Exploatarea Tancurilor Petroliere

INTRODUCERE

Petrolul a fost folosit cu mii de ani în urmă în țări ca: Mesopotamia, Egipt, Persia, China și altele la încălzire, construcții de drumuri și locuințe, fără să fie vorba de ,,extracții de petrol’’, fiind folosite cantități însemnate obținute din izvoarele de petrol. Spre sfârșitul secolului XVIII, în Birmania au început să fie săpate manual puțuri petroliere, din care se extrăgeau cantități apreciabile de țiței. După anul 1900, producția de petrol începe să ia aspect industrial, extinzându-se în țări ca: Birmania, India, Canada, România, etc.

Istoria transportului de mărfuri cu ajutorul navelor are o vechime milenară. În secolele II și III î.e.n., în Mediterană, se făcea un înfloritor comerț cu vin și ulei de măsline transportat în amfore, astfel că acestea pot fi considerate ca fiind recipientele premergătoare tancurilor demontabile, folosite pe navele petroliere costiere de mai târziu.

În secolele XII și XIII, între Anglia și Burgundia, s-a creat un larg comerț cu vinuri, transportate în butoaie mari, din lemn numite ,,tuns”. Cu timpul, termenul a degenerat în „tonă” și a fost folosit ca unitate de măsură a capacității de transport a navelor, egală cu 100 picioare cubice.

Primul transport important de produse petroliere a fost făcut în anul 1861, din Pennsylvania , cu bricul ’’Elizabeth Wats’’. Petrolul era transportat în butoaie mari din lemn, în cala navei. După anul 1864, linia transatlantică a petrolului a devenit mai importantă, transportându-se peste 7,5 milioane de galoni anual. Butoaiele din lemn ridicau probleme deosebite transportului de petrol, astfel, acestea sunt înlocuite treptat, cu recipiente de formă rectangulară, confecționate din oțel. Noua formă rectangulară, asigură condiții mai bune și mai sigure de stocare a recipienților, atât în cale cât și pe punțile navelor.

Între anii 1869 și 1872, nava ’’Charles” de 800 tdw, a executat transportul de petrol între America și Europa în aproximativ 60 de asemenea recipiente, fiecare având o capacitate de circa 13 tone. Practic cargourile au fost transformate în nave pentru transportul petrolului. Descărcarea petrolului din aceste tancuri se făcea manual, operațiune dificilă, greoaie și suficient de periculoasă. Cu timpul dimensiunile tancurilor au crescut până când au ajuns la dimensiunea magaziilor în care erau transportate. Acum se pune problema manipulării mecanice a produselor petroliere, fapt pentru care, pe puntea navelor, se montează o caldarină, care generează aburii necesari acționării pompelor pentru marfă.

Începând cu anul 1940, industria petrolieră capătă o expansiune absolută. Marile companii internaționale își dezvoltă masiv activitatea, pentru a satisface nevoia mereu crescândă de petrol. Se întreprind noi explorări pentru identificarea câmpurilor petroliere, se construiesc noi rafinării, se modernizează și se lărgesc cele existente.

În perioada dintre anii 1950–1980 se produc schimbări importante în comerțul internațional cu petrol. Producția petrolieră a Orientului Mijlociu crește dramatic; Orientul Mijlociu devine principalul furnizor al Europei și ”Zona” cu cele mai mari rezerve petroliere, identificate din lume.

În această perioadă cresc numărul și dimensiunile tancurilor petroliere destinate să transporte țiței și produse finite, din țările producătoare în cele consumatoare sau prelucrătoare de țiței, dar nu se perfecționează utilajele de exploatare a combustibilului la bordul acestora.

Pe data de 12 decembrie 1969, Marpessa, un nou tanc petrolier gigant de peste 100,000 de tone dw, se afla pe lângă continentul african, în drum spre Golful Piersic din Orientul Mijlociu, pentru a efectua al doilea transport de țiței. Brusc, o explozie masivă avea loc în unul dintre tancurile centrale, omorând 2 membri ai echipajului. Datorită deteriorării conductelor de apă, de pe punte, focul a fost imposibil de stins. Marpessa începea să se inunde, pereții etanși cedau unul câte unul din cauza presiunii enorme a apei scufundându-se în cele din urmă pe data de 15 decembrie. Când cele două tancuri de același tip VLCC, Mactra și King Haakon VII, sufereau explozii similare în aceeași zonă în curs de două săptămâni, s-a constatat că nu este vorba de o coincidență.

Fotografia navei King Haakon VII, după explozie este un exemplu al potențialelor asociate cu operația de spălare a cargotancurilor la transportatoarele de țiței. Armatorii au investigat posibilele cauze ale exploziilor. Deși au fost să determine cu exactitate cauzele incidentelor, investigațiile au concluzionat că descărcările electrostatice au fost cauzele declanșării exploziilor în timpul operației de spălare a tancurilor de marfă. Elementul comun în fiecare incident a fost operația de spălare a tancurilor, în condiția de navă în balast, utilizând mașinile fixe de spălare în timpul exploziilor. Utilizarea mașinilor de spălare de mare capacitate (HCWM), livrând apă de spălare ( în unele cazuri recirculând amestecuri de petrol-apă) la presiune mare pe suprafețele tancurilor de marfă, au degenerat acumulări de sarcini electrostatice mari. Eficacitatea utilizării mașinilor fixe de spălare a fost recunoscută de toată lumea și nu s-a luat în calcul renunțarea la această metodă. După asemenea incidente, constructorii de nave au dezvoltat conceptul de control al atmosferei tancurilor de marfă în timpul spălării acestora. S-a decis controlarea atmosferei prin reducerea concentrației de

oxigen, pentru crearea unei atmosfere neinflamabile.

Capitolul 1. Legislație

Convenția SOLAS – Reg. 60 – Protecția tancurilor de marfă

La petrolierele de 20000 tdw sau mai mult trebuie asigurată protecția punții principale și a tancurilor de marfă printr-o instalație fixă de stins incendiul cu spumă și o instalație de gaz inert conform regulilor 61 și 62.

Pentru a fi considerată echivalentă, o instalație propusă în locul instalației de stingere cu spumă pe punte trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

să permită stingerea incendiilor ce se pot produce datorită combustibilului răspândit spre punte și să împiedice extinderea incendiului la combustibilii scurși pe punte, dar care nu au luat foc;

să permită combaterea incendiilor în tancurile avariate.

Pentru a fi considerată echivalentă, o instalație propusă în locul instalației de gaz inert trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

să prevină acumularea amestecurilor de gaze explozive în tancurile de marfă, atât pe toată durata transportului căt și pe timpul operațiunilor efectuate cu marfa;

să fie astfel concepute, încât riscul de incendiu sau explozie datorat electricității statice să fie redus la minim.

Tancurile noi prevăzute cu instalații fixe de spălare, de curățare a tancurilor trebuie să fie dotate în mod obligatoriu cu instalație de gaz inert care să corespundă tuturor cerințelor impuse de regula 62.

Toate petrolierele prevăzute cu instalație fixă de gaz inert trebuie să fie prevăzute cu un sistem închis de măsurare a ulajelor (UTI – ullage temperature indicator).

1.2 Convenția SOLAS – Reg. 61 – Instalații fixe de stins incendiul pe punte

Această instalație trebuie să asigure debitarea spumei în toate zonele punții principale și în orice tanc de marfă în situația avarierii punții.

Instalația trebuie să asigure o funcționare sigură, simplă și rapidă, punctul de comandă al acestei instalații trebuie să fie amplasat în afara zonei tancurilor de marfă, să fie ușor accesibilă, ușor de operat în momentul declanșării unui incendiu.

Substanța spumogenă trebuie să fie asigurată în cantitate suficientă și să se asigure producerea acesteia timp de 20 minute, debitul amestecului spumogen trebuie să aibă o valoare mai mică de:

0,6 l amestec spumogen/min m², puntea principală;

6 l amestec spumogen/min m², secțiunea orizontală a unui tanc;

3 l amestec spumogen/min m², suprafața protejată de către un tun de spumă.

1.3 Convenția SOLAS – Reg. 62 – Instalații de gaz inert

Instalația de gaz inert trebuie să fie astfel concepută, construită și testată încât să mențină o atmosferă neinflamabilă în toate tancurile navei cu excepția cazurilor când aceste tancuri trebuie să fie degazate.

Instalația de gaz inert trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

să asigure inertarea tancurilor de marfă, goale prin reducerea concentrației de O2 din tancuri până la un nivel la care nu poate fi întreținută arderea;

să mențină atmosfera și în orice zonă a unui tanc de marfă, o concentrație de sub 8% pe toată durata călătoriei și/sau pe toată durata operării produselor petroliere în dana terminalului;

instalația să nu necesite introducerea aerului în tanc, în condiții normale de lucru decât atunci când tancul trebuie degazat;

instalația de gaz inert trebuie să asigure un debit de gaz inert de 125 % din debitul maxim de descărcare al navei exprimat în volum;

instalația de gaz inert trebuie să asigure un debit permanent de gaz inert, cu o concentrație de oxigen care să nu depășească 5% la nivelul magistralei;

pe magistrala de gaz inert vor fi prevăzute valvule pentru izolarea gazelor de ardere între coșul căldării (colectorul de evacuare) și scrubber; aceste valvule trebuie să fie prevăzute cu indicatoare care să arate poziția organului de închidere; se vor lua măsuri pentru a menține aceste valvule etanșe la gaze și a menține scaunele lor libere de depuneri;

vor fi luate măsuri de blocare a funcționării suflătorilor de funingine ale căldărilor în momentul în care aceste valvule sunt deschise;

pentru răcirea efectivă a particulelor de gaz și eliminarea celor solide precum și, în mod obligatoriu, a compușilor rezultați din arderea sulfului, se prevede un epurator de gaze (scrubber), scrubberul va fi alimentat cu apa necesară, fără a stânjeni serviciile esențiale ale navei; este necesară o alimentare cu apa de rezervă de răcire a scrubberului;

vor fi prevăzute filtre sau dispozitive echivalente pentru reducerea conținutului de apă din fluxul de gaze înainte de intrarea acestora în ventilatoare;

epuratorul de gaze (scrubberul) va fi amplasat întotdeauna în spatele tancurilor de marfă, a camerei pompelor și a coferdamului ce separă aceste compartimente de compartimentul mașini;

cele două ventilatoare să asigure împreună un volum de gaze de 125% din volumul maxim de descărcare a navei;

generatorul de gaz inert trebuie să fie autonom și să fie prevăzut cu două pompe de combustibil; administrația poate admite și solicitarea unei singure pompe cu condiția ca la bord să existe suficiente piese de schimb pentru aceasta;

instalația de gaz inert trebuie astfel concepută și realizată încât presiunea maximă pe care o pot realiza ventilatoarele de gaz inert să nu depășească valoarea presiunii de probă a oricărui tanc de marfă; pentru tubulatura de aspirație și de refulare vor fi prevăzute dispozitive corespunzătoare de închidere;

ventilatoarele vor fi amplasate întotdeauna în pupa tancurilor de marfă, a camerei pompelor și a coferdamului ce separă acestea de compartimentul mașini.

Se arată necesitatea unei atenții deosebite ce trebuie acordată la amplasarea epuratorului și a ventilatoarelor, împreună cu armăturile și tubulaturile lor, cu scopul evitării scurgerilor de gaze, în primul rând în încăperile închise.

pe magistrala de gaz inert trebuie să fie amplasată în mod obligatoriu o valvulă de reglare a debitului de gaze, aceasta trebuie să fie situată în prova peretelui spațiului protejat împotriva gazelor;

pe magistrala de gaz inert vor fi prevăzute cel puțin două dispozitive de închidere din care unul va fi acționat hidraulic pentru a preveni întoarcerea gazelor sau a vaporilor de hidrocarburi în compartimentul mașini sau orice alt spațiu protejat împotriva gazelor; aceste dispozitive vor fi amplasate pe puntea principală; pentru prevenirea înghețării dispozitivului hidraulic de închidere împotriva înghețului vor fi prevăzute sifoane sau alte dispozitive la fiecare tubulatură de alimentare cu apă sau de drenaj, precum și la fiecare tubulatură de detectare a presiunii care duce la spațiul protejat împotriva gazelor;

dispozitivul hidraulic de închidere de pe punte trebuie să prevină întoarcerea gazelor la o presiune cel puțin egală cu valoarea presiunii de probă a tancurilor de marfă;

magistrala de gaz inert poate fi divizată în două sau mai multe ramificații după „deck seal”, valvulele de reținere ale magistralei de gaz inert vor fi prevăzute cu ramificații pentru fiecare tanc în parte, ramificațiile vor fi prevăzute la rândul lor cu valvule de închidere sau dispozitive echivalente de comandă pentru izolarea fiecărui tanc; atunci când instalația are valvule de închidere de tip „butterfly”, acestea vor fi prevăzute cu dispozitive de încuiere;

trebuie să se asigure niște dispozitive care să permită conectarea magistralei de gaz inert la o sursă exterioară de alimentare cu gaz inert;

la toate tancurile de marfă tubulatura de evacuare a gazelor trebuie să fie amplasată cât mai departe de punctul de intrare a gazului inert; astfel, aspirația acestor tubulaturi va fi amplasată imediat sub punte, la o distanță de deasupra fundului tancului;

secțiunea transversală a tubulaturii de evacuare trebuie să fie astfel aleasă încât să se asigure o viteză de evacuare a gazelor de cel mult 20 m/s;

vor fi prevăzute una sau mai multe valvule PV (pressure vacuum) în scopul prevenirii realizării unor presiuni care să depășească valoarea presiunii de probă, pentru a preveni o presiune negativă sub 700 mmH2O în cazul descărcării;

este obligatoriu să existe aparate de măsură și control pentru măsurarea continuă a temperaturii și presiunii gazului inert la nivelul ieșirii din epurator și dincolo, după refularea ventilatoarelor din instalația de gaz inert;

este necesară existența unor aparate de măsură portabile pentru măsurarea concentrației de O2 și gaze inflamabile;

asigurarea posibilității de reglare și etalonare a valorii concentrației de O2 și de limita maximă, pe scala aparatului, astfel, la analizoarele de O2 vor fi: 0÷21%, la explozimetre scala va fi etalonată între: 0÷100% LFL; aparatele fixe din instalație, analizatorul de O2 va fi etalonat cu ajutorul unui gaz pur, care nu conține oxigen, acesta fiind azotul.

Pentru navele petroliere construite după 01.02.1992 instalația de gaz inert, indiferent de tipul ei (cu generator de gaz inert, cu gaze de evacuare sau combinații ale acestora) vor fi prevăzute cu alarme optice și acustice care trebuie să indice:

presiunea minimă a apei sau debitul minim către scrubber;

nivelul maxim admis al apei în scrubber;

defectarea la nivelul ventilatoarelor;

alarma pentru concentrația de O2 mai mare de 8 % în fluxul de gaze;

temperatura maximă a gazului inert;

defectarea/căderea sursei de alimentare cu energie a instalației de comandă, a valvulei regulatoare de gaz și a instalației indicatoare;

nivelul minim al apei în închizătorul hidraulic;

alarma optică/acustică pentru presiunea prea mică a gazului inert sub 100 mmH2O;

presiunea maximă a gazului inert în jurul valorii de 1200 mmH2O.

Pentru instalația de oxigen cu generator autonom mai apar următoarele alarme:

alarma pentru alimentarea insuficientă cu combustibil;

alarma la defectarea sursei de alimentare cu energie a generatorului autonom;

alarma la defectarea sursei de alimentare cu energie a instalației autonome de comandă.

Toate alarmele vor fi amplasate atât în camera de încărcare cât și în compartimentul mașini.

La bordul fiecărei nave vor fi afișate și însușite de către toți cei implicați în exploatarea și deservirea operațiunilor curente, instrucțiunile referitoare la funcționarea, siguranța, întreținerea și riscurile utilizării instalației de gaz inert și respectarea acestor instrucțiuni pe toată durata operațiunilor de încărcare – descărcare a navei. Aceste instrucțiuni trebuie să includă procedee de urgență ce vor fi folosite în cazul defectării parțiale sau nefuncționării instalației de gaz inert.

Capitolul 2. Instalația de gaz inert

Definiții

Gazul inert înseamnă un gaz sau un amestec de gaze, cum ar fi gazele de ardere de la căldări sau motoare termice, conținând insuficient oxigen să inițieze sau să susțină arderea.

Condițiile inerte înseamnă condițiile în care atmosfera unui tanc are concentrația de oxigen mai mică de 8% din volumul pentru introducerea de gaz inert.

Instalația de gaz inert înseamnă tot echipamentul specific utilizat pentru livrarea, răcirea, curățarea, presurizarea, monitorizarea și controlul gazului inert livrat sistemului de tancuri de marfă.

Sistemul de distribuție a gazului inert înseamnă toate tubulaturile, valvulele și armăturile asociate distribuției de gaz inert de la o instalație de gaz inert către tancurile de marfă, ventilarea gazelor către atmosferă și protecția tancurilor în cazul unei presiuni excesive sau apariția vacuumului.

Sistemul de gaz inert înseamnă instalația de gaz inert și sistemul de distribuție a gazului inert împreună cu dispozitivele pentru prevenirea pătrunderii gazelor din spațiul de marfă în compartimentul mașini, instrumente fixe și portabile pentru monitorizarea gazului inert.

Inertare înseamnă introducerea gazului inert în tancurile de marfă în scopul reducerii concentrației de oxigen.

Ventilare (gas-free) înseamnă introducere de aer în tancurile de marfă în scopul înlocuirii gazelor inflamabile, toxice și realizarea unei concentrații de aer de 21% din volum.

Purjare înseamnă introducerea de gaz inert în tancurile de marfă având ca obiective:

reducerea concentrației de oxigen și/sau;

reducerea concentrației de gaze de hidrocarburi.

Topping înseamnă introducerea de gaz inert în tancurile deja inertate având ca scop creșterea presiunii de gaz inert.

2.2 Cerințe generale pentru Sistemele de gaz inert

Sistemele de gaz inert sunt proiectate și construite pentru a menține în tancurile de marfă o atmosferă neinflamabilă, cu excepția situației când tancurile de marfă trebuie să fie gas free. Sistemul de gaz inert trebuie să fie capabil să livreze în tancurile de marfă un gaz sau un amestec de gaze cu o concentrație de oxigen de maxim 5 % din volum, pentru a menține o atmosferă cu o concentrație de oxigen de maxim 8 % din volum. Manualul de gaz inert trebuie întotdeauna consultat când se operează cu sistemul de gaz inert. Trebuie ținut cont de faptul că sunt terminale care pot fi mai riguroase în ceea ce privește concentrația de O2, care trebuie menținută în tancurile de marfă. O altă cerință impusă sistemului de gaz inert este menținerea unei presiuni pozitive în tancurile de marfă pe toată perioada cât sunt inertate. Cerința este necesară pentru a preveni intrarea aerului, ceea ce ar putea compromite atmosfera inertă din tancurile de marfă. Operatorul, conform regulamentelor trebuie să mențină o presiune minimă de coloană de apă în spațiile de marfă.

2.3 Diagrama de inflamabilitate a petrolului

Limitele de inflamabilitate variază pentru gaze pure de hidrocarburi și pentru amestecurile de gaze de hidrocarburi. În diagrama inflamabilității petrolului din fig.1 se consideră limita inferioară de inflamabilitate (LFL, LEL) 1 % din volum, iar limita superioară de inflamabilitate (UFL, UEL) 10 % din volum.

Fig. 2.1 Diagrama de inflamabilitate a petrolului

Aceste valori sunt indicate de punctele C și D pe linia AB din fig. 2.

Fig.2.2 Evoluția concentrațiilor gaze/aer în timpul

ventilării/purjării

Orice punct de pe diagramă reprezintă un amestec de gaze de hidrocarburi, aer și gaz inert specificat în termenii conținutului de gaze de hidrocarburi și oxigen. Amestecul de gaze de hidrocarburi și aer fară conținut de gaz inert se află pe linia AB. Înclinarea reprezintă reducerea concentrației de oxigen la creșterea concentrației de gaze de hidrocarburi. Punctele din stânga liniei AB reprezintă amestecuri de gaze de hidrocarburi cu conținut de oxigen, redus de aportul de gaz inert introdus. În partea stângă a diagramei, crește proporția de gaz inert și scade concentrația de oxigen. Pe măsură ce gazul inert este introdus în amestecul de gaze de hidrocarburi și aer, are loc o scădere a limitei superioare de inflamabilitate și o creștere a limitei inferioare de inflamabilitate până într-un punct unde cele două limite se confundă. Acest punct corespunde unei concentrații de oxigen de aproximativ 10,5 % când arderea încetează.

Când intr-o atmosferă inertă caracterizată de o concentrație de gaze de hidrocarburi și aer corespunzător punctului F, este diluată cu aer, evoluția concentrațiilor de gaze și aer are loc conform pantei F-A reprezentată în fig. 2.2.

Este evidentă trecerea concentrațiilor prin zona de inflamabilitate. Din acest motiv este total interzis și trebuie evitat prin orice mijloc, evoluția concentrațiilor gazelor de hidrocarburi/aer prin zona inflamabilă. De aceea înaintea începerii ventilării cu aer, se va introduce gaz inert (purjare) până când concentrația de gaze de hidrocarburi scade sub 2 % din volum (reprezentat de panta F-H).

După scăderea de concentrații de gaze sub 2 % din volum, se poate începe ventilarea tancului de aer. Evoluția ulterioară a concentrațiilor de gaze de hidrocarburi și aer va fi tot timpul sub limita inferioară de inflamabilitate.

Metode de înlocuire a atmosferei unui tanc de marfă

Operațiile de modificare a atmosferei (inertare,purjare și ventilare) se pot face prin cele două metode:

Metoda diluției din fig. 2.3, reprezintă introducerea gazului inert cu parametri ridicați pentru a avea loc amestecarea gazului inert cu gazele din întreg volumul tancului. Rezultatul va fi o reducere exponențială a concentrației inițiale de gaze. Rata înlocuirii gazelor, depinde de volumul de gaz care întră în tanc și dimensiunile tancului. Pentru înlocuirea completă a gazelor, este importantă viteza cu care intră gazele în tanc, ca jetul să ajungă până la fundul tancului.

Fig. 2.3 Metoda diluției

Metoda dislocării din fig. 2.4, reprezintă introducerea gazului inert cu parametri scăzuți pentru a crea o suprafață de separație, între gazele care intră și gazele existente în tanc. Gazele din tanc vor fi deplasate către partea inferioară a tancului, de unde vor fi trimise în atmosferă printr-o tubulatură care comunică cu exteriorul. Pentru schimbarea atmosferei tancului este necesar introducerea mai mult decât un volum al tancului.

Fig. 2.4 Metoda dislocării

Sisteme pentru inertare, purjare și ventilare

Metoda utilizată pentru înlocuirea atmosferei în tancurile de marfă este condiționată de facilitățile cu care este dotat sistemul de gaz inert. O trăsătură comună a acestor sisteme o constituie punctele de introducție și evacuare. Acestea trebuie să fie astfel amplasate, încât să asigure schimbarea atmosferei tancului în întreg volumul spațiului. Putem întâlni următoarele aranjamente:

Tabelul nr.2.1

Toate cele trei aranjamente pot fi utilizate pentru inertare, purjare și ventilare. La navă putem întâlni unul sau mai multe aranjamente în același timp.

Aranjamentul I

Gazele sunt introduse pe la partea superioară a tancului și sunt evacuate tot pe la partea superioară. Înlocuirea atmosferei în această situație se face prin metoda diluției. Intrarea gazelor trebuie să se facă de așa manieră încât să se realizeze o penetrație maximă în tot volumul tancului. Gazele pot fi evacuate în exteriorul tancului prin tubulaturi de ventilație montate pe fiecare tanc sau printr-o tubulatură comună de ventilație, reprezentată în fig. 2.3.

Aranjamentul II

Gazele sunt introduse pe la fundul tancului și evacuate pe la partea superioară. Înlocuirea atmosferei se face prin metoda diluției. Acest aranjament permite introducerea gazelor printr-o conexiune a sistemului de gaz inert cu tubulatură de fund a instalației de marfă, reprezentată în fig. 2.5.

Fig. 2.5 Aranjamentul II

Aranjamentul III

Gazele sunt introduse pe la partea superioară și evacuate pe la fundul tancului. Acest aranjament permite înlocuirea atmosferei din tanc prin ambele metode. Dacă parametrii gazului la intrarea în tanc sunt scăzuți, eliminarea gazelor se va face prin metoda dislocării, reprezentată în fig. 2.4. Dacă diferența de densitate între gazele care intră și cele existente în tanc este mică se va adopta metoda diluției, reprezentată în fig.2.3. În această situație parametrii gazului care intră în tanc trebuie să fie ridicați pentru a avea loc diluția atmosferei în tot volumul tancului. Punctul de ieșire a gazelor din tanc se va face printr-o tubulatură de purjare care se întinde de la o distanță de 1m de la fundul tancului, până la cel puțin 2m deasupra punții principale (pentru evitarea formării pungilor de gaze la nivelul punții principale).

2.6 Modalități de izolare a tancurilor de marfă față de instalația de gaz inert

Pentru efectuarea operației de ventilare și intrare în tancurile de marfă trebuie să existe valvule sau aranjamente pentru a izola fiecare tanc fața de instalația de gaz inert.

Următorii factori trebuie luați în calcul la alegerea celei mai convenabile soluții:

protecția împotriva unor pierderi de gaze sau o funcționare incorectă în timpul intrări în tanc;

ușor și sigur de utilizat;

facilități pentru utilizarea sistemului de gaz inert în efectuarea operațiilor de ventilare;

facilități pentru izolarea tancurilor o perioadă scurtă de timp la efectuarea manuală a ulajului.

În orice situație, aceste aranjamente nu vor împiedica o ventilație adecvată a tancurilor de marfă. Un astfel de aranjament este reprezentat în fig. 2.6.

Reguli generale pentru controlul atmosferei tancurilor de marfă

Petrolierele prevăzute cu sistem de gaz inert trebuie să mențină tancurile de marfă în condiții de neinflamabilitate după cum urmează:

Tancurile de marfă trebuie inertate când conțin marfă, reziduuri sau balast. Concentrația de oxigen trebuie menținută sub 8 % din volum, cu o presiune pozitivă;

Trecerea atmosferei tancului de la condiția de atmosferă inertă la o atmosferă gas free, trebuie să se facă fără traversarea zonei de inflamabilitate. În practică aceasta înseamnă că înaintea începerii ventilării cu aer, se va purja tancul până când concentrația de gaze de hidrocarburi scade sub 2 % din volum;

Când nava este în condiție de gas free, înaintea sosirii în portul de încărcare, tancul va fi inertat înaintea începerii încărcării.

2.8 Clasificarea instalațiilor de gaz inert

Instalațiile de gaz inert se clasifică:

După modul de colectare:

de la căldări (principal, auxiliar);

combinații între primele două.

După construcția aparatelor de răcire-curățare:

instalație de gaz inert cu epuratoare de gaze (scrubber);

epuratoare cu ajutaje de ceramică;

epurator cu separație de tip ciclon.

După modul de uscare a gazului inert:

cu separatoare de picături;

cu condensarea vaporilor de apă din gaze prin utilizarea unor agregate frigorifice;

cu absorbția vaporilor de apă cu ajutorul absorbanților lichizi.

După numărul ventilatoarelor:

cu un ventilator;

cu două ventilatoare;

cu două suflante (presiuni și debite mari).

După valoarea presiuni în tancuri:

de joasă presiune, 0,1 bar peste presiunea atmosferică;

de joasă presiune, 0,5 bar peste presiunea atmosferică;

de joasă presiune, 1 bar peste presiunea atmosferică.

După posibilitatea de recirculare:

instalații cu tubulaturi pentru recircularea gazelor;

instalații fără tubulaturi pentru recircularea gazelor.

2.9 Componența Sistemului de gaz inert

Fig. 2.7 Schema de principiu a instalației de gaz inert

1 – motor principal cu ardere internă;

2 – căldare;

3 – răcitor;

4 – scrubber;

5 – material filtrant;

6 – separator picături;

7 – ventilatoare;

8 – valvula cu trei căi;

9 – analizator O2;

10 – închizătorul hidraulic (deck water seal);

11 – magistrala de gaz inert;

12 – valvule de distribuție gaz inert;

13 – priza Kingstone;

14 – pompa apă de mare;

15 – valvula dirijare apa de mare;

16 – generator autonom de gaz inert.

2.9.1 Valvulele de izolare (uptake valves)

Acestea izolează eșapamentul căldării de instalația de gaz inert, când instalația este oprită. Ele sunt amplasate într-o zonă fierbinte, murdară și corozivă. Acest lucru poate afecta integritatea etanșării valvulelor. Este recomandat că aceste valvule să fie mișcate periodic și suflate de funingine pentru a le asigura o funcționare corespunzătoare. Valvulele de izolare sunt prevăzute cu un ventilator de etanșare sau un sistem de aer sub presiune, care va menține etanșeitatea valvulelor când sistemul este oprit, reprezentat în fig. 2.8.

Fig. 2.8 Sistemul de etanșare cu aer a valvulei de izolare

Scrubberul

Are rolul de a absorbi oxizii sulfului, de a elimina impuritățile mecanice și de a răci gazele. În instalațiile de la bordul navelor lichidul absorbant este apa de mare. Elementele componente ale scrubberului asigură următoarele procese:

răcirea gazelor de ardere;

reducerea oxizilor sulfului;

reducerea particulelor solide din gazele de ardere;

reducerea umidității gazelor de ardere.

2.9.3 Tubulatura de drenare a efluentului din scrubber

Tubulatura trebuie să fie confecționată dintr-un material rezistent la coroziune. Această tubulatură nu trebuie sa fie comună cu tubulatura de drenare a efluentului din închizătorul hidraulic. Tubulatura trebuie să aibă suficientă grosime și să fie testată la presiune. Dacă linia efluentului de la scrubber trece prin compartimentul mașini, aceasta trebuie să includă următorul aranjament (fig.2.9):

valvula de deversare peste bord să poată fi acționată atât din interiorul cât și din exteriorul compartimentului mașini prin mijloace pneumatice și hidraulice; valvula trebuie închisă imediat, dacă apare o defecțiune a sistemului, trebuie să fie prevăzută cu un indicator de poziție, va fi închisă tot timpul, cât instalația de gaz inert este oprită, ca și în cazul unui incendiu în compartimentul mașini;

valvula unisens;

tubulaturi scurte adiacente valvulei unisens, prevăzute cu tubulaturi de drenare;

buton de oprire a pompei de alimentare scrubber amplasat în afara compartimentului mașini.

Pompele de alimentare cu apă de mare.

Este recomandat ca efluentul de alimentare a scrubberului să fie livrat de o pompă independentă. Ca surse alternative de alimentare, pot fi utilizate pompe sanitare, incendiu, santină, balast, capabile să livreze cantitatea necesară bunei funcționări a scrubberului. Pompele care alimentează scrubberul și închizătorul hidraulic trebuie să fie capabile să livreze debitul necesar de apă și în condiția de navă în balast. Cantitatea de apă livrată scrubberului în toate condițiile de pescaj nu trebuie să ducă la inundarea acestuia sau să crească excesiv rezistența debitului de gaze. Buclele în tubulatura efluentului închizătorului hidraulic pentru prevenirea pătrunderii gazelor de hidrocarburi sau gaz inert, trebuie amplasate în afara spațiului compartimentului mașini și protejate împotriva înghețului.

Ventilatoarele de gaz inert

2.9.5.1 Funcționarea ventilatoarelor de gaz inert

Ventilatoarele au rolul de a prelua gazul inert și de a-l trimite mai departe către tancurile de marfă. Conform Covențeiei Solas (regula 62.3.1) debitul ventilatoarelor trebuie să fie de 125 % din capacitatea de descărcare a navei.

Caracteristicile presiune/volum ale ventilatoarelor sunt determinate de cerințele maxime ale sistemului, astfel încât în orice situație de descărcare și cu toate pierderile de presiune din întregul sistem de gaz inert, să se mențină în tancurile de marfă o presiune minimă de H2O.

Regula 62.1.1. a Convenției Solas cere ca cel puțin două ventilatoare, împreună, să fie capabile să livreze gaz inert către tancurile de marfă la o rată de cel puțin 125 % din capacitatea maximă de descărcare a navei exprimată în volume.

În practică putem întâlni mai multe situații. Unele nave sunt prevăzute cu un ventilator mic și unul mare, împreună putând realiza capacitatea cerută de regula 62. Avantajul acestei soluții este că pe parcursul voiajului putem crește presiunea în tancuri (topping up) cu ventilatorul mic. În alte situații instalația poate fi prevăzută cu două ventilatoare, fiecare din ele putând realiza cerințele regulii 62. Avantajul acestei soluții este că pe timpul descărcării, poate fi utilizat un singur ventilator pentru realizarea presiunii de gaz inert în tancurile de marfă.

2.9.5.2 Construcția ventilatoarelor de gaz inert

Carcasele ventilatoarelor trebuie să fie confecționate dintr-un material anticoroziv sau din oțel carbon, dar cu suprafețele interne protejate de diverse medii anticorozive.

Rotoarele trebuie construite dintr-un material anticoroziv. Rotoarele din bronz aluminiu trebuie tratate termic după sudură. Rotoarele trebuie testate la suprasaturație (20 % peste turația normală de funcționare a electromotorului de antrenare). Carcasa ventilatorului trebuie să fie prevăzută cu tubulaturi de drenare pentru a preveni acumulările de apă. Ventilatoarele sunt prevăzute cu sistem de spălare cu apă dulce a părților interne. Carcasele ventilatoarelor trebuiesc să fie prevăzute cu întărituri pentru a preveni apariția vibrațiilor în timpul funcționării și cu facilități pentru demontarea rotorului fără a afecta conexiunile majore ale ventilatorului. Carcasa trebuie să fie prevăzută cu orificii suficiente pentru a permite inspecția ventilatorului. Când motorul de acționare și ventilatorul au axe diferite, trebuie prevăzut un cuplu flexibil pentru antrenarea ventilatorului. Când ventilatoarele nu au caracteristicile presiune/volum egale, tubulaturile de aspirație și refulare trebuie montate în așa fel, încât atunci când funcționează în paralel să poată dezvolta puterea nominală. Motorul electric de antrenare trebuie să aibă putere suficientă pentru a nu intra în suprasarcină în orice condiții de funcționare. Ventilatoarele trebuie să funcționeze fără vibrații anormale. La fiecare 6 luni se va face inspecția internă prin deschiderea capacelor, iar revizia generală va avea loc o dată la 2 ani.

Valvulele regulatoare de presiune și sistemul de recirculare.

Sistemul de recirculare trebuie să îndeplinească două roluri:

să prevină automat orice reîntoarcere a gazelor din tancurile de marfă în cazul defectării ventilatoarelor de gaz inert sau când instalația funcționează dar închizătorul hidraulic și valvula unisens sunt defecte, iar presiunea din tanc depășește presiunea de refulare a ventilatorului (în cazul efectuării simultane a stripuirii și balastării);

să regleze debitul de gaz inert către tancurile de marfă.

Schița modului de funcționare a sistemului automat de control al presiunii este reprezentată în fig. 2.10.

Fig. 2.10 Schema sistemului automat de control al presiunii

Acest sistem permite controlul presiunii de gaz inert în magistrala de punte fară modificarea turației ventilatorului. Surplusul de gaz inert este recirculat către scrubber sau ventilat în atmosferă.

Valvulele regulatoare de presiune sunt montate pe linia principală și pe linia de recirculare. Sunt controlate de un transmițător de presiune și un regulator de presiune. Transmițătorul de presiune este amplasat după valvula de izolare de pe punte.

Aceste valvule vor menține o presiune pozitivă în cargotancuri pe timpul descărcării mărfii. Valvulele se vor demonta și verifica înainte de urcarea pe doc sau când este posibil. Poziționarea corectă a clapeților se va verifica în cel mult 6 luni.

Închizătorul hidraulic

Închizătorul hidraulic previne automat reîntoarcerea gazelor din tancurile de marfă spre instalația de gaz inert. Închizătorul hidraulic blochează întoarcerea gazelor din tancurile de marfă chiar și atunci când instalația de gaz inert nu funcționează.

Din acest motiv alimentarea cu apă a închizătorului hidraulic nu va fi întreruptă decât în cazul unei inspecții.

Închizătoarele hidraulice trebuie astfel dimensionate încât presiunea coloanei de lichid să nu fie mai mică decât presiunea de deschidere a valvulei de presiune/vacuum.

Închizătorul hidraulic trebuie să fie prevăzut cu guri de vizitare și vizoare rezistente la șoc (eventual sticlă de nivel) pentru a observa nivelul apei în timpul funcționării instalației de gaz inert. La 6 luni se va inspecta.

Putem întâlni trei tipuri de închizătoare hidraulice:

tip umed;

tip semiuscat;

tip uscat.

Valvula de presiune/vacuum (liquid filled presure/vaccum breker)

Una sau mai multe valvule de presiune/vacuum trebuie montate pe magistrală, chiar dacă supapele de presiune/vacuum montate pe tancurile de marfă au capacitatea de a preveni o eventuală suprapresiune sau formarea vacuumului în aceste spații. Valvula de presiune/vacuum este formată din două tuburi concentrice fig. 2.11.

Fig. 2.11 Valvula de presiune/vacuum

(liquid filled pressure/vacuum breaker)

Tubul interior acționează ca o barieră, prin care se deplasează coloana de lichid, în funcție de presiunea de gaz inert din magistrala de punte. Aceste valvule necesită puține lucrări de întreținere și ele se vor deschide la presiunea prestabilită dacă lichidul este menținut la nivelul corect. De regulă, este utilizat un amestec de apă – glicol pentru a preveni înghețarea acestuia în zone reci. Evaporarea, intrarea apei de mare, condensarea și coroziunea trebuie luate în considerare la asigurarea nivelului corect de lichid în valvula de presiune vacuum. Constructorul trebuie să se asigure de caracteristicile închizătorului hidraulic, valvula de presiune/vacuum, supapele de presiune/vacuum, precum și de presiunile setate ale alarmelor de presiune minimă și maximă. Este foarte important să se verifice dacă toate dispozitivele funcționează la presiunea setată.

2.10 Sistemul de aerisire și ventilație a tancurilor de marfă

Sistemul de aerisire și ventilație al tancurilor de marfă trebuie să fie complet separat de alte tubulaturi de ventilație ale altor spații ale navei. Aranjamentele și poziția deschiderilor tancurilor de marfă, pe unde ar putea avea emisii de vapori inflamabili, trebuie să împiedice ajungerea acestora în spații cu posibile surse de aprindere. Sistemul de ventilație trebuie proiectat și construit pentru a asigura că în nici un caz presiunea sau vacuumul din tancurile de marfă nu va crește peste valoarea prescrisă și va fi capabil să permită:

trecerea unui volum mic de vapori, aer sau gaz inert datorită variațiilor termice prin supapele de presiune/vacuum;

trecerea unui volum mare de vapori, aer sau gaz inert în timpul încărcării mărfii, balastării sau descărcării.

Un al doilea mod, care să permită eliberarea în totalitate a debitului de vapori, aer sau gaz inert pentru a preveni o suprapresiune sau formarea vacuumului în cazul defectării sistemului. Ca alternativă, pot fi montați în fiecare tanc de marfă senzori de presiune pentru protecția acestora și monitorizarea parametrilor în camera de încărcare/descărcare. De asemenea, trebuie montat un echipament pentru alarmare în cazul presurizării sau apariției vacuumului în tancurile de marfă, să fie independent fig.2.12,

Fig. 2.12 Sistem de ventilație independent

sau combinat cu alte tancuri și trebuie încorporat în sistemul de gaz inert fig.2.13.

Fig. 2.13 Sistem de ventilație comun

Când sistemul de ventilație al unui tanc de marfă acționează asupra mai multor tancuri, fiecare dintre acestea trebuie să fie prevăzute cu valvule de izolare și cu dispozitive de blocare.

Valvulele trebuie să fie prevăzute cu indicatoare care să arate poziția închis/deschis a acestora. Dacă se efectuează încărcarea, balastarea sau descărcarea unui tanc de marfă sau unui grup de tancuri care a fost izolat de sistemul comun de ventilație, atunci tancul sau grupul de tancuri trebuie să fie prevăzute cu dispozitive care să prevină apariția unei suprapresiuni sau formarea vacuumului. Sistemul de ventilație trebuie să fie conectat la partea superioară a fiecărui tanc de marfă și trebuie să se autodreneze de marfă în condiții normale de asietă. Sistemul de ventilație trebuie să fie prevăzut cu dispozitive care să împiedice trecerea unei scântei sau flăcări din exterior în interiorul tancurilor de marfă.

Deschiderile pentru eliberarea suprapresiunii din tancurile de marfă trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

să aibă înălțimea cât mai mare de la puntea principală pentru a obține o dispersie maximă a vaporilor de marfă, dar în nici un caz mai puțin de deasupra punții principale.

să aibă o distanță cât mai mare dar nu mai puțin de față de prizele de ventilație și deschiderile spațiilor închise care conțin surse de aprindere și față de compartimentele mașini sau echipamente care pot constitui surse de aprindere.

Dacă supapa de presiune vacuum este poziționată pe tubulatura comună de ventilație, atunci trebuie să fie prevăzută cu un bypass. Această valvulă (bypass) trebuie să aibă un indicator care să arate poziția închis/deschis a valvulei.

Tubulaturile de ventilație utilizate la încărcare, descărcare și balastare trebuie să respecte următoarele condiții:

să permită evacuarea liberă a debitului de gaze;

să permită evacuarea vaporilor prin deschideri care să asigure o viteză minimă de 30 m/s;

aceste aranjamente să asigure vaporilor o traiectorie verticală;

când este adoptată metoda evacuării libere a gazelor, tubulatura de ventilație trebuie să aibă o înălțime de minim de la puntea principală. Dacă tubulatura de ventilație este la o distanță mai mică de față de scara de acces, distanța de va fi măsurată de la nivelul scării de acces, fig. 2.14;

când este adoptată metoda montării dispozitivelor de mare viteză, tubulatura trebuie să aibă o înălțime de minim față de puntea principală și față de prizele de aer, deschiderile spațiilor închise care conțin surse de aprindere, compartimentului mașini și echipamentelor care pot constitui surse de aprindere;

să fie proiectate și construite pentru a permite evacuarea unui volum de gaze de 125 % din rata de încărcare, pentru prevenirea unei suprapresiuni în tancurile de marfă.

La transportoarele combinate (OBO) aranjamentele de ventilație a tancurilor de slop care conțin reziduuri de hidrocarburi trebuie să fie izolate în perioada când transportă alte mărfuri decât lichide.

Fig. 2.14 Aranjament al tubulaturii de aerisire a

tancurilor de marfă

Capitolul 3. Scrubber, Închizătorul hidraulic (Deck Water Seal)

3.1 Scrubberul

Are rolul de a absorbi oxizii sulfului, eliminarea impurităților mecanice și de răcire a gazelor. În instalațiile de la bordul navelor lichidul absorbant este apa de mare.

Elementele componente ale scrubberului asigură următoarele procese:

răcirea gazelor de ardere;

reducerea oxizilor sulfului;

reducerea particulelor solide din gazele de ardere;

reducerea umidității gazelor de ardere.

Desfășurarea proceselor de mai sus poate fi exemplificată, făcând o comparație între analiza concentrațiilor gazelor de ardere la ieșirea din căldare și la ieșirea acestora din scrubber.

Analiza gazelor la ieșirea din căldare indică următoarea compoziție:

O2…………………………………………………….. 3 – 4 %

CO2………………………………………………….. 12 – 13 %

CO…………………………………………………… 0,1 %

SO2 și SO3…………………………………………… 0,3 %

N2…………………………………………………….. 77 %

Vapori de apă…………………………………………. 5 %

Alte gaze și NO………………………………………. 1 %

Solide…………………………………………………. 150 mg/m³

Temperatura gazelor la ieșirea din căldare…………… aprox. 300ºC

La ieșirea din scrubber, analiza gazelor indică următoarele modificări ale concentrațiilor gazelor:

SO2………………………………………………… ≤ 0,02 %

Vapori de apă………………………………………. ≤ 1 %

Solide………………………………………………. ≤ 8 mg/m³

Temperatura gazelor la ieșirea din scrubber………. + 5ºC peste temperatura apei de mare.

La navă se pot întâlni mai multe tipuri de scrubbere, fig. 3.1, fig. 3.2, fig. 3.3, fig. 3.4.

De aceea este foarte important a se consulta Manualul de gaz inert.

Scrubberul este compus din următoarele secțiuni:

3.1.1 Secțiunea de intrare a gazelor

Această secțiune poate fi prevăzută cu o diuză de pulverizare a apei, unde are loc o scădere rapidă de temperatură, fig.3.1, fig.3.3, fig.3.4.

Fig. 3.1 Scrubber cu plăci

Fig. 3.2 Scrubber cu bariere de trecere

Este esențială micșorarea temperaturii gazelor la intrarea în scrubber, pentru a mări eficiența eliminării acidului sulfuric (H2SO4). Această secțiune mai poate fi denumită prerăcitor.

Secțiunea venturi

La ieșirea din prerăcitor, gazele pot întâlni secțiunea venturi unde are loc eliminarea particulelor mecanice fig. 3.4. Picăturile de apă în suspensie și funinginea se depun pe pereții ventului și apoi cad la partea inferioară, de unde sunt eliminate peste bord. Căderea de presiune din venturi se reglează prin varietatea cantității de apă pulverizată prin ștuțurile montate la partea superioară ventului. Cantitatea de apă necesară este controlată prin intermediul valvulei montate înaintea ștuțurilor. Construcția scrubberului poate să prevadă după secțiunea de intrare a gazelor, o etanșare cu apă fig. 3.1 și fig. 3.2, care poate să constituie o protecție împotriva pătrunderii gazelor din tancurile de marfă către eșapamentul căldării, când instalația este oprită. La scrubberul cu fund uscat, această protecție poate fi realizată de un ventilator de etanșare sau cu aer comprimat.

Fig. 3.3 Scrubber cu amestecătură (granule de cuarț)

Fig. 3.4 Scrubber cu amestecătură (bile de polipropilenă)

Turnul epuratorului

Gazele intră pe la baza turnului, fiind direcționate către partea superioară, trecând prin jeturile de apă pulverizate, de unde vor fi utilizate următoarele tehnici:

variația vitezei și schimbarea direcției gazelor pentru eliminarea particulelor solide;

aglomerarea particulelor submicronice datorită efectului venturi și înlăturarea lor;

circulația gazelor prin trepte succesive de sprayuri de apă pentru spălare și răcire;

barbotarea gazelor prin clopote de apă;

agitarea gazelor în zone umede pentru a facilita curățarea lor.

Pentru realizarea acestor tehnici, următoarele sisteme vor fi utilizate în construcția scrubberelor:

bariere de trecere (packing bars);

șicane de lovire (impingement plates);

clopote;

bile de polipropilenă;

bile de ceramică;

fragmente de ceramică;

granule de cuarț.

Fig. 3.5 Demister

Aceste sisteme pot fi întâlnite individual sau o combinație a acestora, pentru a realiza o curățare satisfăcătoare. În toate cazurile presiunea și debitul apei de alimentare sunt esențiale în buna funcționare a scrubberului. Acești parametri sunt strict monitorizați și orice anomalie în timpul funcționării va cauza oprirea sistemului. Efluentul de apă eliminat pe la baza turnului epuratorului, conținând oxizi ai sulfului și particule mecanice, va fi deversat direct peste bord. Acest efluent va avea ph foarte mic și poate cauza poluarea mediului marin. În viitor poate fi necesară tratarea efluentului deversat sau descărcarea lui în tancuri la uscat. Nivelul de apă din scrubber nu trebuie să crească peste limita normală, putând afecta calitatea gazului inert.

Nivelul apei în turnul epuratorului este monitorizat în permanență, iar creșterea anormală a nivelului va duce la declanșarea alarmei și chiar la oprirea instalației.

La construcția scrubberului trebuie să se aibă în vedere calitatea suprafețelor interne, pentru a preveni coroziunea acestora de către apa de mare, cu un ph. foarte scăzut. Scrubberul trebuie prevăzut cu guri de vizită pentru inspecții și pentru curățarea componentelor interne.

3.1.4 Secțiunea de ieșire a gazelor

Această secțiune este prevăzută cu dispozitive pentru eliminarea umidității gazelor înaintea ieșirii gazelor din scrubber, reprezentate în fig. 3.5.

trecerea gazelor printr-un material absorbant care va reține picăturile de apă și întoarcerea lor în turnul epuratorului;

montarea unui dezumidificator (demister) care va imprima o mișcare circulară gazelor ducând la eliminarea particulelor de apă.

Fig. 3.6 Dezumidificator

Închizătorul hidraulic

Fig. 3.7 Schema închizătorului hidraulic

Previne automat reîntoarcerea gazelor din tancurile de marfă spre instalația de gaz inert. Închizătorul hidraulic blochează întoarcerea gazelor din tancurile de marfă chiar și atunci când instalația de gaz inert nu funcționează.

Din acest motiv alimentarea cu apă a închizătorului hidraulic nu va fi întreruptă decât în cazul unei inspecții.

Închizătoarele hidraulice trebuie astfel dimensionate încât presiunea coloanei de lichid să nu fie mai mică decât presiunea de deschidere a valvulei de presiune vacuum. Închizătorul hidraulic trebuie să fie prevăzut cu guri de vizitare și vizoare rezistente la șoc (eventual sticlă de nivel) pentru a observa nivelul apei în timpul funcționării instalației de gaz inert. La fiecare 6 luni se va inspecta.

Putem întâlni trei tipuri de închizătoare hidraulice:

tip umed;

tip semiuscat;

tip uscat.

Tipul umed

Acest tip de închizător este cel mai simplu model fig. 3.8. Când instalația de gaz inert funcționează, gazul inert barbotează prin nivelul de apă constant. Când ventilatorul este oprit, presiunea din tancurile de marfă va forma o coloană de apă în tubulatura de alimentare cu gaz inert a închizătorului hidraulic prevenind reîntoarcerea gazelor.

Fig. 3.8 Închizător hidraulic de tip umed

1 – intrare gaz inert;

2 – ieșire gaz inert;

3 – treapta a doua de reducere a umidității;

4 – prima treaptă de reducere a umidității;

5 – șicane.

Deoarece umiditatea gazelor va crește datorită trecerii lor prin apă, la partea superioară închizătorului hidraulic este prevăzut un dezumidificator (demister) pentru a reține particulele de apă din gazul inert. În figura 3.8 este prezentat un închizător hidraulic umed cu două sisteme de dezumidificare a gazelor.

3.2.2 Tipul semiuscat

Când fluxul de gaz inert este oprit, nivelul de apă din compartimentul de apă va menține tubulatura de admisie imersată în compartimentul de admisie a gazului inert fig. 3.9.

Fig. 3.9 Închizător hidraulic de tip semiuscat

(1-ieșire gaz inert; 2- tubul de vacuum, 3-venturii; 4-intrare gaz inert)

La pornirea instalației de gaz inert, fluxul de gaze va forța apa din compartimentul tubulaturii de admisie să scadă până la nivelul șicanei. În această situație fluxul de gaze este liber către tubulatura de evacuare a închizătorului hidraulic. Gazele trecând prin secțiunea venturi va crea un vacuum în compartimentul de apă, care va menține nivelul apei în camera de admisie la nivelul șicanei, permițând trecerea fluxului de gaze fără să intre în contact cu apa.

În practică, este montat un al doilea venturi pentru a mări viteza cu care camera de admisie se golește de apă, permițând trecerea unui flux de gaze uscate către tancurile de marfă fig. 3.10.

Fig. 3.10 Închizător hidraulic cu două venturi

În situația când fluxul de gaze se oprește, vacuumul în compartimentul de apă va înceta, iar presiunea apei din acest compartiment va crește nivelul apei în camera de admisie a gazelor realizând etanșarea între zona de marfă și instalația de gaz inert.

Tipul uscat

Închizătorul hidraulic de tip uscat este prezentat în fig. 3.11.

Fig. 3.11 Închizător de tip uscat

Când instalația de gaz inert este oprită, un nivel de apă va fi realizat pe fundul închizătorului hidraulic pentru a menține tubulatura de admisie a gazului inert imersată. Un rezervor prevăzut cu o valvulă mare de descărcare este amplasat deasupra nivelului de apă și este umplut cu apă prin valvula de alimentare.

În timpul funcționării instalației de gaz inert, valvula de drenare a închizătorului hidraulic va fi deschisă permițând drenarea apei peste bord.

Când începe procedura de oprire a sistemului de gaz inert, valvula de drenare a rezervorului se deschide, permițând umplerea rapidă cu apă a închizătorului hidraulic realizând etanșarea între cele două zone. Valvula de drenare a închizătorului hidraulic va fi închisă, iar nivelul de apă din rezervor va fi restabilit prin valvula de alimentare.

Fig. 3.12 Închizător hidraulic

Capitolul 4. Operarea instalației de gaz inert

Deși sistemele de gaz inert întâlnite la nave pot fi diferite, principiile de operare sunt aceleași:

– pornirea instalației de gaz inert;

– oprirea instalației de gaz inert;

– verificări de siguranță când instalația este oprită.

4.1 Procedura de pornire

se verifică ca toate valvulele de bordaj (overboard) ale liniilor de drenare să fie deschise;

se pornește pompa de alimentare a scrubberului cu apă de mare;

se verifică debitul de apă către scrubber;

se verifică etanșeitatea flanșei prizei de aspirație a aerului atmosferic;

se verifică debitul apei de alimentare a închizătorului hidraulic;

se verifică nivelul lichidului în închizătorul hidraulic;

se deschide valvula manuală de pe linia principală de gaz inert și ramificațiile către spațiile de marfă;

se calibrează analizorul de oxigen și se pregătește pentru funcționare;

se verifică presiunea de aer pentru valvulele cu comandă pneumatică;

se verifică tensiunea de alimentare a fiecărui tablou de comandă și se testează alarmele vizuale și auditive;

se oprește sistemul de aer sub presiune pentru etanșarea valvulelor de izolare (uptake valves);

se deschide valvula de izolare a căldării;

se deschide valvula de aspirație a ventilatorului;

se pornește ventilatorul cu valvula de refulare închisă. Valvula se va deschide după ce curentul electromotorului de acționare are valoarea nominală;

se deschide valvula de recirculare pentru stabilizarea instalației;

se verifică concentrația de oxigen să fie mai mică de 5 % vol;

se deschide valvula principală de gaz inert în concordanță cu închiderea valvulei de recirculare pentru reglarea presiunii pe magistrala de gaz inert.

În condițiile menționate mai sus instalația de gaz inert poate funcționa corespunzător cu cerințele impuse.

Procedura de oprire

când concentrația de oxigen din tancurile de marfă este sub 8 % vol. și presiunea normală, se închide valvula manuală de izolare de pe punte;

se deschide valvula de recirculare;

se închide valvula principală de gaz inert;

se oprește ventilatorul; se deschide sistemul de spălare cu apă a ventilatorului atunci când acesta se mai rotește, cu motorul de antrenare oprit; se oprește apa de spălare;

se închide valvula de aspirație/refulare a ventilatorului;

se închide valvula de izolare a căldării;

se deschide sistemul de aer sub presiune pentru etanșarea valvulelor de izolare;

se menține alimentarea cu apă a scrubberului în concordanță cu recomandările fabricantului;

Verificări de siguranță când instalația de gaz inert este oprită:

se verifică frecvent alimentarea cu apă și nivelul acesteia în închizătorul hidraulic;

pe timp rece se iau măsuri de prevenire a înghețării apei din închizătorul hidraulic și a valvulei de presiune vacuum;

înainte ca presiunea din tancurile inertate să scadă sub col. H2O, tancurile trebuie să fie represurizate cu gaz inert.

4.3 Posibile defecțiuni în funcționarea sistemului de gaz inert, motivația apariției lor;

1. Conținutul ridicat de O2 poate fi produs sau indicat prin:

un control nesatisfăcător al arderii în căldare mai ales la sarcină redusă;

aspirarea aerului prin priza de gaz atunci când sarcina căldării este mai mică decât cererea de gaz inert;

scurgeri de aer între priza de gaz și ventilator;

funcționarea sau calibrarea defectuoasă a analizatorului de oxigen;

aspirarea aerului pe la priza de aer curat, datorită neetanșeității flanșei.

Imposibilitatea menținerii presiunii pozitive pe timpul descărcării mărfii sau debalastării poate fi cauzată de:

închiderea incorectă a valvulelor de gaz inert;

defecțiuni funcționale ale sistemului de control automat al presiunii;

presiune inadecvată a ventilatorului;

o rată de refulare prea mare a ventilatorului.

4.4 Situații de funcționare a instalației de gaz inert

Instalația trebuie să livreze gaz inert prin intermediul sistemului de gaz inert tancurilor de marfă. Livrarea gazului inert se poate face prin magistrala principală de gaz sau prin liniile de marfă. Dispunerea valvulelor de izolare, supapele de presiune vacuum și tubulaturile de aerisire a tancurilor, trebuie să permită următoarele operații fără să producă o atmosferă inflamabilă în tancurile de marfă:

Descărcarea mărfii sau balastului curat reprezentată în fig. 4.1.

Fig.4.1 Operația de descărcare/debalastare

La această operație se cere menținerea unei atmosfere inerte în timpul descărcării și prevenirea intrării aerului în tancurile de marfă. Trebuie acționat la izolarea liniilor de marfă, închiderea tubulaturilor de ventilație și livrarea gazului inert prin magistrala principală de gaz în partea superioară a tancurilor de marfă.

Spălarea tancurilor cu apa reprezentată în fig. 4.2.

Fig. 4.2 Operația de spălare cu apă

La această operație se cere menținerea unei atmosfere inerte și a unei presiuni pozitive în tancuri în timpul spălării și stripuirii. Trebuie acționat la izolarea liniilor de marfă, închiderea tubulaturilor de ventilație, livrarea de gaz inert prin tubulatura principală de gaz în partea superioară a tancurilor de marfă și reglarea valvulei regulatoare de presiune la o valoare mică.

Ventilarea tancurilor de marfă reprezentată în fig. 4.3.

Fig. 4.3 Operația de ventilare

Se cere înlocuirea unei atmosfere inerte cu aer curat pentru a permite intrarea personalului fără aparat de respirat într-un tanc de marfă. Se acționează la izolarea tubulaturii principale de gaz și a ramificațiilor, la deschiderea tubulaturilor de aerisire și ventilare a tancurilor de marfă, la livrarea aerului curat prin liniile de marfă și la reglarea valvulei regulatoare de presiune la o valoare mică.

Inertare / purjare reprezentată în fig. 4.4

Fig.4.4 Operația de inertare

Se cere înlocuirea unei atmosfere gas free cu gaz inert sau reducerea concentrației de gaze de hidrocarburi din atmosfera tancului sub linia diluției critice. Se acționează la închiderea tubulaturii principale de gaz inert și a ramificațiilor. Apoi se deschid venturile către atmosferă; livrarea de gaz inert are loc prin tubulatura de încărcare, pe la fundul tancului; se setează valvula regulatoare de presiune pe funcționare automată; purjarea poate fi efectuată simultan cu spălarea cu apă a tancului, prin tubulatura principală și ramificațiile tancului.

Încărcarea mărfii sau balastarea tancurilor de marfă cu balast curat reprezentată în fig. 4.5.

Fig. 4.5 Operația de încărcare/balastare

Se cere menținerea unei atmosfere inerte în tancurile de marfă fără a restricționa încărcarea sau creșterea excesivă a presiunii. Se acționează astfel: instalația de gaz inert este oprită, tubulatura principală de gaz și ramificațiile sunt închise; linia de marfă este izolată; tubulaturile de aerisire ale tancurilor sunt deschise.

Pasajul cu nava încărcată.

Se cere creșterea presiunii de gaz inert pentru menținerea unei presiuni pozitive în tancurile de marfă. Se acționează la închiderea liniilor de marfă și a tubulaturii de aerisire a tancurilor; la livrarea de gaz inert prin tubulatura principală, pe la partea superioară a tancurilor; setarea valvulei reglatoare a presiunii pe automat.

4.5 Dispozitive de alarmă și control

Instalația de gaz inert este prevăzută cu un număr de dispozitive de alarmare, control și oprire, care intră în funcțiune când apar defecțiuni în funcționarea instalației.

1. Sisteme de indicare și alarmare a presiunii de gaz inert. Aceste sunt montate în camera de comandă din compartimentul mașini, în timonierie și în camera de încărcare/descărcare. Pentru a satisface cerințele de funcționare ale instalației, valoarea presiunii va fi înregistrată de un aparat montat uzual în camera de încărcare. Sistemul va alarma la scăderea presiunii pe magistrala de gaz în două trepte: la H2O și la H2O, iar la creșterea presiunii la o valoare de aproximativ H2O.

2. Analizator de oxigen. Acesta este cuplat în permanență cu sistemul de gaz inert prin intermediul unor tubulaturi, în porțiunea cuprinsă între ventilatoare valvula regulatoare. Analizatorul fix de oxigen acționează alarme montate în compartimentul mașini, timonierie și camera de încărcare la depășirea concentrației de 5 % din volum. Concentrația de oxigen este înregistrată de un înregistrator automat aflat de regulă împreună cu înregistratorul de presiune în camera de încărcare.

3. Un blocaj care să asigure oprirea funcționării sistemului, în cazul în care una sau mai multe defecțiuni apar în funcționare, astfel:

– presiunea scăzută a apei de alimentare a scrubberului;

– nivelul de apă ridicat în scrubber;

– temperatura ridicată a gazului inert la nivelul scrubberului și a ventilatoarelor ( alarmare, 75 C oprire);

– presiunea scăzută a aerului de comandă;

– întreruperea alimentării cu energie a panoului de comandă și control a sistemului de gaz inert.

În cazul acestor defecțiuni, valvula de control și reglare a gazului inert se închide, iar ventilatorul aflat în funcțiune este oprit.

Alarme sonore și vizuale pentru nivel scăzut de apă în închizătorul hidraulic. Uzual aceste alarme sunt montate în camera de încărcare.

Fig. 4.6 Sistem de indicare si alarmare a presiunii de gaz inert

Fig. 4.7 Analizor de oxigen

4.6 Presiuni caracteristice sistemului de gaz inert

Tabel nr.4.1

4.7 Generatorul de gaz inert

Gazul inert produs de generatoarele de gaz inert este în general acceptat în cazul transportului de produse petroliere. Calitatea acestuia depinde de calitatea combustibilului, de eficiența procesului de ardere și a funcționării scrubberului. Dacă instalația are o ardere bună, gazul inert va avea aproximativ următoarea compoziție:

CO2 – 15 %

O2 – 1,0 %

CO – 0,1 %

NO – 120 ppm

H2 – 100 ppm

SO2 + SO3 – 120 ppm

N2 – 84%

Dewpoint –

Pornirea generatorului de gaz inert

se pornește pompa de răcire;

se pornește generatorul de gaz inert;

linia de purjare este deschisă și ventilatorul purjează linia de aer;

arzătorul pilot este aprins de o scânteie,

arzătorul pilot aprinde arzătorul principal;

arzătorul pilot se oprește;

analizatorul de oxigen monitorizează concentrația de oxigen. Dacă concentrația este corectă, gazul inert poate să alimenteze magistrala de gaz inert. Acest lucru se poate face din camera de încărcare.

Fig. 4.8 Generator de gaz inert 1

Fig.4.9 Generator de gaz inert 2

Concluzii

Instalația de gaz inert trebuie astfel concepută, construită și testată încât să mențină o atmosferă neinflamabilă în toate tancurile navei cu excepția cazurilor când aceste tancuri trebuie să fie degazate.

În primul capitol, am avut în vedere Convenția Solas și anume, Regulile 60, 61, 62. Dintre cele mai importante reglementări, amintim: existența unui sistem fix de gaz inert pentru protecția tancurilor de marfă, la navele mai mari de 20 000 tdw; prevederea tancurilor ce utilizează spălarea cu țiței cu un sistem fix de gaz inert și cu mașini fixe de spălare; existența unor conexiuni pentru livrarea gazului inert în spațiile dublului fund. Toate sistemele de gaz inert trebuie să fie în concordanță cu cerințele ,, Fire Safety Sistem Code”.

În al doilea capitol, am prezentat cerințele generale ale sistemelor de gaz inert împreună cu diagrama inflamabilității petrolului. Acestea trebuie să asigure inertarea tancurilor de marfă goale prin reducerea concentrației de CO2 din tancuri, până la un nivel la care nu poate fi întreținută arderea. Totodată, am prezentat metode de înlocuire a atmosferei unui tanc de marfă: diluție și dislocare și sistemele de inertare, purjare și ventilare. Am avut în vedere alcătuirea sistemului de gaz inert discutând despre fiecare componentă în parte: valvule, scrubber, tubulaturi, pompe de alimentare cu apă, ventilatoare, închizătorul hidraulic, urmând ca în capitolul trei să reiau și să comentez în detaliu despre scrubber și închizătorul hidraulic.

Scrubberul are rolul de a absorbi oxizii sulfului și elimina impuritățile mecanice precum funinginea, cenușa, etc., de a reduce umiditatea gazelor de ardere și de ale răci. Închizătorul hidraulic previne automat reîntoarcerea gazelor din tancurile de marfă spre instalația de gaz inert, blocând gazele chiar și atunci când instalația este oprită. De aceea, alimentarea cu apă a închizătorului hidraulic nu trebuie întreruptă decât în cazuri excepționale.

În capitolul patru, am discutat despre operarea instalației de gaz inert, evidențiind pași de urmat atât la procedura de pornire, cât și la cea de oprire. Am prezentat principalele defecțiuni ce pot apărea la instalația de gaz inert pentru că, în cazul în care ne confruntăm cu o problemă, să o descoperim și să o rezolvăm cât mai rapid. Instalația de gaz inert se folosește la majoritatea operațiilor la bordul navelor de tip tanc petrolier: descărcare sau debalastare, ventilare, spălare cu apă, inertare, încărcare sau balastare.

De asemenea, pentru o mai mare siguranță la bordul navelor, acestea trebuie prevăzute cu dispozitive de alarmă și control: sisteme de indicare a presiunii de gaz inert, analizor de oxigen, un sistem de blocaj care să oprească instalația de gaz inert în cazul apariții unor defecțiuni, alarme sonore și vizuale pentru un nivel scăzut de apă în închizătorul hidraulic.

Însă, oricât de dotată este nava din punct de vedere tehnic, echipajul este acela de care va depinde siguranța acesteia. Fiecare membru trebuie să înțeleagă mai bine rolul de participare, cooperare, ajutorare, formare a unui spațiu de lucru comun, toate acestea ducând la o înlăturare cât mai posibilă a pericolului eminent.

Bibliografie

Cărții de specialitate

Surse on-line

Bibliografie

Cărții de specialitate

Surse on-line