1

2. INSTALAŢIA DE SANTINĂ

CONSIDERAŢII TEORETICE

2.1. ROLUL INSTALAŢIILOR DE SANTINĂ

Instalaţia de santină are rolul de a drena compartimentele navei, în scopul evacuării

apelor reziduale, rezultate din diferite cauze, peste bord.

Apa reziduală este compusă din:

Apă provenită de la:

o neetanşeităţii corpului navei;

o deschiderilor în punţi;

o condensărilor şi precipitaţiilor;

o neetanşeităţi ale tubulaturilor sau din avarii ale acestora.

Uleiurile sau combustibilii scăpaţi accidental în santină.

2.3. AMPLASAREA INSTALAŢIEI DE SANTINĂ LA BORDUL NAVEI

La bordul navei, instalaţia de santină se poate împărţi în două subsisteme:

Instalaţia de santină din interiorul compartimentul (compartimentele) de maşini;

Instalaţia de santină din exteriorul compartimentul (compartimentele) de maşini;

2

F

F

F

F

F

F

ppm

F

PSCM

PBS

PSMM

SS

SS

SS

SD

SD

CVD

CVSMM

CVSMM

SCCD

PAM

SRP

CB

CB

CB

BB

B

SSC

SSU

SSU

MSMM

SDD

SC

S CVD

S

TRP

VCDP

MSMM

Figura 2.1. Schema instalaţiei de santină a unui cargou de mărfuri generale

Semnificaţia notaţiilor din figura anterioară este următoarea:

PSCM – pompă de santină compartiment maşini;

PBS – pompă de balast – santină;

PSMM – pompă de santină magazii de marfă;

F – filtru;

SS – sorburi de salvare;

SD – sorburi de drenaj;

CVD – casetă valvule de drenare;

CVSMM – casetă valvule santină magazii de marfă;

SCCD – sistem de comandă şi control descărcare;

PAM – pompă apă de mare;

SRP – separator reziduuri petroliere;

CB – clapet de bordaj;

B – bordajul navei;

SSC – scurgeri separator combustibil;

SSU – scurgeri separator de ulei;

MSMM – magistrală santină magazii de mardă;

SDD – santină diesel generatoare;

SC – santină caldarină;

S – santină;

TRP – tanc de reziduuri petroliere;

VCDP – valvulă cu comandă de pe punte;

3

2.3.1. INSTALAŢIA DE SANTINĂ DIN INTERIORUL COMPARTIMENTUL

(COMPARTIMENTELE) DE MAŞINI

În aceste compartimente apar scurgeri de combustibili, lubrifianţi şi ape uzate, rezultate

din exploatarea instalaţiilor şi maşinilor navale existente aici.

Astfel rolul instalaţiei de satină din interiorul compartimentului de maşini este de a drena

compartimentul şi de a prelucra apele uzate (prin intermediul unui separator de santină) în

vederea evitării poluării mediului marin cu reziduuri petroliere.

Prin construcţie se prevede de asemenea, ca instalaţia să poată acţiona şi ca o instalaţie de

salvare şi menţinere a vitalităţii navei, prin posibilitatea evacuării apei din compartimentul

maşini la o eventuală gaură de apă.

Tubulatura instalaţiei de santină a compartimentului de maşini transportă apă amestecată

cu reziduuri de hidrocarburi şi din această cauză trebuie să existe posibilitatea de a separa

circuitul apelor poluate, de apele curate. Astfel, există variante la care tubulatura separatorului de

santină, este complet separată de tubulatura curată.

Semnificaţia notaţiilor din figura următoare este:

PSCM – pompă de santină compartiment maşini;

PBS – pompă de balast – santină;

PSRP – pompă separatorului de reziduuri petroliere;

F – filtru;

SS – sorburi de salvare;

SD – sorburi de drenaj;

PS – puţ de santină;

CVSM – casetă valvule santină magazii;

SRP – separator reziduuri petroliere;

RDS – racord direct pentru salvare (avarie);

VI – valvulă de izolare a apei curate de apa uzată;

TAC – tubulatură de apă curată,

TAP – tubulatură de apă poluată cu reziduuri petroliere;

4

F

F

F

F

F

PS

PS PS

PS

CVSM

CVSMCVSM

CVSCM

CVSC

PSCMPBS

PSRP

SRP

RDS

VI

TAC

TAP

SD

SD SD

SD

SS

Figura 2.2. Schema instalaţiei de santină din compartimentul de maşini

2.3.2. INSTALAŢIA DE SANTINĂ DIN EXTERIORUL COMPARTIMENTUL

(COMPARTIMENTELE) DE MAŞINI

Astfel, navele mici au fiecare compartiment legat la caseta cu valvule de distribuţie a

instalaţiei de santină, pe când navele mari sunt prevăzute cu un tunel amplasat în dublul fund,

prin care trec tubulaturile instalaţiei de santină (figura 2.3).

5

CB

E

SD SD SD

SD SD SD

T

PS

PS PS PS

PSPS

Figura 2.3 Amplasarea instalaţiei de santină

Semnificaţia notaţiilor din figura anterioară este următoarea:

T – Tunelul de santină;

SS – Sorbul de santină;

PS – Puţ santină;

CB – Clapet de bordaj;

E – Ejector;

2.4. CONSTRUCŢIA INSTALAŢIEI DE SANTINĂ

2.4.1. POMPELE DE SANTINĂ

Cel mai adesea se utilizează ca pompe de santină pompele cu pistoane, dar se pot folosi şi

pompe centrifuge cu amorsare prin inel de lichid.

Deoarece pompele de santină lucrează pe aspiraţie este necesar ca acestea să creeze o

presiune vacumetrică mare şi să fie autoamorsabile, dacă sunt de tip centrifugal.

2.4.2. TUBULATURA INSTALAŢIEI DE BALAST

La capătul tubulaturii de aspiraţie, se montează un clapet cu reţinere, ce are rolul de a

menţine plină tot timpul cu apă tubulatura de aspiraţie, prin aceasta asigurându-se menţinerea

amorsării pompei, dar şi sensul unic al curgerii apei prin instalaţie, din interior către exterior.

În ceea ce priveşte traseele de tubulaturi, acestea se poziţionează pe bordaj, la navele cu

punte până în bordaj sau prin dublul fund la mineraliere şi nave frigorifice.

Ca şi la instalaţia de balast, viteza apei prin tubulatura de santină este limitată de regulile

de proiectare la o valoare minimă de 2 m/s, ceea ce impune de fapt debitul minim al instalaţiei,

în operaţiunea de evacuare a apelor reziduale curate (fără reziduuri petroliere) peste bord.

6

2.4.3. VALVULELE INSTALAŢIEI DE SANTINĂ

Valvulele de deschidere a sorburilor pot fi acţionate de la distanţă, electromagnetic sau

pneumatic.

Instalaţia este prevăzută deasemenea cu clapeţi de bordaj, valvule de izolare şi valvule de

santină.

La unele instalaţii se poate întâlni şi o valvulă ce conectează traseul de apă curată de

traseul cu apă puluată.

2.4.4. SORBURILE INSTALAŢIEI DE SANTINĂ

Sorburile din puţurile de santină trebuie să fie prevăzute cu valvule de reţinere sau cu

clapeţi, pentru a evita inundarea accidentală a compartimentului drenat. Amenajarea puţurilor

colectoare se face în borduri şi spre pupa compartimentelor etanşe, deoarece nava în general este

puţin apupată şi acest fapt permite colectarea cu uşurinţă a apelor uzate.

2.5. SEPARATOARELE DE SANTINĂ

Există mai multe metode de separare a reziduurilor petroliere din apa de santină. Acestea

sunt:

Separare gravitaţională - datorita diferenţei de densitate dintre hidrocarburi şi

apă se produce o separare pe straturi, adică hidrocarburile care sunt mai uşoare se

vor dispune întotdeauna la partea superioară, de unde pot fi colectate;

Separare prin aglomerare – se urmăreşte mărirea dimensiunii particulei de

hidrocarbură în scopul asigurării unei forţe arhimedice mai mari (particula mai

mare dezlocuieşte un volum de lichid mai mare) şi a unei separări rapide;

Separare prin flotare – în apa contaminată se insuflă aer comprimat, care devine

vector de transport pentru particulele de hidrocarburi întâlnite în cale şi care aderă

la bula de aer ce are o mişcare ascendentă;

Separare prin centrifugare (hidrociclonare) – apa contaminată cu hidrocarburi

se introduce cu viteză mare într-un sistem spiralat, unde se produce separarea ca

urmare a diferenţei de densitate pusă în evidenţă prin câmpurile de forţe

centrifuge;

Separare prin filtrare - apa contaminată cu hidrocarburi se introduce într-un

sistem de filtre, după ce în prealabil a fost prelucrată printr-un sistem descris

anterior (sunt utilizate filtre textile, cu rolul de a reţine particulele de

hidrocarburi).

7

2.5.1. SEPARAREA GRAVITAŢIONALĂ

Instalaţia este compusă din recipiente de separare în care se introduce amestecul de apă

poluată cu reziduuri petroliere.

Am

este

c a

pă

–

rezid

uu

ri p

etr

olie

re

Apă

nepoluată

Re

zid

uu

ri p

etr

olie

re

se

pa

rate

Fa

Ff

Figura 2.4. Separator gravitaţional

Asupra picăturii de combustibil din interiorul separatorului vor acţiona următoarele forţe:

Fa – forţa ascendentă, ce apare ca diferenţa dintre greutatea particulei şi forţa arhimedică;

Ff – forţa de frecare dintre particulă şi apă, ca urmare a deplasării acesteia.

Analiza modului de comportare a picăturii de combustibil sub acţiunea celor două forţe

ne dă informaţii despre construcţia separatorului în ceia ce priveşte diametrul acestuia.

Diametrul separatorului gravitaţional poate fi cu atât mai mic cu cât diametrul particulei

este mai mare. Aceasta înseamnă, că este preferabil ca particulele să fie preluate dintr-un spaţiu

de decantare sau în prealabil să-şi mărească diametrul prin procedeul de aglomerare. Se interzice

a partculele sa fie emulsionate înainte de intrarea in separator. Pentru aceasta pompa

separatorului de santină trebuie să fie o pompă de tip volumic ce realizează o emulsionare

minimă a amestecului apă-reziduuri petroliere. Acest lucru este realizat prin folosirea pompelor

cu şuruburi, cu lamele, cu roţi dinţate sau cu piston.

Pentru a evita emulsionarea (defragmentarea particulei de hidrocarbură şi amestecarea ei

cu apa), în unele situaţii pompa se montează după separator, astfel încât acesta (separatorul) se

află amplasat pe aspiraţia pompei. Apa şi combustibilul în acest caz nu vor fi emulsionate şi

procesul devine mult mai eficient la utilizarea procedeului de separare gravitaţională.

8

2.5.2. SEPARARE PRIN AGLOMERARE

Separarea prin aglomerare urmăreşte mărirea dimensiunilor particulelor (ce determină

creşterea forţei arhimedice) şi separarea lor ulterioară prin procedeul gravitaţional.

Aceasta operaţiune se efectuează prin montarea înaintea separatorului gravitaţional a unui

recipient de aglomerare, recipient prevăzut cu talere ce realizează această operaţiune de mărire a

diametrului particulei.

În timpul curgerii particulele de hidrocarburi aderă una la cealaltă şi astfel se obţine

mărirea diametrului, ceea ce măreşte mult capacitatea de separare a hidrocarburilor din apă.

Spre tancul de

reziduuri

Spre separatorul

gravitaţional

Apă poluată cu

hidrocarburi

Figura 2.5. Separare prin aglomerare

2.5.3. SEPARAREA PRIN FLOTARE

Separarea prin flotare presupune insuflarea aerului comprimat prin partea inferioară a

recipientului (separatorului), în care sunt introduse apele reziduale.

Spre tancul de

reziduuri

Spre separatorul

gravitaţional

Apă poluată cu

hidrocarburi

Aer

Figura 2.6. Separare prin flotare

9

Astfel particulele de combustibil vor adera la bulele de aer şi vor urca la suprafaţă odată

cu acestea.

Este o soluţie eficientă atunci când particulele de combustibil au densitatea apropiată de

densitatea apei.

2.5.4. SEPARAREA PRIN CENTRIFUGARE

Acest procedeu are la bază producerea unor câmpuri de forţe centrifuge, ce realizează

accelerări ale particulelor, cu valori de până la 3 - 4 ori mai mari decat acceleraţia gravitaţională.

Separarea se poate realiza în două moduri:

2.5.4.1. SEPARAREA CELOR DOUĂ MEDII CU AJUTORUL ŞICANELOR

Şicanele sunt elemente constructive ce provoacă devierea particulelor pe o traiectorie

curbilinie, unde se manifestă câmpuri de forţe centrifugale de separare. Şicanele pot fi de două

tipuri:

şicane de tip sus - jos - sus;

şicane de tip jos - sus - jos.

Apă poluată cu

hidrocarburi

Spre separatorul

gravitaţional

Spre tancul de

reziduuri

a) Separator cu şicane de tip sus - jos - sus

Apă poluată cu

hidrocarburi

Spre separatorul

gravitaţional

Spre tancul de

reziduuri

b) Separator cu şicane de tip jos - sus - jos

Figura 2.7. Separatoare cu flotare ce utilizează şicane

Sunt utilizate numai şicanele sus - jos - sus, care realizează separarea eficientă a celor

două medii. La şicanele jos-sus-jos după separare, are loc o nouă intersecţie a celor două medii,

care face ca utilizarea acestora să nu fie eficientă.

10

EFECTUAREA LUCRĂRII DE LABORATOR

Sistemul este proiectat pentru colectarea, stocarea, purificarea şi vehicularea apei apei

poluate cu hidrocarburi din compartimentul maşini.

Instalaţia de santină este compusă din:

• puţul santinei;

• sistemul de tubulaturi;

• pompă de santină;

• separatorul de santină;

• rezervor de apă infestată.

Figura. 2.8. – Pagina instalaţiei de santină din Simulatorul Integrat Pentru Comanda Navei

De la puţul santinei este realizat un sistem de colectare a apelor uzate (infestate cu

hidrocarburi) acumulate în procesul de funcţionare normală a maşinilor şi dispozitivelor din

compartimentul maşini.

Acesta cuplat pe tubulatura de aspiraţie a pompei de santină; în aceeaşi zonă sunt montaţi

traductorii de nivel pentru alarma “High Bilge Well Level" care urmează să fie declanşat atunci

când se depăşeşte nivelul permis. Tancul de ape uzate (din dreapta putului santinei pe diagrama

mnemonica) este folosit pentru depozitarea apelor reziduale în zonele în care deversarea peste

11

bord este interzisă. Acest tanc este, de asemenea, dotat cu un senzor de nivel de lichid. Când

nivelul din tanc este depăşit, alarma "Tank Level High" este activată pe panoul indicator de

alarma.

Panoul de control

În partea dreaptă a ecranului se află panoul de control al sistemului. Acesta conţine

următoarele unităţi:

• Bilge Pump – unitatea de comandă şi control a pompei de santină;

• Separator – unitatea de comandă şi control a separatorului de santină;

• Discharge – Evacuarea instalaţiei (în tanc / peste bord).

Pompa este controlată din panoul de comandă folosind butonul "START / STOP" şi

comutatorul de stare „AUTO-MANUAL”.

"START / STOP" butonul nu funcţionează decât dacă comutatorul de stare este setat în

poziţia MANUAL.

În modul AUTO, pompa este pornită atunci când există un nivel ridicat de lichid în

santină şi este oprit atunci când nivelul este scăzut (aproximativ 15%). În modul „AUTO”,

butonul "START / STOP" buton nu funcţionează.

În partea de jos a panoului de control există două switch-uri, prin care se determină de la

distanţă traseul de aspiraţie / refulare al pompei de santină (din santină / tanc; către separator /

tanc).

Unitatea de comandă şi control a separatorului cuprinde:

- un buton pentru încălzirea fluidului vehiculat prin separator;

- cursor de variaţie a debitului de fluid vehiculat prin separator. (restul cantităţii de fluid va fi

trimis direct către tanc – pentru cursorul în poziţia 100%, valvula de bzpass este deschisă în

totalitate, în timp pentru poziţia 0% a cursorului, întreaga cantitate de fluid va fi trimisă către

separatorul de santină);

Produsele petroliere sunt trimise în rezervor după separarea deşeurilor, Apa curată

rezultată poate fi trimisă fie peste bord, în situaţiile în care sunt indeplinite condiţiile pentru

această activitate (o concentraţie de reziduuri de maxim 15ppm). Modul în care se face

descărcarea poate fi automat sau manual, prin intermediul comutatorului „AUTO – MANUAL”

prevăzut pe tabloul de comandă, în secţiunea „DISCHARGE”.

Figura 2.9. – Tabloul de comandă pentru descărcarea produşilor de separare

12

Valvula de descărcare poate fi comandată de la distanţă şi are două moduri de lucru

distincte: „SEA” – descărcarea apei rezultate se face peste bord; „TANK” – descărcarea

produşilor de separare (apa) se face în tancul de depozitare (Această selectare a modurilor de

lucru este posibilă numai în poziţia „MANUAL” a selectorului de descărcare).

În modul „AUTOMAT”, descărcarea se realizează peste bord, în situaţia în care centrala

de analizare a cantităţii de impurităţi rezultate în urma procesului de separare sesizează o

cantitate de hidrocarburi mai mică de 15 ppm.

Priza de bordaj prin intermediul căreia se face evacuarea peste bord a apei rezultate în

urma procesului de separare poate fi, de asemenea, comandată de la distanţă, prin intermediul

butonului „DISCHARGE VALVE”.

Calitatea procesului de separare este reliefată de cantitatea de hidrocarburi existentă în

apa evacuată la ieşirea din separator şi depine de următorii factori:

- procentul iniţial de infestare a apei din santină;

- debitul de fluid vehiculat prin separator, variat prin valvula de bypass;

- temperatura apei

Semnalele de alarmă întâlnite în timpul funcţionării instalaţiei sunt următoarele:

- High Bilge Well Level – nivel mare de lichid în santină;

- High Tank Level – nivel mare de lichid în tanc;

- High Discharge Oil Content – nivel de hidrocarburi în lichidul de la ieşirea din separator mai

mare de 15 ppm;

- High Pressure after Pump – suprapresiune pe refularea pompei;

Sistemul de siguranţă nu permite evacuarea peste bord în situaţia în care nivelul de

hidrocarburi din apa de la ieşirea din separator depăşeşte 15 ppm;

Posibilele defecţiuni introduse de către instructor sunt următoarele:

- defectarea pompei de santină;

- înfundarea aspiraţiei pompei de santină;

- depuneri excesive pe talerele separatorului;

- scurgeri excesive în compartimentul maşini – umplerea rapidă a santinei din Compartimentul

Maşini.

În timpul exerciţiunilui, studenţii vor pune în funcţiune instalaţia de santină, prin

respectarea următorilor paşi:

1. se pune în funcţiune instalaţia de încălzire a apei contaminate, prin acţionarea butonului

„HEATING”

2. se selectează, din panoul de comandă al pompei de santină, traseul de funcţionare al instalaţiei

(pentru asipraţie, comutatorul „FROM WELL/TANK” şi pentru refulare „TO SEP/TANK”), în

funcţie de indicaţiile cadrului didactic;

3. se selectează, din panoul de comandă al separatorului (secţiunea „DISCHARGE”) modul de

lucru al separatorului (întotdeauna acesta va funcţiona în mod „MANUAL”), în primă fază, până

când indicatorul de contaminare al fluidului de pe ieşiea din separator ajunge la o valoare

inferioară valorii de referinţă (15 ppm), refularea se va face în tanc, după care se va efectua peste

bord (poziţia „SEA” a comutatorului), moment în care priza de bordaj va fi acţionată pe poziţia

deschis (DISCHARGE VALVE);

4. se monitorizează, din 2 în 2 minute valorile următorilor parametri (vezi tabelul 2.1.):

13

Tabelul 2.1. – Valorile parametrilor monitorizaţi

Timpul

[min]

Nivelul în

santină

[%]

Nivelul în

tancul de

depozitare

[%]

Gradul de

deschidere a

valvulei de

bypass [%]

Debitul de

fluid la

ieşirea din

separator

[m3/h]

Presiunea la

aspiraţia

pompei [bar]

Presiunea la

refularea

pompei [bar]

Procentul de

hidrocarburi

[ppm]

Observaţii

Observaţie:

În timpul derulării exerciţiului, la rubrica „Observaţii” din tabelul 2.1., se

consemnează momentul în care se trece la evacuarea apei peste bord.

La finalul şedinţei de laborator, studenţii vor realiza graficele de variaţie pentru

parametrii monitorizaţi.