Una din cele mai importante etape din domeniul exploatrii
navelor sete accea de separare sau purificarea produilor finali
sa
II.3. MECANISME I INSTALAII AUXILIARE SPECIFICE MAINILOR DE
PROPULSIE NAVALEII.3.1. Separatoare navaleII.3.1.1. Noiuni
introductive: definiii, principii i mrimi constructive i
funcionaleUna din cele mai importante etape din domeniul exploatrii
navelor este aceea de separare sau de purificare a produilor finali
sau intermediari. Aceast necesitate rezult din nsi natura
proceselor tehnologice care conduc frecvent la obinerea unor
amestecuri avnd n principiu caracteristicile unor sisteme eterogene
formate din faze diferite, de tip lichid-gaz, solid-gas,
lichid-solid, etc..
Toate aceste varieti de amestecuri sunt caracterizate de faptul
c faza continu (dispersant) este un fluid (foarte frecvent, un
lichid), iar faza dispers (avnd de cele mai multe ori un caracter
polidispers), este alctuit din particule solide, bule de gaze,
etc.. Condiionat de natura sistemelor eterogene, de proprietile
fizico-chimice ale fazelor componente, se pot realiza prin una din
urmtoarele tipuri de operaii:
a) separri fizico-mecanice, bazate ca principiu pe legiti
derivate din mecanica fluidelor;
b) separri termice, bazate pe operaii de transfer termic i de
transport al fluidelor;
c) separri prin difuziune, datorate diferenelor de concentraie i
temperatur ntre particulele sistemelor aflate n contact.
Separarea sistemelor eterogene de tip lichid-solid (Tab.1) este
perceput adesea ca un ansamblu de diverse procese fizico-mecanice
de separare.
Tab.1 Prezentare general a principalelor procedee i echipamente
de separare mecanic a mediilor eterogene lichid-solid:n cmp
gravitaionaln cmp centrifugal
Cu o circulaie
mpiedicatCu circulaie
nempiedicatn aparate rotativen aparate fixe
-site fixe de sortare-decantoare continue orizontale-centrifuge;
sedimentare cu tambur cilindric-hidrocicloane
-site mobile-decantoare verticale-centrifuge;
sedimentare cu camere cilindrice-limpezitoare cu tub central
-limpezitor cu flotoare -decantoare cu conuri-centrifuge;
sedimentare cu cuit de descrcare-limpezitoare cu difuzor
-separator lamelar n plci-decantoare semicontinue cu
icane-centrifuge;
separatoare cu talere i duze-
--decantoare n contra curent-centrifuge;
separatoare cu talere i supap-
---centrifuge;
decantoare cu nec transportor-
---centrifuge;
decantoare-extractoare-
---centrifuge tubulare-
Frecvent pentru a asigura selectivitatea separrii se apeleaz la
pretratarea chimic a acestor amestecuri eterogene fr a afecta ns
caracterul fizico-mecanic al procesului de separare.
O separare eficient (cu randament ridicat) i economic la bordul
navei cu aceste separatoare se realizeaz dac se asigura urmtorul
complex minimal de factori:
a) decantat sau filtrat limpede,
b) sediment omogen cu umiditate relativ sczut,
c) evacuare uoar att a sedimentului ct si a decantatului
(filtratului),
d) regenerri rapide, pretratri simple sau chiar, lipsa
acestora,
e) consumuri materiale i energetice sczute i, de cele mai multe
ori productivitate ridicat a procesului.
Pentru ca agregatul de la bord s respecte aceti factori se
impune o scurt prezentare a operaiilor de filtrare i sedimentare
utilizate cel mai frecvent n separarea fizico-mecanic a sistemelor
disperse lichid-solid. Prezentarea va fi nsoit de enumerarea i
precizarea modalitilor tehnice i tehnologice de baz pentru
realizarea acestor operaii.
Filtrarea
Filtrarea se poate defini ca operaia unitar de separare a unor
sisteme eterogene fluide tip dispersie sau soluie in fazele
componente, cu meniunea c operaia nu depinde de diferena de
densitate dintre faze.
Separarea se realizeaz prin intermediul unui strat filtrant
considerat ca poros care este permeabil n general, doar pentru faza
fluid i impermeabil pentru toate celelalte sau, pentru majoritatea
fazelor solide.
n tabelul urmtor sunt redate criteriile fundamentale de
realizare a operaiei de filtrare specific separatoarelor.
Tab.2 Criterii tehnologice de realizare a operaiei de
filtrare.
Criteriul Tipul filtrriiCaracteristici
Fora motric
Structura i configuraia stratului filtrant, f- simplex
funcional, definit ca raportul dintre diametru porilor i grosimea
stratului filtrant)n cmp gravitaional
n cmp centrifugal
Sub presiune (+p)
Sub depresiune (vid)
(-p)
De suprafaa
De adncime
MixtSe realizeaz sub presiunea hidrostatica a fazei
eterogene.
Se realizeaz n cmpul de fore centrifuge ale fazei eterogene.
Se realizeaz n suprapresiunea creat deasupra stratului
filtrant.
Se realizeaz n depresiunea (vidul) creat deasupra stratului
filtrant.
Valoare sczut pentru fValoare sczut pentru fValori medii pentru
f.
Reprezentative n acest sens sunt urmtoarele variante de filtrare
(pe baza crora dealtfel a fost structurat i tabelul anterior);
1. filtrarea de suprafa; se realizeaz la suprafaa stratului
filtrant i se utilizeaz n special pentru sistemele fluide eterogene
cu o ncrcare medie de faz solid. Stratul filtrant iniial are o
grosime cuprins ntre 80 600 m la o suprafa liber de trecere ntre 1
75 %. Constituirea acestui strat filtrant este simpl, n form
monostrat sau monofilar.
2. filtrarea de adncime; se realizeaz in adncimea stratului
filtrant si se utilizeaz pentru sisteme fluide eterogene cu o
ncrcare mic de solid sau pentru sisteme coloidale. Se asigur astfel
posibilitatea unor filtrri selective cu o capacitate de reinere
foarte avansat de pn la 99%.
Constituirea stratului filtrant este de regul sub forma unei
structuri plane groase sau avnd alte forme. La o porozitate a
stratului filtrant cuprins intre 1-1000m se asigur o suprafa liber
de trecere de aproximativ 90%.3. filtrarea mixt; are loc att la
suprafaa stratului filtrant ct i-n profunzimea acestuia, fiind
frecvent ntlnit la sistemele fluide eterogene cu ncrcare variabil
de faz solid. Este specific pentru straturile filtrante avnd
grosimea cuprins intre 1-6000 m. Suprafaa liber de trecere are
limite foarte largi cuprinse ntre 1-70%.
Filtrarea n cmp centrifugal a fazelor eterogene lichid-solid, se
impune ca un procedeu deosebit de eficient. Fora motrice a
procesului sub aciunea creia se realizeaz modificarea concentraiei
este presiunea centrifugal rezultat din rotirea suspensiei.
Filtrarea n cmp centrifugal este dependent de muli factori dintre
care cel mai important este intensitatea cmpului de fore
centrifugale, ce depinde de:a) numrul de talere filtrante;b)
distana dintre talere;
c) structura si natura suprafeelor filtrante, etc.
Pentru obinerea unui grad de separare comparabil cu cel
caracteristic altor tehnici de filtrare, la filtrarea n cmp
centrifugal se recomand ca n suspensia de alimentare s existe o
concentraie a solidului mai mare ca cea caracteristic altor tehnici
de filtrare.
Uzual filtrrile n cmp centrifugal la bordul navelor sunt
recomandate pentru:a) separarea motorinei si a uleiului necesare
pentru propulsie i generarea energiei electrice,
b) separarea reziduurilor existente in santina navei,
c) separarea altor fluide.
Principalii parametri constructivi i funcionali uzuali, ai
separatoarelor centrifugale sunt cuprini n tabelul urmtor:Tab.3
ParametriiValori caracteristice
Poziia axei tamburuluiVerticalOrizontal
Direcia de evacuare a sedimentuluiFrontal superioarFrontal
inferioarLateral
Diametrul tamburului (m)0,6-1,60,8-1,60,3-2
Capacitatea de umplere (kg)80-650120-100015-1500
Volumul nominal al tamburului (m3)0,05-0,50,1-0,80,1-0,8
Suprafaa efectiv de separare (m2) 0,8-2,51-80,25-6
Turaie tambur (rot/min)750-2400750-1500750-3600
Not:
ntruct aproximativ (30 80) % din presiunea de separare se pierde
pentru a nvinge rezistena hidraulic a sedimentului format pe
suprafaa filtrant, grosimea optim a acestui strat se recomand a fi
inferioar valorii de 60 mm.
Principii funcionale generale ale separatoarelor navale
Procesul de filtrare se realizeaz de regul n condiiile unui
gradient de presiune p = ct i vitez variabil, n care componenta
lichid a fazei eterogene trece prin elementul activ de separare si
se scurge prin orificiile din corpul tamburului rotitor.
Rotorul separatorului ca principal organ constructiv si
funcional, capt in acest context funciuni diverse ca:a) organ
generator de presiune;
b) organ de distribuie pentru suspensie, faza separat (motorin,
ulei, ap) sau pentru lichidul de splare;
c) spaiu de depozitare pentru sediment sau de montaj pentru
diverse armturi sau accesorii.
Exist separatoare care au dispunerea tamburului n plan vertical
sau orizontal. Cu privire la acest aspect ct i consecinele
amplasrii, dar i asupra condiiilor de utilizare a acestor
mecanisme, trebuie menionat c separatoarele cu tambur vertical
asigur de regul, suprafee efective de separare i capacitate de
umplere nominale mai mari si mai uor realizabile constructiv dect
la cele cu tambur orizontal.
Separarea prin sedimentare n cmp centrifugal are loc datorit
aciunii forelor externe asupra constituenilor fazei eterogene cu
diferene de densiti (greuti specifice). Este specific
separatoarelor care nu admit n funcionare pierderi de lichid n
sediment si care asigur att randament ridicat de separare (80- 90)
% ct i debite ridicate de alimentare (de pn la 1500 m/h), iar
dimensiunile critice pentru faza solid egale cu 0,1-500 m.
Un alt principiu funcional important al procesului de separare
este acela c n pofida numeroaselor perfecionri, flexibilitatea
procesului este sczut n primul rnd datorit dependenei inverse ntre
selectivitatea separrii i capacitatea sau debitul de
alimentare.
n baza acestor sumare principii, tabelul urmtor cuprinde
recomandri importante de utilizare a unor separatoare la bordul
navelor;
Tab.4
Tipul separatoruluiConcentraia de suspensie (% volum)Dimensiunea
critic a solidului (m)Efectul de rupere a fazei solidePierdere de
faz solid (g/l)Claritatea filtratuluiUmiditatea final
(% volum)
Separator cu descrcare manual5-102-25SczutNeglijabilFoarte
bun3
Separator cu descrcare prin cuit5-3010-100MareRedus, mai puin
momentul de nceputFoarte bun3
Separator cu descrcare prin vibraii i oscilaii10-80
uzual 4080-100
Redus5-10 la particulele cu Dc= 100m, aprox.=50%Slab3-7
Separator cu descrcare prin pulsaii15.uzual.
20-6060-100Redus2-5 la particulele cu Dc= 100m,
aprox=50%Bun2-5
Separator cu tambur conic perforatUzual
40-6090-100Foarte sczutMedie
10-20Slab5-15
Separator cu descrcare prin melc50 uzual
40-7560-100Mediu6-12, Dc=100mSlab5-15
Din aceast gam larg de separatoare cele mai des ntlnite n
domeniul naval sunt cele cu separare prin sedimentare cu ajutorul
talerelor. Tamburul acestora poate fi sub form biconic sau
cilindro-tronconic, care cuprinde n interiorul su un numr de 40 pn
la 200 de talere (discuri) tronconice cu un interstiiu de trecere
ntre ele de la 0,3 pn la 3 mm. Prezena acestui pachet de talere are
ca scop creterea eficienei deseparare ntruct curentul de suspensie
este descompus ntr-un numr ridicat de straturi subiri de curgere
dezvoltate n lungul talerelor.
Faza solid sau faza de densitate mai mare se concentreaz pe
pereii interiori ai tamburului i se elimin fie la oprirea
mecanismului, fie n mod continuu sau intermitent prin dispozitivele
periferice ale tamburului ca: duze, supape, armturi, etc. . Din
punctul de vedere al performanelor globale, aceste separatoare
centrifugale sunt recomandate n domeniul naval pentru separarea
reziduurilor din santin sau, a separrii combustibililor i
lubrifianilor existeni la bord, aceste medii (faze) eterogene avnd
concentraia volumic de faz solid cuprins ntre (0,1 25) % din volum,
caracterizate printr-o granulaie critic a solidului n intervalul
0,1 50 m, debite la intrare cuprinse ntre 0,4 300 m/h, asigurnd o
eficacitate a separrii de pn la 96-98%, deci foarte mare.
Sugestiv in acest sens este tabelul urmtor care cuprinde
parametrii constructivi i funcionali importani pentru unele
separatoare navale.
Tab.5
Tipul separatoruluiTipul fazelor separateConcentraia
suspensiei
(% volum)Dimensiunea critic a solidului (m)Parametrii
constructivi i funcionar
Separator centrifugal cu ax orizontal cu golire prin
sifonLichid-solid153-800n=200-700 rot/min eficacitate 98% D=0,5-2,2
m.
Separator centrifugal cu ax vertical pe 3
coloaneLichid-solid
lichid-lichid101-500n=600-2400 rot/min eficacitate 98%
D=0,8-1,5m.
Separator centrifugal cu talere si funcionare
discontinuLichid-solid lichid-lichid0,3-20,5-300n=4000-14000
rot/min eficacitate 96% debit suspensie = 0,4-120m/h.
Separator centrifugal cu talere i autogolire prin
duzeLichid-solid250,3-500n=4000-10000 rot/min eficacitate 96% debit
suspensie =300 m/h
Separator centrifugal cu talere i autogolire prin
inelarLichid-solid100,5-500n=4000-10000 rot/min eficacitate 96%
debit suspensie =0,4-60 m/h.
Separator centrifugal cu talere i autogolire prin
supareLichid-solid2-50,5-800n=4000-10000 rot/min eficacitate 96-98%
debit suspensie =0,8-16 m/h
Separator centrifugal extractor cu talere i autogolire
duzeSolid-lichid150,5-500n=4000-14000 rot/min eficacitate 96% debit
suspensie =0,8-80 m/h
Separator centrifugal decantor cu
melcSolid-lichid700,1-600n=4000-6000 rot/min eficacitate 96% debit
suspensie =2-120 m/h
Separator centrifugal decantor-extractor cu melcSolid -
lichid-lichid600,5-500n=4000-6000 rot/min eficacitate 96% debit
suspensie =0,15-120 m/h
Obs.1. n cazul separatoarelor centrifugale decantoare cu melc,
faza eterogen este alimentat central n tamburul aflat n rotor unde,
datorit forelor centrifuge de inerie solidul este mpins spre
periferie de unde este preluat i evacuat de ctre melcul transportor
n timp ce decantatul este evacuat n mod continuu pe la unul din
capetele tamburului.
2. Referitor la structura constructiv a tamburului trebuie tiut
c att lungimea ct i unghiul de nclinare a zonei conice au o mare
importan n funcionarea cu eficien a separatoarelor centrifugale.
Astfel, cu ct lungimea tamburului i turaia acestuia sunt mai mari
iar diametrul nominal al tamburului este mai mic, cu att
capacitatea de separare este mai mare.
3. Separatoarele centrifugale decantoare cu melc pot funciona
doar n mod continuu, circulaia fazelor componente ale fazei
eterogene se realizeaz att n echicurent ct i-n contracurent. Pentru
separatoarele centrifugale decantoare-extractoare cu melc circulaia
fazelor este mixt.4. n literatura de specialitate dimensiunea
critic a particulelor solide i coninutul de faz solid a amestecului
eterogen, sunt percepute ca fiind mrimi de baz n alegerea
centrifugelor pentru separarea sistemelor eterogene. Se poate
reconsidera astfel c, clasa separatoarelor centrifugale este
structurat pe dou mari entiti:
a) cea a separatoarelor centrifugale orientate n special pe
amestecuri eterogene cu faz lichid preponderent;b) cea a
separatoarelor centrifugale decantoare orientate spre amestecuri
eterogene cu faza solid preponderent.
Dei n practic la bordul navei sunt i ali factori care determin
alegerea tipului separatorului centrifugal adecvat, cum ar fi
densitatea i vscozitatea fazelor, forma, natura i consistena
particulelor solide, totui pentru separatoarele centrifugale cu
talere, mrimea critic a particulelor solide i concentraia fazei
solide n amestecul eterogen, rmn factori de baz n alegere.
Exist ns la bordul navelor separatoare centrifugale cu talere
avnd funcionare discontinu care din punct de vedere constructiv au
un rotor cu tambur de form cilindrico-tronconic cu perete continuu,
fr orificii de evacuare a decantatului solid i a fazei lichide mai
grele. Procesul discontinuu de separare i limpezire se realizeaz n
pachetul de talere de form tronconic, iar depozitarea solidului
decantat se realizeaz n camera de solid avnd form cilindric dispus
la baza tamburului. Evacuarea fazelor lichide separate i limpezite
se realizeaz prin intermediul dispozitivelor inelare cu fante
axiale de evacuare dispuse n zona superioar a tamburului.
Pentru separatoare centrifugale cu talere (specifice n marea lor
majoritate la bordul navelor) datorit calitilor superioare n ceea
ce privete rezistena i durabilitatea sistemului de rezervoare s-a
ales soluia constructiv de amplasare a tamburului separator n
CONSOL, la captul superior al arborelui, avnd de obicei lagrul
superior n construcie elastic, iar cel inferior n construcie
rigid.
n figura care urmeaz sunt prezentate cele mai des ntlnite
variante constructive a separatoarelor centrifugale cu talere prin
rezumarea tamburului n consol.
a) la distan de centrul de mas,
b) n centrul de mas al tamburului prin fund profilat,
c) n centrul virolei suplimentare.Semnificaia termenilor: e
excentricitate, deplasare,
G centru de greutate ( mas )
F fora centrifug a maselor neechilibrate ale tamburului n stare
funcional (fora maxim din consol).
Avnd n vedere turaiile uzuale ale separatoarelor centrifugale cu
talere (6000-8000) rot/min, precum i fora maxim de pe consol (Fc)
la susinerea corpului (tamburului inferior) cu talere, se utilizeaz
cu precdere lagrele cu rulmeni (axiali, radiali-axiali).
n ceea ce privete modul de montare al rulmenilor n crapodinele
separatoarelor cu talere, trebuie menionate dou variante de
baz:
a) montaj cu strngere pe arbore;
b) montaj cu strngere n corpul lagrului.
n prima variant, demontarea i nlocuirea acestora este mult mai
uoar fa de cea de-a-2-a, dat fiind faptul c depresarea rulmenilor
de pe arbore este mai uoar dect cea din crapodin (carcas,
scut).
Controlul, comanda i supravegherea proceselor realizate cu
separatoarele centrifugale cu talere, pe faze componente sau n
ansamblul lor, necesit diverse sisteme de urmrire i tipuri de
comenzi. Dintre cele mai ntlnite tipuri de comenzi pot fi
redate:
a) comenzi temporizate prin relee de timp adaptate la programe
individuale. Sunt relativ simple ns, pentru suspensii cu
concentraii oscilante sau pentru circuitele de gaz inert sau aer
sterilizat (cu cderi neprevzut de mari de presiune), sunt puin
performante;
b) comenzi proprii interactive cu control asupra circuitului
decantatului sau a fazei valoroase, (omogene, separate) realizat
prin fotosenzor sau senzor de presiune pe circuitele de protecie
prin aer sterilizat sau gaz inert.
La prelucrarea suspensiilor sau amestecurilor eterogene cu
potenial exploziv sau de natur inflamabil, pentru a crete sigurana
procesului de separare centrifugal, se recomand controlul continuu
al coninutului de O2 prin metode paramagnetice de analiz. Aceste
metode asigur o siguran deosebit, evitnd pericolul de explozie sau
incendiu la bord, realizndu-se simultan cele mai bune condiii
tehnice de reglare i reducere continu a coninutului de O2 i N2.
Chiar dac presupun tehnic avansat de analiz, aceste metode asigur
cum mai spuneam, un grad ridicat de siguran fluxului ct i de
protecie a mediului ambiant pentru habitatele fluviale i
maritime.Principii constructive i funcionale
Pentru pregtirea unor cantiti importante de combustibil-
lubrifiani necesari consumatorilor de la bord (motoare termice,
caldarine, incineratoare etc.) ct i pentru separarea
hidrocarburilor din apa de santin, sunt necesare instalaii
corespunztoare n acest scop.
Instalaiile de combustibil de la bord, pe lng celelalte elemente
componente cum sunt: tancurile, pompele, nclzitoarele, i altele, au
ca element component principal separatorul, prin intermediul cruia
se ndeprteaz din masa de amestec eterogen (motorin, ulei, reziduuri
de santin), acele faze a cror prezen pericliteaz buna funcionare a
consumatorilor.
O clasificare a separatoarelor poate fi fcut din mai multe
puncte de vedere:
1. din punct de vedere al tipului de instalaie n cadrul creia se
gsete la bordul navei, exist separatoare de:
a) motorin;
b) ulei i de santin2. din punct de vedere al modului n care se
face antrenarea la ax, exist separatoare antrenate cu motor diesel
sau, electric(situaia cea mai des ntlnit).
3. din punct de vedere al felului n care se face separarea,
exist separatoare:
a) gravitaionale: la care separarea fazei eterogene se realizeaz
pe principiul diferenei de greuti specifice a constituenilor;b)
centrifugale: la care separarea fazei eterogene se face datorit
efectului cumulat generat de fora centrifug de inerie i diferena de
greuti specifice a constituenilor fazei.
Mrimile tehnice ale unui separator sunt de natur constructiv i
funcional. Cele constructive se refer la dimensiunile constructive
(lungime, lime) i greutate, iar cele funcionale se refer la:a)
capacitatea de separare: volum de faz eterogen separat n unitatea
de timp [t/h; t/min];
b) vscozitate: rezistena la curgere a fluidului de separare,
msurat n E (Engler), mrime care depinde foarte mult de temperatur
[C];c) presiunea de lucru a fluidului de separare
[kgf/cm][barr]
d) turaia la axul de antrenare al tamburului separatorului
[rot/min];
e) numrul talerelor de separare, de regul nr. cuprins ntre 100
140 4. Talerul (discul) de separare este elementul constructiv
activ al separatorului; prin intermediul acestuia se face separarea
fazei eterogene n faze omogene (fluid de lucru, cum sunt motorina
sau uleiul i apa cu impuriti de natur mecanic sau suspensii
coloidale);
f) greutatea specific a constituenilor fazei eterogene [g/cm
].
Principial, construcia separatoarelor este:1 corp
1 faz grea
2,3 capace
2 faz uoar purificat
4 aerisire
3 faz uoar clarificat
5 zon, faz grea (sediment)
4 ax
6 - intrare faz eterogen
7 ieire faz uoar
(separat)
8 - purj
iar funcionarea acestora (pentru separatorul gravitaional i cel
centrifugal ), tot principial, este:
a) pentru separatorul gravitaional: pe baza diferenei de greuti
specifice a constituenilor fazei eterogene. De exemplu apa i alte
suspensii, avnd greuti specifice superioare uleiului sau motorinei,
se vor separa i sedimenta (depune) n partea inferioar a
corpului;
b) pentru separatorul centrifugal: separarea se realizeaz prin
intermediul unui cmp de fore create la nivelul camerei de separare
ct i ca urmare a diferenelor de greuti specifice i a forelor de
frecare ce apar la nivelul spaiilor interstiiale dintre talere.
II.3.1.2. Separatoare gravitaionale: definiie, clasificare,
mrimi tehnice, factorii ce influeneaz separarea fazei eterogene
Separatoarele gravitaionale sunt instalaii (dispozitive) statice
(care nu au elemente in micare ), de diferite capaciti, prin
intermediul crora se realizeaz separarea, pe principiul diferenei
de greuti specifice a impuritilor din faza eterogen (fluidul de
separat), astfel nct faza omogen rezultat este bun calitativ pentru
consumul motoarelor termice i caldarinelor.
O clasificare a separatoarelor gravitaionale poate fi fcut din
anumite puncte de vedere:a) din punct de vedere al instalaiilor pe
care le utilizeaz exist separatoare gravitaionale pentru:1. staiile
de epurare a apelor reziduale generate de ntreprinderi, instituii,
uniti, mari sectoare de activitate economic sau rurale (cum ar fi
cele zootehnice) etc.;2. sistemele de santin ale navelor (cu
predilecie cele comerciale si de intervenie);3. instalaiile de
preparare combustibil ale motoarelor de propulsie naval;4.
separarea in anumite puncte la cheu (mare sau fluviu) a
hidrocarburilor din reziduurile depozitate la bordul navelor si
transferate ulterior in rezervoare special construite i
destinate.
b) din punct de vedere al capacitii, exist separatoare
gravitaionale:1. mici;2. mijlocii;3. de mare capacitate.
c) din punct de vedere al formei exista separatoare
gravitaionale:
1. cilindrice;
2. paralelipipedice. d) din punct de vedere al materialului
constructiv: separatoare gravitaionale cu perei rezisteni la
aciunea distructiv a reziduurilor de hidrocarburi (OLA, OLI, OL
cromat, nichelat, inserii de materiale plastice cu metale sau
nemetale).
Mrimile tehnice se structureaz n:
a) mrimi tehnice constructive: lungime, lime, nlime, diametru;b)
mrimi tehnice funcionale:1. capacitatea de separare;2. presiunea cu
care faza eterogen este vehiculat n separator;3. compoziia
fizico-chimic a elementului activ (strat filtrant separator).
Dimensiunile orificiilor sunt foarte importante.
4. Vscozitatea fazei eterogene: strns legat de valoarea de
temperatur. De altfel temperatura este mrimea definitorie pentru
interiorul separatorului;5. structura i dimensiunile elementului
separator (filtrant). Filtrarea fiind operaiunea de separare a
sistemelor eterogene fluid solid n fazele componente cu ajutorul
unui strat filtrant cu structur poroas, metalic cu sau fr magnet
permanent -, mai nou cu elemente filtrante separatoare, din esuturi
membranare.
Factorii care influeneaz separarea fazei eterogene n cadrul unei
instalaii sunt: a) granulometria fazei solide: suspensii ntre 1 m i
1 mm sau mai mari; b) forma particulelor solide: sferic, acicular,
foie (cea mai dezavantajoas pentru c la creterea presiunii, se
comport ca nite supape); c) suprafaa specific a fazei solide:
aglomerare sau nu;
d) vscozitatea fazei eterogene; e) temperatura de filtrare: cea
optim crete viteza de filtrare, cea foarte ridicat poate genera
transformri alotropice; f) presiunea de filtrare: e posibil i
depresiunea cu rol important n formarea stratului filtrant; g)
stratul elementul - filtrant (separator): conglomerat de nisip,
argil, piatr calcaroas, zgur etc., cauciuc pe suport metalic, table
(caje), site, esturi, mpletituri, plci poroase, straturi fibroase i
purverulente (depuneri prin sedimentare pe un suport ex. pulberile
de crbune membrane i esuturi membranare, hrtia).
Funcionarea calitativ a unui element separator (filtrant) este
determinat de urmtorii parametri:a) caracteristica hidraulic:
cderea de presiune funcie de cantitatea de fluid separat;b) gradul
sau raportul de separare: raportul dintre cantitatea de impuriti
reinute de elementul separator i cantitatea de impuriti ce exista
nainte de separare;c) fineea procesului de separare: mrimea maxim a
particulelor sedimentate dup separare;d) mbcsirea = colmatarea:
durata de folosire a elementului separator (pn cnd cderea de
presiune pe element ajunge la valoarea maxim admisibil);e)
eficacitatea separrii: este dat de gradul de separare dintre
cantitatea de motorin i ap sau suspensii mecanice,
coloidale.Variante constructive i funcionarea de principiu
Separatoarele gravitaionale se utilizeaz cu predilecie ca
separatoare a reziduurilor din santin ns tot ele, pot realiza la
bordul navei i separarea uleiului sau combustibilului, de ap. Se
ntlnesc foarte des la navele comerciale unde trebuie, n
conformitate cu conveniile internaionale de prevenire a polurii
apelor cu hidrocarburi, s purifice cantiti nsemnate de reziduuri
colectate n santin (scurgeri de uleiuri, motorin, pcur i alte
hidrocarburi), a cror densiti variaz n limitele ( = (0,8 0,97)
g/cm.
Pentru densiti ale apei de mare, ( = (1,020 1,025) g/cm, ntre
cele 2 faze rezult o diferen de densitate, care constituie tocmai
baza funcionrii separatoarelor de santin.
In fig. II.3.1.2.1 este reprezentat o schem de principiu a unei
instalaii de reziduuri petroliere.
Amestecul de ap i hidrocarburi, colectat n tancul 1, este
aspirat prin sorbul 2 de ctre pompa 3 i trimis n separatorul 4.
Apa separat de hidrocarburi este evacuat peste bord prin armtura
cu clapet 5. ntruct concentraia de reziduuri petroliere din apa
aspirat nu este constant, debitul de faz omogen poate varia ntre
zero i debitul maxim al pompei.
Deci, evacuarea reziduurilor din separator nu poate fi fcut n
mod continuu, ci intermitent, pe msura acumulrii de faz omogen n
partea superioar a separatorului, se sesizeaz armtura 7 care
deschide circuitul ctre tancul 9 pentru faza separat (reziduurile),
apa curat fiind evacuat peste bord prin clapetul 5. Concentraia
acesteia, conform conveniei Marpol nu trebuie s depeasc 15 ppm.
Fig. II.3.1.2.1 Schema de principiu a unei instalaii separatoare
de reziduuri petroliere
1 tanc reziduuri (santin),
2 sorb cu sit,
3 pomp de alimentare,
4 separator,
5 armtur tip clapet,
6 armtur acionat manual,
7 armtur acionat electric (ventil electromagnetic),
8 tablou de supraveghere i control,
9 tanc de depozitare a fluidului separat,
Separatorul de ulei SCHRDERCaracteristica constructiv de baz a
acestui separator gravitaional o constituie icanele; nite perei,
diafragme dispuse pentru ca s nlesneasc, s dirijeze fluidul de
separat astfel nct faza omogen s fie ct mai lipsit de impuriti.
Constructiv acest separator arat ca in fig. II.3.1.2.2.1 admisie
faz eterogen (emulsii santin),
2 ieire faz separat (ulei),
3 ieire faz grea (ap),
4 traseu ascendent faz separat (uoar),
5 evacuare faz grea (ap)
6 armtur acionat pneumatic,
7 orificiu admisie ap pentru splare (curire),
8 armtur acionat de traductorul de nivel,
9 icane, diafragme (membrane),
10 corpul separatorului.
Separatorul este construit i echipat s funcioneze automatizat,
elementul principal fiind sistemul de automatizare tip NISI.
nainte de introducerea fazei eterogene are loc umplerea cu ap
pentru amorsarea interiorului.
Presiunea cu care faza eterogen este aspirat de pomp i introdus
din santin n separator este de (1,5 2) barr.
Pentru separare poate fi introdus i ulei necesar ungerii
instalaiilor energetice de la bord, n care s-a constatat prezena
unor impuriti.
Cnd pompa aspir din santin, din construcie exist pe aspiraie un
filtru grosier care reine impuritile de granulaie mare.
Un rol foarte important prin numrul lor dar i prin suprafaa de
lucru l au icanele care dac sunt mai multe la numr lungesc traseul
fazei eterogene, scznd astfel coninutul de impuriti, iar suprafaa
lor este n strns interdependen cu gradul de purificare att ca
valoare total ct i calitate a suprafeei, aceasta crescnd sau scznd
gradul de aderen.
Periodic, att filtrul brut ct i icanele, dar i interiorul
separatorului, se cur.
Dac faza eterogen conine i solveni, funcionarea optim a
separatorului nu mai este garantat.
Separatorul de santin cu electrod de comand
Acest separator realizeaz separarea hidrocarburilor i a altor
reziduuri din apa de santin, ns cu un element activ adecvat poate
separa uleiul sau combustibilul de la bord, cu foarte bune
rezultate.
Constructiv acest separator arat ca n fig. II.3.1.2.3 (a, b)Fig.
II.3.1.2.3 Separator de santin cu electrod de comand
1 calot superioar,
2 calot inferioar,
3 garnitur de etanare,
4 racord de intrare a apei de santin,
5 filtru grosier,
6 plac calmant perforat,
7 filtru fin,
8 axul central,
9 orificiul central al discurilor,
10 orificiul lateral al discurilor,
11 zon de separare fin,
12 tubulatur de evacuare ap separat peste bord,
13 orificiu pentru colectare ulei,
14 tuburi ridictoare,
15 serpentin cu abur sau rezisten electric,
16 orificiu de golire ulei,
17 electrod de comand
18 cutia de derivaie,
19 conductoare electrice,
20 ventil electromagnetic,
21 sistem de dezaerare,
22 flotor pentru aer
23 robinete de control nivel minim i maxim,
24 plnie de extracie,
25 robinet de golire,
26 orificiu de evacuare ap splare,
27 suport, postament
Acest tip de separator de santin este folosit la bordul navelor
maritime i fluviale, avnd comand automatizat pentru deversarea
fazelor separate (ulei, pcur sau motorin din ap).
Este o construcie cilindric realizat din 2 calote: inferioara i
superioar asamblate prin intermediul unei garnituri de cauciuc
sinterizat.
La partea superioar se afl racordul de intrare a fazei eterogene
cuplat la o pomp ce creeaz o presiune de (1,5 3,5) kgf/cm.
n interiorul separatorului se afl un filtru grosier 5 format
dintr-o sit metalic, la nivelul cruia are loc o prim separare a
uleiului aflat n faz eterogen (emulsii de santin), care, cu siguran
mai coninnd reziduuri petroliere, este dirijat prin placa calmant
6. Reziduurile petroliere acced apoi ctre filtrul fin 7 care se
constituie din mai multe discuri suprapuse i aezate sub un anumit
unghi fa de axul central 8 i solidar cu acesta.
Discurile prezint cte un orificiu central 9 prin care faza
eterogen ptrunde n filtrul fin.
Datorit timpului de separare, relativ ridicat, i a diferenelor
de greutate specific, apa coninut n reziduurile de santin se va
aduna n zona orificiului 10 al axului central.
Uleiul fiind mai uor va aluneca spre periferia discurilor (care
sunt orientate sub un anumit unghi astfel nct incidena s fie maxim,
separarea ct mai bun) continund micarea ascendent spre zona de
separare fin 11.
Apa sub presiune se va separa i va ptrunde prin spaiul dintre
discuri i apoi prin orificiile laterale 10 n axul central 8 (care
este gol pe dinuntru), de aici apa separat fiind evacuat peste bord
prin tubulatura 12.
Uleiul ptruns n filtrul fin urmeaz profilul talerelor (a
spaiilor interstiiale) i ajuns n zona de separare fin 11 acesta se
va ridica i pe traseul 13, 14 ajunge n spaiul delimitat de calota
superioar la un nivel min. max. care va comanda nchiderea
deschiderea armturii 20 de evacuare sau nu, a fazei separate.
Pentru ca separarea s se produc mai eficient n acest spaiu este
montat o serpentin de abur sau rezisten electric cu rol n micorarea
vscozitii fazei eterogene.La procesul automatizat de funcionare a
separatorului particip i electrodul de comand amplasat dup cum se
vede n fig. II.3.1.2.3b. La nivelul optim al fazei separate i care
pe principiul constantei dielectrice, ce o au anumii constitueni ai
fazei eterogene, va comanda nchiderea deschiderea armturii pentru
evacuare faz separat (ulei, pcur, motorin, etc.).
Deci, electrodul de comand lucreaz ca un traductor, care funcie
de constanta dielectric (specific uleiului, pcurii sau impuritilor)
va produce alimentarea ventilului 20 sau ntreruperea alimentarii.
Spre exemplu, dac n ulei apare ap (care are o alt constant
dielectric) traductorul preia informaia i o transmite electric prin
intermediul cutiei de conexiuni la armtura 20 care se va nchide.
Debitul unui astfel de separator = (6 20) m/h.
O variant modern a acestui separator este aceea la care
sesizarea fazei omogene se face tot de ctre un electrod, ns comanda
armturii 20 se realizeaz hidrostatic prin presiunea din interiorul
mecanismului.
Separatorul tip SEROM
Este o variant romneasc de separator gravitaional conceput i
realizat de un colectiv de cadre de la ICEPRONAV Galai.
Acesta separ hidrocarburile din apa ce se deverseaz peste bord,
sau este reutilizat ca ap tratat.
1 Racord de intrare amestec,
2 Robinei de preluare probe evacuare hidrocarburi,
3 Alimentare electric,
4 Bloc traductori nivel,
5 Servovalvul,
6 Valvul pneumatic fluture,
7 Tor de aglomerare pe inele,
8 Filtru volumic,
9 Hidrocicloane,
10 Racord hidrocarburi separate,
11 Racord de alimentare cu aer comprimat, Fig. II.3.1.2.4
Separatorul gravitaional tip 12 Racord evacuare ap tratat,
SEROM13 Coloan de sedimentare,
14 Corpul, carcasa cu calotele superioar i inferioar15 Postament
sau ram de fundFaza eterogen (w + r) intr cu presiune n separator
care este amplificat ascensional de construcia axial ciclonar pn n
partea superioar a mecanismului.
De aici, datorit efectului conjugat al forei de presiune cu
diferena de greuti specifice, hidrocarburile se vor separa de
celelalte faze i se vor aduna sub perna de aer a separatorului de
unde, intermitent vor fi evacuate ctre un tanc special destinat sau
direct, ctre consumatorii energetici de la bord.
Faza grea format din ap i impuriti (mecanice, suspensii
coloidale etc.) dup ce va strbate componente 7 i 8, se va separa
astfel: impuritile se vor stoca n coloana de sedimentare 13 special
construit, iar apa separat (tratat) acumulat n cavitile din calota
inferioar, va fi evacuat peste bord intermitent sau recirculat
pentru necesitile bordului.
Obs. a) Instalaia este prevzut s funcioneze automatizat la
bordul navei i aceasta datorit componentelor 3, 4, 5, 6 i 11 din
figura anterioar. b) Eliminarea impuritilor din coloana 13 poate fi
fcut manual sau automat.
O alt variant conceput i realizat la Galai este separatorul din
Fig. II.3.1.2.5
Fig. II.3.1.2.5 Separator gravitaional cu separare prin
evaporare
1- corp agregat evaporator,
2- tanc scurgere santin,
3- evacuare vapori (gaze),
4- termostat,
5- starter,
6- pomp,
7- armtur,
8- ventilator axial centrifugal,
9- evacuare reziduuri hidrocarburi de la evaporator,
10- baterie de nclzire
Apa i reziduurile petroliere (w +r) sunt stocate n santin. Att
stocarea ct i deversarea peste bord sunt total interzise de
normative. Un dispozitiv cu care se micoreaz concentraia de
hidrocarburi sub 15 ppm, este echipamentul de concentrare i
separare prin evaporare prezentat mai sus (ppm reprezentnd nr. de
grame de component rezidual dintr-un milion de grame de ap, cu alte
cuvinte concentraia de hidrocarburi nu depete 15 g la o ton de
reziduuri din santin sau din tancul de depozit special
destinat).
Aerul introdus (curgerea fiind forat) va prelua vaporii de ap
obinui prin evaporare, dispozitivul realiznd astfel separarea apei
din reziduurile petroliere prin evaporarea umiditii coninut de
acestea.
Cldura necesar evaporrii apei este furnizat de bateria de
nclzire i de aerul de circulaie n contracurent, n cazul n care Taer
> Tw + r , care curge pelicular pe evi.
Pentru obinerea performanelor cu acest mecanism, foarte
important este ca valorile de p i T s fie cele optime (ex.
presiunea vaporilor saturai la exteriorul serpentine s fie mai mare
dect presiunea din interiorul agregatului, iar T n interiorul
agregatului s fie mai mic dect T n partea superioar a
mecanismului).
Eficiena economic rezultat n urma instalrii la bord este dat de
faptul c att aburul (apa cald) ct i aerul la T de lucru constituie
surse termice secundare (recuperate, refolosibile). Aceast
instalaie poate prelucra aproximativ 100 m n 24 h, faz eterogen, cu
un consum de [912]m/h ap cald sau [90 120] kg abur/h.
Exist posibilitatea ca produsele petroliere rezultate n urma
evaporrii i separrii s fie utilizate de ctre instalaiile energetice
ale navei.
Separatorul gravitaional tip SEVASTOPOL
Fig. II.3.1.2.6 - Separator gravitaional tip SEVASTOPOL
1 armtur electromagnetic de protecie;
2 ieire ap de splare;
3 traductor nivel faz eterogen;
4 traductor nivel suspensii;
5 filtru colector de suspensii coloidale;
6 distribuitor de jet cu rol de separare brut;
7 intrare reziduuri;
8 ieire ap separat;
9 intrare ap-aer pentru curire;
10 armtur electromagnetic pe eava de evacuare C.L. separat;
11 nclzitor.
Acest separator este utilizat cu succes la bordul navelor de
lupt ruseti cu bazele de dislocare la Marea Neagr.
Particularitatea constructiv a acestui separator o reprezint
elementul (filtrul) de separare care nglobeaz granule de diferite
forme, mrimi i compoziii, a cror proprietate principal este c rein
prin aderen impuritile i separ faza omogen (uleiul sau pcura) de
ceilali constitueni.
Mrimi funcionale: capacitatea minim de separare = 0,6 m/h,
filtreaz separ brut (prin intermediul componentei 6 impuriti cu =
(0,8 1,2) mm, separ motorin cu vscozitatea ~ 5 cst i pcur cu
vscozitatea ~ 220 cst sau mai mic, temperatura optim a fazei
eterogene fiind 37,8C. Presiunea de lucru a fazei eterogene = 3
kgf/ cm, filtrarea fin realizndu-se pentru particule cu = (1 2)
mm.
Valoarea concentraiei de hidrocarburi din apa separat nu a depit
20 ppm, cu posibiliti de mbuntire a calitii. Funcionarea continu la
sarcin nominal este garantat pentru 300 h, durata de serviciu fiind
de 10000 h. Faza eterogen este introdus pe la partea superioar,
separat brut i nclzit pentru a-i scade vscozitatea.
Purificarea i limpezirea au loc n interiorul filtrului cu
granule ce reine impuritile. Sub stratul filtrant se acumuleaz
hidrocarburile care ulterior se vor evacua pe traseul 10, iar apa
tratat se va evacua pe traseul 8. Periodic stratul filtrant se sufl
n contracurent pe traseul 9 la comanda primit de la componenta
4.
Obs. a) Suflarea se face pn n 50 h funcionare, la interval de 10
minute.
b) Sistemul de comand, supraveghere i control este
automatizat.
II.3.1.3 Separatoare centrifugale: definiie, clasificare, mrimi
tehnice, factorii care influeneaz separarea fazei eterogene
Sunt acele mecanisme sau dispozitive care realizeaz separarea
prin centrifugare a impuritilor din combustibilii si lubrifianii
utilizai de ctre consumatorii la bord.
Se clasific dup mai multe criterii: 1. din punct de vedere al
instalaiei pe care o deservete exist separatoare pentru:a)
motorin;b) ulei;c) pcur;d) reziduurile din santin (mai rar ntlnit
la navele noastre).
2. din punct de vedere al antrenrii la ax exist separatoare:a)
antrenate de ctre un motor electric (cel mai des ntlnite) prin
intermediul unui cuplaj multiplicator;b) antrenate de ctre un motor
termic.
3. din punct de vedere al turaiei la ax exist separatoare de:a)
mic turaie (n = pn n 6000 rot/min);b) medie turaie (n = pn n 11.000
rot/min);c) mare turaie (n = pn n 18.000 rot/min);
4. din punct de vedere al golirii depunerilor de faz grea, exist
separatoare:a) cu golire normal;b) cu golire semiautomatizat;c) cu
golire automatizat;5. din punct de vedere al cantitii de faz omogen
separat n unitatea de timp, exist separatoare:a) de debite mici (pn
la 1 m/h);b) de debite mijlocii (pn la 10 m/h);c) de debite mari
(peste la 10 m/h); Ca i la mecanismele studiate anterior, mrimile
tehnice specifice unui separator sunt de natur constructiv i
funcional; cele constructive in de greutate, nlime de construcie,
diametrul carcasei, numrul talerelor, suprafa de lucru i valoarea
interstiiului etc.
Mrimile funcionale in de:a) presiunea cu care faza eterogen intr
n separator;
b) debitul de faz separat; cantitatea de unitate n timp;c)
turaia de lucru;d) concentraia de impuriti.
Factorii care influeneaz separarea fazei eterogene:a)
granulometria;b) forma particulelor;c) suprafaa specific a fazei
grele;d) vscozitatea;e) temperatura de separare;f) presiunea de
lucru;g) turaia la ax;h) numrul de talere, construcia acestora i
interstiiile dintre acestea.Separatorul centrifugal SECECOM
Este utilizat la bordul navei pentru separarea din combustibil
sau ulei a impuritilor de natur mecanic, a suspensiilor coloidale
sau a apei.
Mrimile tehnice caracteristice sunt:a) capacitatea de separare
7500 l/h la T = 80C, pentru motorin sau ulei, iar pentru pcura 3700
l/h la T = 90C
b) presiunea la aspiraie = (0,5 0,6) bar iar pe refulare maxim
2,5 bar;c) turaia la axul separatorului = 6000 rot/min, antrenarea
fcndu-se cu un motor asincron trifazat a crei putere este de 5,5 KW
iar turaia de 1500 rot/min;d) numrul talerelor de separare = 131 10
buc.;e) temperatura de intrare a agentului de separare se impune a
nu fi sub 50C iar coninutul de suspensii n motorin sau ulei, nainte
de separare nu trebuie s fie mai mare de 0,5 %, iar vscozitatea
aproximativ de 5E;Schema de principiu a separatorului SECECOM
Fig. II.3.1.2.7 Camera de separare a agregatului
1 intrare amestec eterogen,
2 faza uoar separat (omogen: uleiul sau motorina),
3 faza grea (impuriti mecanice ori de alt natur, ap),
4 evacuare faz uoar (motorin, ulei, separate),
5 calea de evacuare a fazei grele (apa de regul + alte
impuriti),
6 disc gravitaional; prin alegerea corect a diametrului su
interior se asigur ca linia de demarcaie dintre cele dou faze (ap i
ulei, spre exemplu) , de forma unei suprafee cilindrice, s
corespund zonei gurilor practicate n talerele de separare. Pentru
aceasta orice agregat de separare este livrat cu un set de discuri
gravitaionale avnd acelai diametru exterior i valori diferite
pentru diametrul interior, tanate pentru fiecare disc n parte.
Determinarea valorii corecte a diametrului interior se poate face
analitic, grafic sau prin ncercri succesive (cea mai des utilizat
la bord). Cele dou procese distincte care se produc n separator
sunt:a) purificarea;b) clarificarea.
Purificarea reprezint separarea integral a apei i a particulelor
de impuriti mecanice grosiere din faza eterogen. Clarificarea sau
limpezirea este operaia de separare a restului de impuriti (a celor
de dimensiuni reduse) din faza purificat. aflate n cmp
centrifugal.
Observaii.1. Separatorul clarificator se deosebete de cel
purificator prin faptul c nu separ fluide cu greuti
specifice diferite prin disc gravitaional;a) constructiv ct i
funcional separatorul poate fi cu sau fr auto descrcare a
impuritilor (automatizat sau nu);b) avndu-se n vedere c firma
constructoare recomand pentru beneficiari utilizarea la bord a 2
separatoare (unul ca purificator i altul ca clarificator) legate n
serie (pentru o ct mai bun separare), rezultatele exploatrii nu pot
fi dect optime;c) motorul electric de acionare are o P = 11 kw, n =
1500 rot/min, U alim = 380 V la f = 50 Hz; curent alternativ;d)
raport de transmitere 3,9: 1;e) mas net 1206 kg.
2. Separatorul dispune constructiv de urmtoarele racorduri:a)
intrare faz eterogen;b) la nclzitor;c) ieire combustibil separat;d)
ieire ap separat;e) ieire nmol;f) intrare ap de comand;g) intrare
ap pentru nchidere hidraulic; 3. Alte mrimi tehnice:a) unghiul
conicitii talerelor este frecvent 70
b) domeniul de temperaturi ale fluidului de lucru (-34 260)C;c)
granulometria acceptat pentru solid, de (1 74) m;d) debitul de
impuriti Qi (0,1 9) t/h;e) debitul de impuriti faz omogen Qfo (2
180) m/h.
Amestecul de separat este alimentat continuu (vezi
fig.II.3.1.2.7) printr-un tub central fix astfel nct sufer o prim
separare n tambur, care se continu ulterior n spaiile dintre talere
(cum se vede n fig. II.3.1.2.8 unde faza uoar urc spre centrul
centrifugei pe faa inferioar a talerelor iar faza grea coboar spre
periferia tamburului pe faa superioara a talerelor.
Fig. II.3.1.2.8 Variante cinematice constructive
1 arbore;2 rotor;
3 talere;
4 spaii interstiiale;5 capacul tamburului;6 tambur;7
alimentare;8 evacuare faz uoar9 evacuare faz grea;10 corp;11 conul
mobil;12 eav fix.
Semnificaia literal corespunztoare variantelor constructive este
prezentat mai jos:a) cu alimentare i evacuare a fazei separate pe
la partea superioar;
b) cu evacuarea nmolului pe la partea inferioar sau lateral, fie
continuu - prin duze, fie intermitent prin (duze) sau valvule
(supape);c) variante de alimentare a spaiilor dintre talere (
existena unor fante n talere la o anumit distan de ax);d) detaliu
de separare a fazelor n lamelele de fluid dintre talere.
Uneori procesul de alimentare separare se face i prin
intermediul gurilor practicate n suprafeele talerelor, poziia
acestor fante se alege astfel nct motorina sau uleiul care se cer
separate ( ct mai bine ) s parcurg un drum ct mai lung pe
suprafeele dintre talere.
Faza separat (uoar) este evacuat printr-o cavitate pe la partea
superioar, iar faza grea (sedimentul) se evacueaz tot pe la partea
superioar (vezi fig. II.3.1.2.8.a) sau prin intermediul unor
armturi aflate n zona de diametru maxim a tamburului de separare
(ntruct n zona respectiv se acumuleaz cantitatea maxim de sediment
faz grea).
Fig. II.3.1.2.9 Separator purificatorAcest separator funcioneaz
la bordul navelor maritime ca separator automat autocuritor n cele
dou variante artate anterior (ca purificator i ca clarificator
limpezitor) vezi fig. II.3.1.2.9 i II.3.1.2.10.
Subansamblul antrenare este compus dintr-o carcas de font n
interiorul creia este aezat axul orizontal. Pe acest ax este fixat
o roat dinat care va aciona axul vertical. Axul orizontal primete
micarea de rotaie de la motorul electric prin intermediul
cuplajului elastic. Prile principale ale subansamblului ax vertical
sunt:a) axul propriu-zis, lagrul radial, pinion, corp crapodin;b)
rulmeni.
Micarea de rotaie se transmite axului printr-un bol. Axul este
rezemat n crapodin prin intermediul unui lagr axial, iar centrarea
radial se realizeaz n timpul funcionrii cu ajutorul acelor
cilindrice din rulmentul radial.Fig. II.3.1.2.10 Separator
clarificator
Amestecul de separat este introdus prin partea superioar a
tamburului i va accede ntre talerele conice de separare.
Datorit diferenelor de greuti specifice i a forelor centrifugale
care acioneaz asupra fazelor componente, faza de lichid mai uoar se
va separa spre partea interioar a talerelor iar fazele mai grele se
vor separa spre periferia talerelor.Mecanismul separ restul
particulelor solide (diametrul acestora nu depete 0,5(m) i apa, de
faza omogen (motorin, ulei).Trebuie fcute anumite precizri:a)
pentru obinerea unui lichid bine separat de impuriti firma
constructoare recomand utilizarea la bord a dou separatoare cuplate
n serie, unul funcionnd ca purificator i cel de-al doilea ca
clarificator;b) strngerea nmolului cu alte impuriti are loc
(datorit efectului conjugat al forei centrifuge de inerie i a
diferenelor de greuti specifice ale fazei eterogene) n cavitile
inferioare i laterale ale oalei (tamburului) de separare de unde
periodic, se face descrcarea acestuia automatizat (sau manual dac
autodescrcarea nu mai funcioneaz);c) pe toat durata procesului de
separare temperatura fazei eterogene trebuie inut constant
(exemple: pentru uleiul mineral de ungere cu sau fr aditivi ~ (80
90)C, pentru uleiul de motor diesel: = 50C, pentru pcur (80 90)C,
iar pentru motorin aproximativ 50C);d) tamburul se deschide pentru
evacuarea nmolului cnd valoarea de presiune a agentului de lucru
nvinge presiunea exercitat la exteriorul tamburului de ctre apa de
comand.
Condiiile de operare a separatorului sunt alese astfel nct
solidul s fie evacuat cu o cantitate suficient de ap pentru c
altfel nu se va realiza curgerea, recuperarea apei fcndu-se prin
decantare sau splare.
Capacitatea de separare a talerelor este, maximizat cnd rotorul
are diametrul sensibil egal cu nlimea de construcie, vitezele de
forfecare scznd astfel, iar forele de separare cresc implicit.
Acest fenomen de ntreptrundere, aglomerare a constituenilor fazei
eterogene ( generat de unghiul de dispunere a talerelor fat de ax,
de suprafaa talerelor, de valoarea spaiilor interstiiale i nu n
ultimul rnd, de valoarea presiunii de lucru), poart denumirea de
coalescen, care influeneaz foarte mult valoarea vitezei de
separare, n sensul c aceasta crete.
Separator centrifugal cu talere, evacuare i splare continu a
fazei grele
1 introducere faza eterogen;2 evacuare faz separat (omogen);3
evacuare ap rezidual;4 evacuare faz grea (impuriti i alte suspensii
coloidale);5 traseu de recirculare;6 lichid de splare;7 motor de
antrenare;8 ax;9 cupa de separare (conul mobil);10 corp;11
crapodina.Lichidul de splare trebuie s fie mai greu ca faza lichid
a suspensiei (fazei eterogene). O anumit proporie din acest lichid
poate fi recirculat.Fig. II.3.1.2.11 - Schema de principiu a unui
separator centrifugal cu talere, evacuare i splare continu a fazei
grele
Aceast soluie constructiv se utilizeaz i la obinerea unui
sediment mai concentrat prin recircularea parial a
sedimentului.
Centrifuga hidrociclon cu talere
Este o variant conceput i testat de ctre un colectiv de cadre
din Universitatea Dunrea de Jos Galai n cooperare cu personal
specializat din cadrul ntreprinderii industriei alimentare.
1 alimentare ( cu distribuitor ) faz eterogen;2 axul
separatorului;3 rotor cu talere neperforate;4 carcas tip cyclon;5
acionare ax;6 cuplaje;7 faz separat (uoar);8 faz grea (sediment);9
etanare la ax;10 suport de susinere (cu distaniere) talere.
Alimentarea cu faz eterogen se face tangenial la periferia
talerelor, care sunt dispuse din construcie cu o concavitate fa de
axa vertical de 60.
n urma aplicrii vitezei de rotaie la ax, rotorul cu talere se va
roti i n urma efectului congruent al forei centrifuge de inerie cu
diferena de greuti specifice ale componenilor fazei eterogene, faza
separat uoar (omogen) va fi eliminat prin eava coaxial a talerelor
pe la partea de sus a centrifugii, iar faza grea se va separa i va
fi eliminat periodic prin orificiul din partea de jos a
separatorului.
Un rol foarte important n distribuirea ct mai uniform a fazei
eterogene ntre spaiile interstiiale ale talerelor l are
prelungitorul perforat al evii de alimentare, prin acesta
tensiunile tangeniale caracteristice constituenilor, fiind sensibil
atenuate.
Centrifuga separ foarte bine dou lichide nemiscibile (care nu se
amestec). Exemplu: separarea apei din motorin sau din ulei.
Fig. Separatorul de ulei tip SCHRODER