Capitolul 1: Descrierea tehnic a navei i a mrfii
transportate
Capitolul 1
Descrierea tehnic a navei i a mrfii transportate
1.1 Date despre nav
Un tanc LNG este o nav destinat sa transporte gaze naturale
lichefiate. Cum piaa gazelor naturale crete rapid, flota mondial de
tancuri LNG este ntr-o continu dezvoltare. Tancurile LNG sunt nave
puternice, ce ating o vitez de pn la 20 noduri. Noile tancuri LNG
sunt propulsate de marfa transportat la bord. Navele sunt echipate
cu instalaii complexe de operare a mrfii i de prevenire a
pericolelor (incendii, deversri, etc). Fiecare tanc LNG reprezint
investiii de aproximativ 100-150 milioane dolari. Construcia unui
tanc LNG cost de dou ori mai mult dect cea a unui petrolier
mare.
Registrul Transporturilor Gazelor estimeaz c sunt mai mult de
140 de nave n construcie la nceputul anului 2009. Azi, majoritatea
navelor noi variaz ntre 120.000 m3 i 140.000 m3, dar sunt i comenzi
pentru nave de capaciti ce ating 200.000 m3. O nav specializat pe
transportul gazelor are la bord o ncrctur suficient pentru a nclzi
un ora cu 100.000 locuitori timp de o lun.
Pentru a transporta gazul, acesta este rcit la -163 C, unde este
transformat n lichid la presiunea atmosferic, volumul acestuia
micorndu-se pn la 6000 de ori fa de volumul iniial i cptnd o
densitate ntre 520-590 kg/m3. Tancurile de la bordul navelor sunt
ca nite termosuri uriae n care gazul ramne n stare lichid pe toat
durata voiajului. O anumit cantitate de gaz este scoas pentru a
preveni creterea presiunii, acest fenomen fiind cunoscut ca
vaporizare a gazului. Vaporizarea latent este necesar pentru a
pstra lichidul rece.
n prezent sunt folosite 4 tipuri de tancuri:
- Tipul MOSS: Designul este realizat de compania norvegian Moss
i este un tanc sferic din aluminiu. A fost construit n 1977 de
Kvaerner.
- Tipul IHI Prismatic: Ishikawajina-Harima Heavy Industries a
realizat un alt tip de tanc. Tancul este asemanator cu cele
folosite pe prima nav, Methane Princess. Tancul este construit
integral din aluminiu.
- Tipul TGZ Mark III: Designul a fost realizat de Techingaz i
este pe baz de membrane. Prima membran este din oel inoxidabil cu
pori pentru a absorbi contraciile termale cnd tancul este rcit.
Apoi urmeaz un strat de placaj. Sub placaj e un strat izolator de
spum lipit de a doua membran cunoscut ca triplex (2 straturi de
fibr de sticl i un strat de staniol in mijloc). Dupa triplex urmeaz
un alt strat izolator din placaj. Spaiul dintre primul strat i al
doilea strat este numit spaiul interbarier i este umplut cu azot la
presiune scazut. Spaiul dintre al doilea strat i corpul navei este
umplut tot cu azot, dar la o presiune mai mare dect n spaiul
interbarier. Cnd se ncarc marfa, azotul se contract, ceea ce nseamn
c mai mult azot trebuie introdus pentru a pstra presiunea necesar.
Cnd marfa se descarc, azotul se extinde i trebuie ventilat.
- Tipul GT96: Este tipul de tanc elaborat de Gas Transport.
Tancul const din 2 membrane realizate din Invar (un aliaj format
din 64% fier i 36% nichel) care nu are contracie termic aproape
deloc. Izolaia este realizat din placaj i perlit (sticla
vulcanic).
Tancurile LNG sunt ntr-un fel unice, deoarece pentru a pune n
micare nava se poate folosi gazul evaporat din tancurile de marf.
Motoarele diesel au nlocuit aproape in totalitate turbinele cu abur
la celelalte nave, dar foarte recent, acestea au fost adaptate sa
funcioneze i cu gaz. Motoarele diesel adaptate consum mai puin gaz
dect turbinele cu abur.
Oricum, cercetrile moderne au permis vaporilor de gaz s se
rentoarc n tanc n stare lichid, permind motoarelor clasice s fie
utilizate. Asta nseamn ca ncepnd cu secolul 21, ultimul refugiu al
turbinelor cu abur folosite ca mijloc de propulsie ar putea s
dispar.
Nava tip LNG: LNG SOKOTO - 79800 TDW
Ca nav prototip a fost ales un tanc LNG ce dispune de
cargotancuri de tip MOSS pentru transportul metanului lichefiat pe
ruta Milford Haven - Barcelona. Caracteristicile
tehnico-constructive ale corpului navei sunt prezentate n tabelul
1.1, tabelul 1.2 conine capacitile tancurilor de marf, tabelul 1.3
conine capacitile tancurilor de balast iar tabelul 1.4 conine
capacitaile altor tancuri ce deservesc nava.Tabelul 1.1
Caracteristicile principale ale naveiCaracteristicile principale
ale navei
NumeLNG SOKOTO
Anul construciei2001
PavilionBermuda
MMSI310378000
Call signZCDE4
Lungimea peste tot288 m
Lungimea ntre perpendiculare274 m
Limea48 m
Adncimea26,5 m
Pescajul la linia de plutire11,15 m
Pescajul de var / balast12,328 m / 9.78 m
Deadweight (la pescajul de 12,328 m)79822 t
Tonaj brut113866 t
Tonaj net34044 t
Tancuri de marf (100%)137300 m3
Tancuri de balast curat59473,3 m3
Viteza de serviciu19,75 nd
Motorul principalHyundai Mitsubishi MS 36-2 / 31500 CP livrai la
arborele elicei la 81 RPM
Motoare auxiliare2 x 3450kW turbo generatoare2 x 3450kW diesel
generatoare
Bow thruster1986kW / acionat electric
Numrul maxim de oameni n cabine44 persoane
Numrul de tancuri de marf4
Pompele de marf8 x 1500 m3/h (2 pe fiecare tanc de marf)
Pompele de balast3 x 2800 m3/h
Fig. 1.1 Dispunerea tancurilor la bordul navei
Tabelul 1.2 Capacitile tancurilor de marf
Tanc de marf100% la +20C (m3)100% la -163C (m3)LNG 98,5 %
=0,46 la -163C (t)=0,50 la -163C (t)
134628,634271,915528,616878,9
234628,634271,915528,616878,9
334628,634271,915528,616878,9
434628,634271,915528,616878,9
Total138514,4137087,662114,467515,6
Fig. 1.2 Construcia tancurilor de marf
Tabelul 1.3 Capacitile tancurilor de balast
Tancuri de balast (=1,025)
CompartimentCapacitate
M3Tone
Fore peak1978,62028,1
Tancul 1 lateral centru2879,92951,9
Tancul 2 lateral tribord2343,92402,5
Tancul 2 lateral babord2343,92402,5
Tancul 3 lateral tribord4234,54340,4
Tancul 3 lateral babord4234,54340,4
Tancul 4 lateral tribord2749,22817,9
Tancul 4 lateral babord2749,22817,9
Tancul 5 lateral tribord4515,44627,2
Tancul 5 lateral babord4515,44627,2
Tancul 6 lateral tribord2773,12842,4
Tancul 6 lateral babord2773,12842,4
Tancul 7 lateral tribord3959,04058,0
Tancul 7 lateral babord3959,04058,0
Tancul 8 lateral tribord1926,61974,7
Tancul 8 lateral babord1926,61974,7
Tancul 1 centru2033,12083,9
Tancul 2 centru2042,72093,8
Tancul 3 centru2033,12083,9
Aft peak3504,53592,1
Total59473,360959,9
Tabelul 1.4 Capacitile tancurilor ce deservesc nava
Tancuri de combustibil (=0,99)
CompartimentCapacitate
100%98%
M3M3Tone
Aft FO tribord682,4648,3641,8
Aft FO babord682,4648,3641,8
Fore FO tribord974,1925,4916,2
Fore FO babord968,4920,0910,8
HFO Sett. tribord523,7497,5492,6
HFO Sett. babord523,7497,5492,6
LS tribord256,2243,4241,0
LS babord256,2243,4241,0
Total4867,14629,24593,2
Tancuri cu lubrifiani (=0,99)
CompartimentCapacitate
100%95%
M3M3Tone
LO Sump centru (motor principal)69,566,059,4
LO Sump Tribord (motor principal)98,493,584,1
LO Sett. tribord (motor principal)98,593,584,2
LO Gravitaional babord (motor principal)30,428,926,0
LO Stocare tribord (diesel generator)20,419,417,5
LO Sett. tribord (diesel generator)16,015,213,7
LO Stocare tribord (turbin generator)16,315,513,9
LO Sett. tribord (turbin generator)16,515,714,1
LO Sump tribord (aburi)7,97,56,7
Total373,9355,3319,6
Tancuri de motorin (=0,85)
CompartimentCapacitate
100%95%
M3M3Tone
GO Stocare tribord91,987,374,2
GO Stocare babord91,987,374,2
GO Stocare tribord (generatoare)49,146,639,7
GO Stocare babord (sistemul de gaz inert)99,293,379,3
Total331,1314,5267,4
Tancuri de ap potabil (=1,00)
CompartimentCapacitate
M3Tone
Ap potabil tribord289,2289,2
Ap potabil babord289,2289,2
Ap distilat tribord231,5231,5
Ap distilat babord231,5231,5
Total1041,41041,4
Alte tancuri (=1,00)
CompartimentCapacitate
M3Tone
HFO Preaplin babord122,7122,7
Santin centru150,3150,3
Santin centru53,653,6
Rcire220,5220,5
Total547,1547,1
1.2 Echipamentele de navigaie de la bordul navei
Echipamente folosite :
BNWAS - TOTEMPLUS
Consola Pilot Automat - SAMYUNG SAS-70 Radar SAMYUNG
SMR-3600
Gyrocompas PERM PGM-C-009
Compas Magnetic Saura Reflector Compass MR-150
Compas Electronic SAMYUNG SGC-750
Repetitor Compas Saura Repeater NRC-150P
ECDIS SAMYUNG ECDIS LC-3000
MDS MARIS MDS
GPS Plotter/ECS SAMYUNG 7inch COLOR GPS PLOTTER NAVIS-700
AIS SAMYUNG SI-30
GPS/DGPS SAMYUNG SPR-1400/DSPR-1400
Speed Log WALKER 4020-Electromagnetic Speed Log
Sonda Ultrason SAMYUNG SES-2000
Receptor NAVTEX SAMYUNG SMX-300
Receptor Facsimil SAMYUNG SFX-100
Fire Alarm System HHEE CB-5
Bridge Navigational Watch Alarm System (BNWAS)
Termenul de BNWAS este un acronim pentru Bridge Navigational
Watch Alarm System - un sistem de siguran obligatoriu n
amendamentele SOLAS Capitolul V regulament adoptat la 19 i 05 iunie
2009 prin Rezoluia MSC.282 (86). Acesta respect reglementrile
mentionate in Rezoluia IMO MCS 128 (75).Nautical charts &
publications -OR- Electronic Chart Display and Information System
(ECDIS)
Un ECDIS (Electronic Chart Display and Information System) este
un computer bazat pe sistemul de navigatie informaional care este
conform cu IMO, i poate fi folosit ca o alternativ la hartile
nautice clasice. Un sistem ECDIS afieaz informaii deENC i integreaz
informaii de la GPS, precum i ali senzori de navigaie, cum ar fi
radarul i sistemul de identificare automat (AIS). Acesta poate
afia, de asemenea, informaii legate de navigatie suplimentare, cum
ar fi Sailing Directions si fathometre.Automatic Identification
System
Sistemul de identificare automat (AIS) este un sistem
automatizat de urmrire utilizat pe nave i de ctre serviciile de
trafic maritim (STM) pentru identificarea i localizarea navelor
prin schimbul electronic de date cu alte nave din apropiere i staii
VTS.
Voyage Data Recorder (VDR)
Voyage Data Recorder, sau VDR, este un sistem de inregistrare de
date conceput pentru toate navele. Trebuie s se conformeze cu IMO,
cu cerintele Conveniei Internationale SOLAS (OMI Res.A.861 (20)), n
scopul de a colecta date de la diferiti senzori de la bordul navei.
Apoi digitizeaz, comprim i stocheaz aceste informaii ntr-o unitate
montat extern de stocare de protecie.Unitate de stocare de protecie
este o unitate imposibil de falsificat, proiectate pentru a rezista
la un soc extrem,la impact, presiune i cldur, care ar putea fi
asociate cu un incident de marin (incendiu, explozie, coliziune, se
scufunda, etc).Compas Magnetic
Un compas este un instrument de navigaie pentru determinarea
direciei n raport cu polii magnetici al Pmntului. Acesta const
dintr-un punct magnetic (de obicei marcat pe final de Nord), liber
s se alinieze cu campul magnetic al Pamantului. Un compas este
orice dispozitiv magnetic sensibil capabil s indice direcia nord
magnetic de magnetosfera unei planete. Faa de busola, n general,
evideniaz punctele cardinale de nord, sud, est i vest. Adesea,
busolele sunt construite ca un singur instrument sigilat cu o bar
magnetizata sau ac de cotitur primar pe un pivot, sau mutarea
intr-un lichid, astfel n msur s puna punct n direcia nord i
sud.Gyrocompas
Girocompasul este unul dintre aparatele de navigaie folosite
pentru determinarea cursului navei.
Funcionarea acestui aparat se bazeaz pe exploatarea celor dou
proprieti fundamentale ale giroscopului cu trei grade de libertate
, ineria i precesia.
Giroscopul cu trei grade de libertate este un sistem format
dintr-un rotor (tor giroscopic) i o suspensie care asigur un punct
fix pe axa de simetrie a rotorului.
Torul giroscopic este un solid rigid omogen de revoluie, care
are un moment de inerie apreciabil i care se rotete cu o vitez
unghiular considerabil n jurul axei sale de simetrie .GPS
Global Positioning System este un sistem global de navigaie prin
satelit i unde radio. Principalul sistem de poziionare prin satelit
de tip GPS este sistemul militar american numit "Navigational
Satellite Timing and Ranging" (NAVSTAR).
Acest sistem, iniiat i realizat de ctre Ministerul Aprrii al
Statelor Unite ale Americii (DOD), poate calcula poziia exact =
coordonatele geografice exacte ale unui obiect pe suprafaa
Pmntului, cu condiia ca acesta s fie echipat cu dispozitivul
necesar - un receptor GPS.
Obiectul poate fi i o persoan, care poate astfel s se orienteze
pe pmnt, pe ap, n aer sau i n spaiu (n apropierea Pmntului).
NAVSTAR utilizeaz sistemul geodezic WGS84, la care se refer toate
coordonatele geografice calculate de sistem.Sonda Ultrason
n accepiunea general, sonda ultrason este acel aparat de
navigaie maritim destinat msurrii adncimii apei (sub chila navei),
folosind ultrasunete.
Aparatul, devenit un ntreg echipament pe navele moderne, mai
este utilizat i pentru:
trasarea hrilor batimetrice;
descoperirea i localizarea unor obiecte imerse imobile aflate
deasupra fundului apei;
descoperirea i urmrirea unor obiecte imerse aflate n micare;
descoperirea i aprecierea mrimii bancurilor de peti.
Sonda ultrason face parte din categoria aparatelor primare de
navigaie care, prin interfaarea cu sistemul de guvernare naval
funcionnd n regim automat, asigur transmiterea de date referitoare
la adncime.
1.3. Date despre marfa transportat
Gazele naturale lichefiate sau LNG-urile sunt gaze naturale
(predominant metan) care au fost lichefiate pentru a uura
depozitarea i transportul. Procesul de lichefiere include
ndeprtarea anumitor impuriti cum ar fi: praf, helium, apa i
hidrocarburi. Gazul natural este condensat la presiune atmosferic
prin rcire pn la aproximativ -163 C. Lichefierea este folosit
pentru transportul gazelor naturale n anumite zone ale globului,
unde este regazificat i distribuit prin tubulaturi speciale.
Valorile densitii gazelor naturale se situeaz ntre 0.41 i 0.6 kg/l,
depinznd de temperatur, presiune i compoziie. Gazele naturale au n
compoziie metan n procent mai mare de 90%, coninnd deasemenea mici
cantiti de etan, propan, butan. n urma procesului de purificare
gazele naturale vor conine n cele mai multe cazuri metan n procent
de 100%.
Metanul a fost descoperit de A.Volta n 1778 n mlul blilor, din
aceast cauz fiind numit i gaz de balt. Metanul este capul de serie
a alcanilor, o hidrocarbur saturat aciclic, n care atomul de carbon
este hibridizat sp3, avnd o geometrie tetraedric de hidrocarburi
parafinice. Metanul se gsete sub form de zcminte naturale n stare
destul de pur, la noi n ar puritatea metanului fiind de 99%, ns se
poate ntlni i n minele de crbuni unde n amestec cu aerul formeaz
amestecul exploziv numit gaz grizzu (responsabil de exploziile
miniere).
Metode de sintez
Fermentaia anaerob
Metanul este produs prin fermentarea resturilor vegetale sau
animale mai ales pe fundul blilor, metoda putind fi folosit i n
cazul epurrilor apelor reziduale din marile orae i nu numai.
Metode de laborator
Metoda Moissan are la baz reacia dintre o carbur (de aluminiu,
de beriliu) i ap:
Al4C3 + 12H2O = 3CH4 + 4Al(OH)3.
Metoda Dumas folosete ca materie prim acetatul de sodiu (sau de
potasiu) prin nclzire cu calce sodat:
CH3-COONa + NaOH = CH4 + Na2CO3
Proprieti fizico-chimice
Metanul este un gaz incolor, inodor, mai uor dect aerul. Este
foarte puin solubil n ap (sub 1%), dar solubil n alcool i eter.
Arde cu flacr puin luminoas, cu degajare mare de cldur
(8560kcal/m3). Amestecul de metan i oxigen (sau metan i aer)
explodeaz n prezena unei scntei. Aa se explic exploziile care se
produc uneori n minele de crbuni, unde se gsesc cantiti nsemnate de
metan sub form de gaz grizzu. Acesta are o comportare deosebit fa
de celelalte hidrocarburi, datorit faptului c legtura covalenta
existent n molecul este foarte stabil, iar acest fapt influeneaz
comportamnetul su chimic. Prin arderea complet a metanului cu
cantiti insuficiente de aer, n instalaii speciale, se obine negrul
de fum -- o surs important pentru sintezele chimice (n special cele
pentru fabricarea cauciucului). Prin trecerea metanului mpreun cu
vapori de ap peste catalizatori de aluminiu la o temperatur de
circa 850C se obine un amestec de oxid de carbon i hidrogen care
poate fi folosit drept gaz de sintez.
Atunci cnd catalizatorii nu sunt prezeni, metanul este stabil pn
la circa 900C. Prin trecerea metanului prin tuburi de cuar la
1000-1200C se formeaz, cu randamente relativ mici, acetilen, eten,
butadien, dar i hidrocarburi aromatice de tipul benzenului,
xilenuluin antracenului, etc. Ca orice hidrocarbur saturat, metanul
poate suferi reacii de substituie, reaciile de halogenare
(clorurare) ale metanului fiind cele mai reprezentative din acest
punct de vedere. Acestea conduc n final la o compui mono-, di-,
tri-tetra substitui, ns mai poate suferi i reacii de amonooxidare
(tratarea cu amoniac i oxigen, respectiv aer), n urma crora se
formeaz acid cianhidric (cianurile alcaline, diferite produse
intermediare pentru industria materialelor plastice, a fibrelor
sintetice, a cauciucului sintetic), sulfur de carbon CS2 (prin
tratare cu sulf la 600-700C, n prezena catalizatorilor), nitrarea
(se obine nitrometan, bun dizolvant). Metanul poate suferi i o
oxidare catalitic la temperaturi de 600-700C, n urma creia rezult
formaldehid.
1.4 Instalaia de ncrcare/descrcare
Pompele de marf sunt construite de ctre Ebara International
Corporation, modelul 12EC-24. Au o capacitate de 1500 m3/h, opereaz
la temperatura de -163C cu o putere de 407,9kW la o turaie de 1780
rpm. Sunt n numr de 8, cte 2 pe fiecare tanc de marf. Aceste pompe
sunt de tip centrifugal cu o singur treapt, aceast treapt ajut la
obinerea unei aspiraii foarte eficiente i de asemenea ajut la
stripuirea tancurilor. Sunt pompe submersibile, ele fiind rcite
chiar de ctre marfa care trece prin ele. De asemeni gazul natural
lichefiat ajut la lubrifierea pompei.Pompele de strip/spray sunt
construite tot de ctre Ebara International Corporation, modelul
2EC-092, au o capacitate de 50 m3/h i sunt n numr de 4, cte una n
fiecare tanc. Aceste pompe sunt similare celor de marf. Nivelul
minim de lichid din tanc trebuie s fie de 0,77m, ele nu trebuiesc
pornite atunci cnd tancul de marf este gol. Pompele trebuie s fie
complet scufundate n lichid pentru a asigura rcirea lor.Pompele de
spray sunt folosite pentru rcirea tancurilor de marf nainte
operaiunilor de ncrcare dup voiajul n balast.
Vaporizatorul LNG este construit de ctre Cryostar, are o
capacitate de 18000 m3/h . Rolul su principal este acela de a
vaporiza gazul natural lichefiat fie de la rm fie din tancuri, cu
scopul de a rci tancurile i evile de marf. Fiecare vaporizator are
n componena sa o carcas i un tub ntre care se face schimbul de
cldur.
Generatorul de gaz inert construit de Hamworthy KSE, livreaz gaz
inert i aer uscat. Rata de livrare a gazului inert i a aerului
uscat este de 13500Nm3/h la o presiune de 0,2 bari. Gazul inert
este folosit pentru inertarea tancurilor, a evilor de marf i a
compartimentelor etane atunci cnd este nevoie. Gazul inert este
obinut prin ndeprtarea oxigenului din aer printr-un proces de
ardere.Acest proces are lor ntr-un compartiment unde motorina este
folosit drept combustibil. Gazul inert conine aproximativ 85% N2,
15% CO2 i 0,5% O2 la o temperatur cu 5C peste temperatura mrii.Apoi
trece printr-un proces de dezumidificare i rcire cu ajutorul
refrigerantului R404A.
1.5 Descrierea i ntocmirea CargoplanuluiNava LNG Sokoto ncarc o
cantitate de metan de 135031,2 m3 la temperatura de -163C avnd
densitatea =0,50, cantitatea n tone fiind de 67515,6. Marfa este
dispus la bordul navei conform planului de ncrcare din tabelul
1.5.Tabelul 1.5 Cargo planCargoplan
Port ncrcare:Milford Haven
Tip Marf:MetanDensitate:0,50 t/m3
PescajProva:12,328 m
Pupa:12,328 mAsiet:0,00 m
Nr. TancUlaj Observat
(m)Ulaj Corectat
(m)Temperatur
(C)G.O.V.
(m3)Greutate
(tone)
10,760,76-16333757,816878,9
20,760,76-16333757,816878,9
30,760,76-16333757,816878,9
40,760,76-16333757,816878,9
Total135031,267515,6
ConcluziiCunoaterea navei i a mrfii transportate reprezint un
factor esenial n vederea operrii i a ducerii voiajului la bun
sfrit. n aces capitol am urmarit prezentarea detaliat a
principalelor caracteristici ale navei LNG SOKOTO, nav specializat
de transport al gazelor naturale lichefiate, a mrfii transportate
ct i al principalelor echipamente de navigaie de la bordul
acesteia.6