii :

- Distilatoare cu fierbere - Distilatoare cu vaporizare prin pulverizare (adiabatica)Surse de caldura:- Abur de la caldarina , - Caldura de la apa de racire a motoarelor /trebuie realizat vacum in camera de fierbere- Comprimarea mecanica intr-un compresor a vaporilor formati prin fierberea apei de mare si folosirea lor ca agent de incalzire pentru distilator .

In acest caz distilarea se face :- Intr-o singura treapta fara recuperare - Distilatoare cu mai multe trepte care permit recuperarea energiei distilatorului.Schimbatoarele de caldura trebuie sa asigure un schimb de caldura eficient si sa dea posibilitatea inlaturarii sarurilor . Pentru condensare se folosesc camere cu placi, retele tubulare.Schimbator cu o treapta

Fig 64

Apa este incalzita pina la fierbere iar vaporii ce trec prin separatorul de picaturi 5 sunt supusi condensarii . Condensul e preluat de pompa 6 si trimis in tancul de stocare. Pentru a scadea presiunea in tancul de vaporizare si evacuarea apei din condensor se foloseste ejectorul 7 sau pompa cu inel de apa.

Schimbator cu doua trepte:

Prima trepata e cuplata la circuitul de incalzire. Vaporii intra in circuitul de incalzire 3 unde se condenseaza si sunt trimisi de pompa 4 la tanc. Saramura incalzita este trimisa in vaporizatorul II prin conducta 5 unde vaporii rezultanti se duc in condensor, fiind preluati de pompa 4.

Fig 65

Distilatoare adiabatice

Distilarea se face pe baza introducerii apei supraincalzite in apropierea punctului de fiebere , intr-o incinta in care este pulverizata. In incinta temperatura de saturatie (vaporizare) este mai mica datorita presiunii scazute . Din aceasta cauza picaturile de apa se vor vaporiza (0,6-1,5%) si vor trece in condensorul 3 , iar pompa 8 preia lichidul spre tanc. In condensorul 3 presiunea este mentinuta de ejector . Pentru a se recupera caldura din saramura aceasta se recircula cu pompa 5 . Apa sarata din rezervor se completeaza prin conducta 7 , surplusul fiind deversat.

Fig 66

In scopul maririi eficientei se cupleaza mai multe distilatoare in serie . Debitele pot ajunge pina la 20 t/h.Calculul instalatiilor de desalinizare prin distilare

Se dau datele :- debitul de distilat calculat din necesitatile de apa dulce la bord- calitatea apei distilate , impusa de tipul de consumator- tipul sursei de energie si parametrul agentului termic

Calculul se bazeaza pe bilantul termic si masic pentru regimul normal de functionare . Pe baza bilantului termic se face calculul schimbatoarelor de caldura iar bilantul masic este utilizat in calculul instalatiilor aferente .

Calculul distilatorului recuperativ cu o treapta.Se presupun cunoscute:- debitul de distilat Gd- temperatura apei in circuitul de racire al motorului la intrarea in distilator t1 grade C- salinitatea apei de mare B%- salinitatea distilatorului S%- temperatura apei de mare vara te grad C- coeficient de distilare m, (se foloseste 4 )- tempertura de vaporizare tv=40 grad CSe stabilesc urmatoarele date:- presiunea de vaporizare pv , corespunzatoare temperaturii tv adoptate- entalpia vaporilor iv- entalpia distilatorului i- volumul specific al vaporilor vs

- caldura specifica a apei de mare Ce- caldura specifica a distilatorului Cd

Din analiza bilantului termic rezulta (suma condensator, ,distilator, saramura):

Φc +Φd

+ Φs=Φ i

(29) unde

Φc=Gd *r (debitul de distilat * caldura latenta de vaporizare)

Φc= fluxul de caldura transmis condensatorului

r- caldura latenta de vaporizare

Din schema rezulta ca suma fluxurilor eliminate prin distilator si prin saramura reprezinta fluxul consumat pentru incalzirea apei de mare ce urmeaza a fi distilata

Φd+ Φs=Φam=Gapa mare*Ce*(tv-te)

Fluxul total introdus prin agent termic

Φ i=Gi Ci (t1’-t2’)

Gi – debitul de agent termic (apa dulce din circulatie din circuitul de racire a motorului

Ci- caldura specifica agentului termic (Ci=Cd)

t2’=tv+(7÷ 8) ℃

Din ec de bilant masic rezulta : G am=Gd+Gsm=Gam/Gd (debit apa mare /debit de distilat)

Gs=(m-1)GdFacind inlocuirile (29)* :

Gd[r+mCe(tv-te)]=GiCd(t1’-t2’)Daca apa de mare intra in incalzitor preincalzita in loc de te se va introduce temperatura de preincalzire te’.Se poate calcula din relatia de mai sus debitul apei de racire a motorului :

Gi=GdCd∆ ti

[r+mCe(tv-te)]

Ec de bilant termic ptr condensator :Φc=Gc Ce (ti-te):

Bilantul debitului apa de mare necesar racirii condensatorului :

Gc=(Gd*r)/(Ce(ti-te))

In care ∆ tc=ti-te cresterea temperaturii apei de mare in condensator (aprox. 7÷8 ℃)

Calculul incalzitorlui :Pe baza fluxului de caldura introdus de incalzitor Φi=Si(kΔt)i , se determina suprafata Si a incalzitorului

Calculul condensatorului :Cunoscind fluxul ce trece prin condensator, Φc, se determina suprafata Sc a condensatorului.

Sc=Φc

(kΔt ) c

Infinal se face calculul ejectorului . Scopul sau este de a determina debitul si sarcina de calcul . Sarcina va fi egala cu sarcina vacuumetrica necesara in desalinizator , iar debitul se determina tinind cont de cantitatea de aer dizolvat in apa de mare.(23 si 24 incluse in 22)25. Inst petroliere.Variante constructive.Metode de imbunatatire a inst transfer marfa.Schema hidraulica actionare valvule.Transfer combustibil .Inst incalzire tancuri / fluxuri.Inst gaz inert.

1.Instalatia Manevra

Manevra marfii se face pe nava, de la mal la nava si de la nava la mal sau intre nave.

Instalatiile trebuie sa fie simple si fiabile.

Tipurile de instalatii:

- Inst cu magistrala liniara- Inst cu magistrala inelara- Inst cu magistrala cheson - Inst cu porti etanse

- Inst cu tancuri de acumulare la pres atmosferica si sub presiunea atmosferica

Magistrala liniara permite incarcarea a mai multor tipuri de produse petroliere. Pompele lucreaza pe aspiratie , sorburile fiind amplasate in dublu fund . Grupele de pompe sunt actionate de o pompa , dar pompele pot lucra si pentru alt grup . Distanta dintre sorb si fund trebuie sa fie ¼ din diametrul tevii de aspiratie . Magistrala inelara are ramurile in borduri , fiecare tanc putind fi actionat de pe fiecare ram. Constructia este mai scumpa si exista posibilitate variantei constructive cu valvule intre pereti.Instalatii cu pompe individuale: Este cazul navelor care transporta minereu si petrol , nefiind loc ptr magistrala. In acest caz se foloseste o pompa submersibila actionata de pe punte. Se pot folosi si doua pompe, una de joasa presiune in tanc actionata hidraulic si alta pe punte actionata cu motor hidraulic , fie cu abur.Se poate incalzi fluidul prin recirculare sau se incarca la bord produse petroliere fara a trece prin pompa submersibila 1 .

Fig. 80

Pompa 1 aspira din tanc si refuleaza in pompa de inalta presiune 2 care il refuleaza in magistrala.Daca viscozitatea este mare se inchide valvula 3 si se deschide 5’ .Pompa 1 realizeaza o recirculare a marfii prin incalzitorul 5.Metode de imbunatatire a functionarii pompelor. Sunt cazuri in care nivelul fluidului scade si pompele se pot dezamorsa cauzind defectarea lor. In aceste cazuri se pot interveni cu sisteme speciale :

- Sisteme de separator cu aer.Fig.81

Pe magistrala se monteaza separatorul de aer si gaze. Gazele sunt colectate printr-un sistem de sicane cu panta si este adus intr-un rezervor cu ajutorul unei pompei si ejectorului . Sistemul prezinta dezavantaje legate de nivelul scazut in tanc cind se acumuleaza multe gaze .

- Sistemul de separare care permite reglajul debitului pompei.Fig. 82

Sistemul se bazeaza pe montarea unui tanc intre magistrala si pompa . Pompa poate refula la mal din tancul 1 . Daca tancul este plin pompa aspira din magistrala si refuleaza peste bord. Tancul are rol de tanc de vaccum . Cind sorburile din tanc trag aer ce ajunge in tanc , nivelul in tanc scade. Cind nivelul in tanc ajunge la min. traductorul inchide valvula 4 de refulare si deschide valvula 5 , pompa alimenteaza ejectorul care alimenteaza tancul 1. Cind nivelul atinge max se inchide valvula 5 si se deschide 4, pompa poate refula la mal.

2. Instalatia de uscare a tancurilor (stripping)

Instalatia poate fi realizata in doua moduri:- Ca o instalatie independenta, compusa din sorburi , ramificatii , magistrale si pompe (de obicei de tip

volumic). Acestea se dimensioneaza la capacitatea de 20% din inst de transfer. Diametrele au diametrul max 150mm ,

- Ca o instalatie incorporata in cea de transfer marfa. Pompa lucreaza in doua regimuri, unul de transfer marfa si unul de uscare . Trecerea se face automat evitindu-se dezamorsarea pompelor.

Trecerea se realizeaza cu ajutorul unui flotor sferic sau toroidal. Uscarea tancurilor in care au existat produse foarte volatile se face cu o instalatie de ventilatie ce introduce aer pe conductele de imbarcare. In acest caz este necesara separarea conductelor(aer- tanc)si cuplarea lor numai in caz de operare.

Fig. 84

Manevra armaturilor inst de transfer marfaArmaturile instalatiei de transfer sunt actionate de la distanta prin intermediul unei instalatii de actionare hidraulica. Acest tip de inst are urmatoarea structura:

- Statie de pompare cu pompe volumice , acumulatoare hidraulice, protectii.- Distribuitoare hidraulice plasate pe punte, pentru dirijarea uleiului de la magistrala la valvula din tanc sau

cu actioanare hidraulica - Circuitul de comanda , actionat de la pupitrul de comanda(PCC).

Schema de principiu are patru grupe cu functii specifice:

1. Grupul de comanda cu traductoarele de pozitie, valvule, nivel tancuri, traductoare de asieta.2. Grupul de pompare (forta), plasat in compartimentul pompe. Cuprinde pompe volumice, cu roti dintate

sau cu pistonase, rezervorul (tancul), situat deasupra acestora, acumulatoare hidraulice, supape de siguranta.

3. Grupul de distributie, amplasat pe punte, cuprinde distribuitoarele actionate hidraulic prin intermediul circuitului de comanda.

4. Grupul de armaturi cu sertar, situat in tanc sau in tunel cu elemente de deblocare si pozitia organelor de inchidere.

Fig. 85

Instalatia poate fi actionata de o singura persoana tinind seama de :- Nivelul de marfa in tancuri - Asieta navei - Repartitia tensiunilor pe corpul navei , datorita ordinii de incarcare sau descarcare impuse.

Amplasarea pompelor de transfer se face de obicei intr-un compartiment separat .Actionarea pompelor se face hidraulic, cu abur, electric sau cu motoare cu ardere interna .

Calculul instalatiei de transfer marfa.Calculul se face in general asemanator cu cel de la instalatia de balast. Datorita diferentei de densitate a fluidului viteza fluidului este 0.5÷1.5 m/s. Viteza mica asigura pierderi mici de sarcina si evita formarea vaporilor explozivi.Determinarea debitului :

V=G/ρ ; G[kg]Debitul mediu va fi Qm=V/τ

Se alege un numar de minim doua pompe iar pe baza numarului adoptat de calculeaza debitul mediu :Q1m=Qm/kp*n adoptKp- coeficient dat de conditia functionarii pompelor cuplate 0,8÷0,85

Sarcina pompei : sarcina trebuie sa satisfaca transferul pina la punte, apoi pina la statia rezervorul de pe mal. Se folosesc pompe de sarcina 10÷12 bar.Verificarea pe aspiratie se face identic ca la pompele de balast.

3.Instalatia de incalzire a marfii

Calculul instalatiei de incalzire .Metoda exacta se bazeaza pe bilantul fluxurilor de caldura in regim stationar . 1.Fluxul de cedare a caldurii sunt prin invelisul navei este dat de formula :

Φi=Si*ki(Δ tm)i

Si –suprafete de schimb ( indice de suprafata)

Ki- coeficient global de transmitere a caldurii :

Ki=

11α 1

+δiλ

+1α 2

α 1coeficient de transmitere a caldurii prin convectie de la petrol la perete

α 2 coeficient de transmitere a caldurii prin convectie de la perete la apa

δ – grosimea peretelui

λ – coeficient de conductibilitate termica echivalent

δ/λ – rezistenta termica a peretelui ( la otel se poate neglija)

Δtm=diferenta de temperatura interior si exterior (t final-t ext)

Φj=∑i=1

N

kiSj (Δtm ) i

In cazul regimului tranzitoriu este necesara cunoasterea timpului in care sa ajunge la regimul stabil .

Φs dτ=Φdτ+mc cc dt (cedat +marfa )

In care mc si cc sunt masa si caldura specifica a marfii

τ=∫¿

tmc ccΦs−Φ

*dt

Rezulta t1 timpul de incalzire a marfii de la o temperatura initiala to la temperatura t

Timpul τ2 se calculeaza ptr regimul nestationar cu relatia de mai sus cu limitele t0=t2 , t=0,95 t3

Φs=Fs Ks (t agent –t)

Φ=∑i=1

N

Fi ki (t−te ) i

Calculul temperaturii finale t3 ce caracterizeaza regimul stationar se face egalind Φs cu Φ. Rezulta t=t3 ,temperatura la care se stabilizeaza regimul.

Calculul suprafetei schimbatorului de caldura al instalatiei de incalzire globala

Se conside un tanc cu doua serpentine, una a instalatiei de incalzire globala , alta locala. Fig. 93

Fluxul ptr incalzirea globala asigura incalzirea finala tf=ts+(5-8 )grade C, aprox 35-48 gradeFluxul ptr incalzirea locala de transfer t opt=tf+10 grad CFluxul transmis prin inst de incalzire globala:

Φ1=Fs1 Ks1 Δt mediu

Fs1 – suprafata schimbatorului Ks1- coeficient global de transmitre a calduriiFluxul prin teava de incalzire trebuie sa fie egal cu fluxul transmis in masa de combustibil

Ks1=1,574√ t ma−t mcνd ms

t ma – temp agent

t mc- temp medie a marfii

t mc= (t i +t f )/2

t i –temp initiala a marfii

t f - temp fianala

ν- viscozitatea cinematica

dms – diam serpentinei

Δt m1=Δ t ma-Δt mc diferenta medie de temperatura (temp serp –temp marfa)

Suprafata va fi :

F s1=Φ1/K s1(Δt m1)

Se poate adopta lungimea tubulaturii: ls1=Fs1/πd ms

4.Instalatia pentru spalarea tancurilor

Spalarea tancurilor se face la schimbarea produselor sau la intretinerea tancurilor.

Spalarea se face cu apa, detergent , produse petroliere. Procedeul este automat executata de un robot .

Pompele de spalare functioneaza la presiuni incit jetul sa acopere suprafata destinata. Amplasarea lor se face la unele nave (produse chimice , benzine) pe plafonul tancului . actionata din exterior (punte pr.)

Lichidul rezultat spalarii se transfera in tancuri special destinate de unde se filtreaza ulterior, tancurile de stripping . Aceste tancuri sunt amplasate in pupa sau prova navei .

Dupa spalare se face degazarea cu ajutorul unui ejector abur- gaz , sau natural . Operatiile se fac in danele portuare .

5.Instalatia de prevenirea incendiilor cu gaz inert.

Datorita incarcarii electrostatice si a micro descarcarilor in tancul de combustibil exista riscul aparitiei incendiilor si exploziilor.

Instalatia pote fi folosita atit in scop de prevenire cit si stingerea incendiilor. Se introduc in tancuri pentru a scadea O2 sub 8% si in magazii max 14%. Temperatura gazului trebuie sa fie mai mica de 50 ℃ la petroliere in tancuri si mai mica de 65℃ cind se introduce in magaziile de marfuri uscate.

Instalatia asigura completarea volumului tancului in timpul operatiilor de manevrare a marfii.

In timpul umplerii tancului si in tancurile umplute cu gaz inert presiunea max este de 0.2 bari.

Metode de obtinere a gazului inert sunt:

Separarea H din NH3 (amoniac) Lichefierea (sitem Linde) . Intro.ducerea gazelor rezultate de la MP, AUX, caldarinaClasificarea instaltiilor de prevenire a incendiilor cu gaz inert. Fig. 95

Gazele de ardere sunt introduse in scrubber prin galeria de admisie 3 sub un strat de apa din partea inferioara a scrubberului , care retine particulele solide din gaz. Ridicindu-se gazele se racesc si se spala in circuitul de apa actionate de pompele 18 si 19, ce aspira din magistrala Kingston . La partea superioara gazele trec prin dispozitivul de separarea a picaturilor dupa care se analizeaza . Antrenarea gazelor se face cu doua ventilatoare 7,8 (principal si secundar), dupa care sunt introduse in incinta hidraulica 9 . Din aceasta incinta ce nu permite intoarcerea gazelor pe tubulatura se face trecerea prin separatorul 10 .

Instalatia lucreaza in trei regimuri :

a) In timpul descarcarii marfii functionare la debit maxim a instalatie de gaz inert , care trebuie sa fie cu 25% mai mare decit debitul volumetric al pompelor la descarcarea de marfa.

b) In timpul marsului , cind tancurile sunt pline instalatia de gaz are rolul de a completa eventualele pierderi de gaz . In acest caz ventilatorul secundar lucreaza la un debit de 20% din debitul celui principal.

c) Se face inertare si la spalarea tancurilor si la balastare.

Inertarea se face prin doua metode :

- metoda dilutiei: gazul introdus la parametri ridicati de curgere (debit, presiune, viteza mare) pentru a ajunge la fundul tancului, se formeaza turbioane dintr-un amestec de gaz inert si gaze de hidrocarburi rezulta dilutia continua a gazelor de hidrocarburi. Amestecul ce contine gaze de hidrocarburi si gaz inert se purjeaza continuu, locul acestuia fiind luat de in final de gazul inert introdus.

- metoda dislocarii: la parametri redusi de curgere gazul inert se va acumula sub forma unui strat la partea superioara a tancului, strat a carui grosime va creste continuu spre fundul tancului impingand afara, in atmosfera, gazele de hidrocarburi prin intermediul unei tubulaturi cu capatul deschis la fundul tancului.

Schema inst gaz inert

1 – motor principal, cu ardere interna;

2 – caldare;

3 – racitor;

4 – curatitor;

5 – material filtrant;

6 – separator picaturi;

7 – ventilatoare;

8 – valvula cu trei cai;

9 – analizator O2;

10 – inchizator hidraulic (deck seal);

11 – magistrala de GI;

12 – valvule de distributie gaz inert;

13 – priza kingstone;

14 – pompa apa de mare;

15 – valvula dirijare apa de mare;

16 – generator autonom de gaz inert.