A

6. Instalaia de stins incendiul cu CO2

6.1. Generaliti

Incendiul, ca proces de ardere, este o reacie de oxidare, nsoit de degajare de cldur i lumin. El este posibil doar n prezena materialelor carburante i a oxigenului, peste temperatura de aprindere. Un incendiu poate fi lichidat sau prin ndeprtarea materialelor carburante din zona de ardere, sau prin reducerea cantitii de caldur sau oxigen pn sub limitele la care reacia de oxidare nceteaz. Reducerea n zona de ardere a cantitii de cldur sau oxigen este aciunea principal a instalaiilor de stingere. Pe principiul rcirii focarului de incendiu se bazeaz funcionarea instalaiilor de stingere cu ap, in timp ce instalaiile volumice se bazeaz pe umplerea volumului liber al unei ncperi nchise, cu ageni care nu ntrein arderea i asigur stingerea incendiului datorit reducerii concentraiei de oxigen din aer, pn sub limitele la care nceteaz arderea.

Dupa modurile de stingere a incendiilor, instalaiile pot fi de suprafa i volumice. Primele, trimit la suprafaa focarului de incendiu substana stingtoare, care rcete sau oprete alimentarea cu oxigenul din aer a zonei de ardere, mpiedicnd ieirea aburului. Ca exemple de instalaii de suprafa sunt: instalaia de stingere cu ap i instalaia de stingere cu spum. n grupa instalaiilor de stingere volumic intr cele care umplu volumul liber al ncperii cu substane care nu ntrein arderea, ca: abur, gaze inerte sau spume foarte uoare. Aici nu sunt incluse instalaiile care umplu ncperile cu ap i anume instalaiile de inundare i stropire a ncperilor. Orice substan stingtoare, acionnd asupra unui focar de incendiu, rcete, izoleaz de oxigenul din aer, distruge mecanic flacra i ngreuneaz ieirea din zona de ardere a aburului format.

Instalaiile de antiincendiu trebuie s corespund urmtoarelor cerine principale:

s fie oricnd gata de funcionare, indiferent dac nava se afl n staionare sau n mar;

s nu intensifice prin funcionarea lor arderea;

s fie sigure n funcionare i s aib vitalitate ridicat;

s acioneze asupra focarului de incendiu astfel nct s exclud posibilitatea reaprinderii;

s aib mijloace de acionare local i de la distan, precum i posibiliti de control;

s nu fie periculoase pentru om;

substanele stingtoare s nu provoace corodarea instalaiilor i construciilor afectate, s nu fie deficitare i s-i menin proprietile stingtoare dup o depozitare ndelungat.

Instalaia de stins incendiul cu CO2 face parte din categoria instalaiilor de stingere volumic a incendiilor.

Acest tip de instalaii reduc coninutul de oxigen din ncperea protejat pn sub limita de 15% de la care nceteaz procesul de ardere. Ca ageni de stingere sunt folosii vapori sau gaze inerte la ardere: abur, vapori de lichide uor volatile, bioxid de carbon, gaze de ardere rcite. Funcionarea tuturor instalaiilor de stingere volumic este periculoas pentru om. Ele nu se utilizeaz n ncperile de locuit i de serviciu, iar n celelalte ncperi, pornirea este precedat de semnalizri de avertizare optic i acustic.

Instalaia de stins incendiul cu CO2 reduce coninutul de oxigen din ncperea protejat, nlocuindu-l parial cu CO2, inert la ardere. Instalaia se folosete, n general, pentru stingerea incendiilor n ncperile diesel-generatoarelor de avarie, n magazii de substane explozive sau uor inflamabile, lampisterii, magazii de pituri, magaziile de marf i compartimentele de maini ale cargourilor, tobele de eapament etc.

Instalaia de stins incendiul cu CO2 nu este admis ca sistem de baz pentru magaziile de petrol, ntruct n cazul exploziilor, tubulatura sub presiune ridicat poate fi uor avariat i scoas din funciune, iar rezervele de gaz sunt limitate la bordul navei.

6.2. Descrierea tehnica a instalatiei

Nava va fi dotata cu o instalaie de incendiu cu CO2 n urmtoarele ncperi:

Compartimentul Maini;

Compartimentul Pompe; Compartimentul D.G.-uri de avarie; Post de Comand i Control; Magazia de pituri; Atelier sudur; Carter Motor Principal.

Centrala CO2 va fi amplasat pe puntea principal n Bb i va conine 340 butelii cu capacitatea de 40 litri, coninnd 30 [kg] CO2 fiecare.

Fiecare butelie de CO2 va fi prevzut cu avertizor de golire i clapei de reinere.

La creterea presiunii n buteliile de CO2 peste valoarea admisibil, gazul va fi evacuat n atmosfer printr-un fluier de semnalizare.

Colectorul principal va fi prevzut cu un manometru i va fi conectat pentru probe la instalaia de aer comprimat a navei.

Centrala CO2 va fi dotat cu un cntar pentru msurarea cantitii de CO2 n butelii.

Cu excepia magaziei de pituri, toate ncperile protejate vor fi prevzute (pentru protecia oamenilor) cu un sistem de avertizare vizual i acustic ce va intra n funciune cu aproximativ 2 minute nainte de lansarea CO2.

n toate compartimentele protejate, instalaia va fi prevzut cu fluiere de avertizare ce vor semnala ptrunderea gazului n compartimente.

Instalaia va fi executat din evi din oel trase i zincate la cald, mbinate prin flane, suduri cap la cap, nurubri sau cu manoane sudate.

Pentru distribuirea gazului n compartimentele protejate se vor utiliza evi trase.

Armturile vor fi executate din oel.

Instalaia va fi dotat cu piese de schimb i scule n conformitate cu Regulile R.N.R.

6.3. Breviar de calcul

Cantitatea necesar de CO2

Cantitatea necesar de CO2 necesar protejrii unui compartiment se calculeaz cu relaia:

[kg]

(79)

unde,

G[kg] = cantitatea de CO2 necesar stingerii incendiului n compartimentul respectiv;

V [m3] = volumul de calcul al ncperii protejate;

= 0,30 pentru magaziile de mrfuri uscate i alte ncperi cu excepia celor de mai jos;

= 0,35 pentru ncperile de maini la care volumul de calcul se determin cu luarea n considerare a volumului total al puurilor respective;

= 0,40 pentru incaperile de masini la care volumul de calcul se determina cu luarea n considerare volumul puurilor la nivelul la care aria seciunii orizontale a puurilor este egal sau mai mic de 40% din aria ncperii de maini.

Numrul buteliilor de CO2

Numrul de butelii se determin cu relaia:

(buc.)

(80)

n care,

N = numrul de butelii necesare pentru asigurarea cantitii de CO2;

g [kg] = cantitatea de CO2 pentru o butelie;

N0 = numrul de butelii adoptat.

Conform R.N.R., A VI, pct. 3.9.2.1, gradul de umplere al buteliilor poate fi cel mult 0,750 [kg/l] la o presiune de calcul n butelie de 150 [bar].

Centrala CO2 va fi dotat cu butelii CO2 cu capacitatea de 40 [dm3] :

g = 40

0,75 = 30 [kg]

Calculul diametrelor nominale

Diametrul interior al conductelor pentru transportul i distribuia CO2 n compartimente se calculeaz plecnd de la relaia:

[mm2]

(81)

=>

adic,

[mm]

(82)

n care:

- S- reprezint seciunea maxim de calcul a conductei (mm2);

- s-este seciunea de trecere a robinetului buteliei;

- N0- reprezint numrul robineilor de butelie ce se deschid simultan;

- Dn- este diametrul nominal adoptat (mm);

- d-reprezint diametrul de trecere al robinetului buteliei.

Diametrul interior al conductelor trebuie s asigure totodat distribuia a 85% din cantitatea de CO2 necesar protejrii compartimentului, n timp de 2 minute.

Calculul grosimii pereilor

Grosimea minim a pereilor tubulaturilor este dat de relaia:

[mm]

(83)

(84)

n care:

d- diametrul exterior al evii (mm);

p- presiunea de calcul (bar);

(- coeficientul de rezisten, egal cu 1 pentru evile trase;

(- cea mai mic valoare din urmtoarele: Rm/2.7; (ReL/t)/1.8

Rm- rezistena de rupere ;

ReL/t- limita minim de curgere sau limita de curgere convenional la temperatura de calcul.

Pentru evile din oel se adopt ( =127.8 [N/mm2]

Pentru evile din cupru

[N/mm2]

(85)

7. Instalaia de rcire cu ap de mare

7.1. Generaliti

Prin sistem de rcire se nelege ansamblul compus din pompe, filtre, schimbtoare de cldur, aparate de msur i elemente de reglare, legate ntre ele cu evi prin care fluidul de rcire este recirculat pentru a prelua cldura fluidelor care trec prin schimbtoarele de cldur (apa, ulei, aer, gaze).

Ca medii de rcire se folosesc: apa din afara bordului, apa desalinizat, uleiul, combustibilul i aerul.

Sistemul de rcire al unui motor naval reprezint totalitatea agregatelor, aparatelor i dispozitivelor care asigur evacuarea forat prin perei a unei pri din cldura dezvoltat n cilindrii motorului, n timpul procesului de ardere.

Gradul de rcire a cilindrului i reglarea parametrilor agentului de rcire n funcie de regimul tehnic optim al motorului influeneaz performanele dinamice, economice, de fiabilitate i durabilitate ale acestuia. Din aceste motive, motoarele navale sunt echipate, aproape n majoritate, cu sisteme de rcire complexe, capabile s asigure grade optime de rcire i protecia motorului naval la orice regim de funcionare.

n cazul motoarelor principale, aceste sisteme cuprind:

subsistemul de rcire a cilindrilor cu ap tehnic, n circuit nchis (din care deriv i circuitul de rcire a turbosuflantelor i clapetelor de evacuare, la unele motoare). Acesta preia cldura evacuat prin pereii cilindrilor i o cedeaz, prin intermediul rcitoarelor, apei de mare;

subsistemul de rcire a pistoanelor care funcioneaz cu ap tehnic n circuit nchis (cldura preluat de la pistoane este evacuat prin rcitoarele cu ap de mare), sau cu ulei din circuitul de ungere, care este rcit n rcitoarele cu ap de mare;

subsistemul de rcire a injectoarelor, care funcioneaz n circuit nchis i care utilizeaz ca fluid de rcire apa tehnic, motorina sau, n unele cazuri, uleiul din circuitul de ungere;

subsistemul de rcire cu ap de mare, n circuit deschis, care are rolul de a prelua cldura evacuat prin pereii cilindrilor, de la turbosuflante, clapetele de evacuare, pistoane i injectoare, prin intermediul rcitoarelor acestora, i de a rci, prin intermediul rcitoarelor de baleiaj (n circuit deschis), aerul vehiculat de turbosuflante sau electrosuflante, cuzineii de sprijin ai liniei axiale i buca tubului etambou.

Rcirea direct cu ap de mare a fost abandonat, n majoritatea cazurilor, n domeniul transporturilor navale.

Apa de mare este folosit n circuitele deschise, pentru rcirea agenilor de rcire din circuitele nchise (ap dulce, ulei, motorin, ageni frigorifici, aer comprimat etc.)

Apa de mare nu poate fi folosit n circuite directe datorit coninutului mare de sruri care, n condiiile de temperatur i presiune specifice instalaiilor termice navale, provoac depuneri masive de crust pe pereii spaiilor de rcire, nrutind considerabil transferul de cldur.

Introducerea apei de mare la bord, n tubulatura magistral, se realizeaz gravitaional prin intermediul prizelor de mare, amplasate la diferite nlimi fa de linia de ap. n mod curent se ntlnesc prize de fund, de medie adncime i de suprafa. Acestea sunt utilizate n funcie de caracteristicile specifice zonei de navigaie: mare larg, mare cu fund mic, fluvii etc.

nainte de a ptrunde n tubulatura magistral, apa de mare este filtrat n filtre confecionate din plase de srm sau sit metalic. Filtrele sunt prevzute cu valvule de separaie pentru a face posibil blocarea i curirea acestora. Din magistrala de ap de mare (tubulatura magistralei are cel mai mare diametru din sala mainilor unei nave) aspir direct sau indirect toate pompele care vehiculeaz apa de mare (pompe de rcire, pompe de stingere a incendiilor, de balast, ap sanitar, rcire instalatii frigorifice i de aer condiionat, instalaie de condensare etc.).

n cazul navigaiei prin ape foarte reci, pentru a preveni nghearea apei de mare n magistral i pentru a topi fragmentele de ghea care pot provoca obturarea filtrelor, o parte din apa de mare care urmeaz a fi aruncat peste bord poate fi recirculat printr-o tubulatura de amestec.

n timpul staionarii navei n port sau rad, cnd motorul principal este oprit, circuitele cu ap de mare ale motoarelor auxiliare vor fi deservite de o pomp de serviciu.

Circuitele de ap de mare sunt continuu supravegheate sub aspectul debitului, presiunii i temperaturii, att local ct i de la distan. Anomaliile n funcionare sunt semnalizate optic i acustic.

7.2. Descrierea tehnic a instalaiei

1. Echipamente principale. Caracteristici

a) Pompe de ap de mare (vezi Tabel 11)

Nr

CrtFunciebuc/

navaDebit

[m3/h]Presiune

[MPa]Observaii

1.Electropompa principal rcire cu ap de mare21200/

10000,18/

0,201 buc n stand-by automat

2.Electropompa de serviciu general cu ap de mare25000,201 buc n stand-by automat

Tabel 11

b) Valvule termoregulatoare de ap de mare (vezi Tabel 12)

Nr

CrtFunciebuc/

navaDN

[mm]Tip

constructivObservaii

1.Termoreglare

circuit MP1300cu acionare

pneumaticacionare manual

de avarie

2.Termoreglare

circuit DG1200cu acionare

pneumaticacionare manual

de avarie

Tabel 12Valvula termoregulatoare din circuitul MP realizeaz meninerea temperaturii apei de mare la cca. 32 oC prin recirculare, readucnd o cantitate de ap la aspiraia pompei principale de rcire cu ap de mare.

Valvula termoregulatoare din circuitul DG-urilor realizeaz meninerea temperaturii apei de mare la cca. 25 oC prin recirculare, readucnd o cantitate de ap la aspiraia pompei de serviciu general.

2. Dotari principale

a) Magistrala de apa de mare

Magistrala de ap de mare se va amplasa n DF -Tb i va alimenta, n principal, urmtorii consumatori:

pompe principale rcire cu ap de mare;

pompe ap de mare servicii generale; pompe de incendiu; pomp de balast;

pompe ejector generator ap tehnic; compresoare aer; pompe alimentare hidrofor ap de mare; pompe ap splare tancuri; pompe rcire generator gaz inert, etc.

n cazul funcionrii simultane a tuturor consumatorilor de ap de mare cu un singur cheson Kingston deschis, viteza apei n magistral nu va depai 2 [m/s].

Magistrala va fi prevzut cu zincuri de protecie.

b) Filtre de apa de mare

Pentru filtrarea apei de mare, pe magistral sunt montate filtre Kingston, avnd o finee de 5 [mm], prevzute cu robinei de aerisire.

Filtrele vor avea diametrul nominal de 700 [mm].

c) Prize de fund i prize de bordaj

Magistrala de ap de mare va fi prevzut cu un cheson Kingston amplasat n DF i un cheson de bordaj amplasat deasupra DF-ului.

Chesoanele vor fi prevzute cu grtar, zincuri de protecie, aerisire ridicat deasupra punii pereilor etani, robinei de suflare cu aer i abur a grtarelor etc.

d) Valvule de bordaj

Pentru evacuarea apei de mare peste bord, vor fi prevzute valvule de bordaj cu posibiliti de suflare cu abur i aer.

3. Descrierea funcionrii instalaiei

Instalaia asigur apa de mare necesar evacurii cldurii rezultat n procesele de funcionare a utilajelor.

Debitele de ap de mare asigurate sunt suficiente meninerii n sisteme, a temperaturilor n limitele recomandate de firmele constructoare ale echipamentelor.

Instalaia de rcire cu ap de mare mai asigur i drenarea de avarie a apei din compartimentul maini. Pentru aceasta, una din pompele principale de rcire cu ap de mare va avea pe aspiraie o ramificaie cu valvul de reinere i sorb n santin, iar pe refulare, o tubulatur de evacuare direct a apei peste bord.

Apa de mare este vehiculat n sistem, de obicei, cu ajutorul unor pompe de ap antrenate prin intermediul electromotoarelor. n acest caz se asigur pentru orice regim de funcionare a motorului un debit constant de fluid de rcire. Pompele de ap sunt dimensionate astfel nct, cu debitul nominal de ap refulat, asigur rcirea motorului la orice regim de ncrcare. Dezavantajul sistemului este c, la sarcini pariale, atunci cnd debitul de ap de mare ar putea fi micorat corespunztor fluxului de cldur evacuat prin sistemul de rcire, pompa funcioneaz tot la regim nominal, consumnd astfel suplimentar energie electric.

Sistemele automate de reglare permit asigurarea unei temperaturi optime a fluidului de rcire indiferent de regimul de funcionare a mainii de propulsie. n general, reglarea se face prin modificarea cantitii de ap care intr n rcitoare, pstrndu-se constant debitul de fluid care strbate motorul.

Pentru curirea chimic a rcitoarelor de ap n CM, va fi prevzut un agregat de curire chimic a rcitoarelor de ap. Agregatul de curire este compus dintr-un rezervor n care se introduce soluie chimic de splare, pompa de circulaie a soluiei de splare i legturi elastice de cuplare la rcitoarele de ap.

La sistemele de rcire cu ap de mare se folosesc pompe centrifuge cu un randament relativ mare, care prezint siguran i durat mare de serviciu, au mas i gabarit reduse, construcie simpl i care nu necesit ntreinere deosebit n funcionare.

Pompele centrifuge nu au ns nsuirea de a se autoamorsa, deoarece depresiunea creat pe traseul de aspiraie, cnd acesta nu este plin cu lichid, este relativ mic. Din aceast cauz, aceste pompe trebuie s fie instalate n aa fel nct s fie pline cu lichid.

Pompele circuitului de rcire, n cazul sistemelor de propulsie cu motoare lente, sunt acionate cu motoare electrice, avnd turaia constant.

Pentru a se asigura funcionarea nentrerupt a sistemelor de rcire, este necesar s se prevad cte dou pompe de acelai debit, care s realizeze circulaia nentrerupt a lichidului de rcire.

Pentru reinerea corpurilor solide care ar putea ptrunde n sistemul de rcire, se dispun filtre.

Instalaiile de rcire se prevd cu aparate de msur i elemente de reglare automat n scopul de a asigura funcionarea n bune condiii a agregatelor rcite, pentru ca acestea s lucreze la parametri optimi.

Astfel, se prevd termometre pentru msurarea temperaturii apei la intrarea n motor i la ieirea din fiecare chiulas a motorului. Se prevd, de asemenea, termometre la intrarea i la ieirea lichidului de rcire de la schimbtoarele de cldur.

Pentru msurarea presiunii i a rezistenelor hidraulice care apar la trecerea lichidului prin canalele de rcire ale obiectelor rcite se prevd manometre care se dispun la intrarea lichidului de rcire din obiectele rcite.

La sistemele de rcire ale navelor actuale, controlul i meninerea parametrilor corespunztori regimului optim de funcionare se realizeaz prin folosirea dispozitivelor de reglare automat. Aceste dispozitive trebuie s asigure meninerea regimului de temperatur prevzut n sistemul de rcire, independent de sarcina motorului i de oscilaiile temperaturii apei din afara bordului.

7.3. Breviar de calcul

Calculul debitului unei pompe de rcire se efectueaz n funcie de:

1) debitul de cldur care trebuie preluat de la obiectul rcit;

2) diferena dintre temperatura lichidului de rcire la ieirea i la intrarea obiectului care se rceste;

3) proprietile fizice ale lichidului de rcire.

Debitul de cldur care trebuie preluat de ctre fluidul de rcire se admite ca reprezentnd o parte din ntregul debit de cldur obinut prin arderea combustibilului

Qc = ((Qr ) ( Ce ( Pe ( Hi , j = 1n [Kj / h]

(86)

n care,

Qr este debitul relativ de cldur preluat prin lichidul de rcire.

Debitul pompei de rcire va fi:

Qv = Cd ( Qc / [ ( ( C ( (T2 - T1)] [m3 / h]

(87)

n care,

Cd = 1,52,2 este coeficientul de mrire a debitului pompei de rcire pentru a acoperi regimurile de suprasarcin, inclusiv reducerea debitului datorat creterii rezistenei hidraulice a traseului sistemului de rcire; Se adopt Cd = 1,5;

( este densitatea fluidului de rcire, ( = 1000 [Kg / m3]; C este cldura specific a fluidului de rcire, C = 4,2 [Kj / Kg ( grad]; T2 - T1 este diferena dintre temperatura fluidului la ieirea i , respectiv la intrarea n motor; Se adopta T2 - T1 = 15 0C;

Pe este puterea efectiv a motorului, Pe = 2800 [KW] (se considera 25% din puterea maxim continu);

Ce este consumul specific de combustibil, Ce = 0,171 [Kg / KW h];

Hi este puterea caloric a combustibilului, Hi = 42707 [Kj /Kg].

Aceste valori au fost alese n conformitate cu informaiile oferite de documentaia tehnic a navei.

n final se va adopta o pomp cu caracteristici acoperitoare, avnd n vedere c apa de rcire preia cldura i de la celelalte sisteme de rcire ale MP.

Prin urmare,

Qc = (0,3 + 0,1 + 0,006) ( 0,171 ( 2800 ( 42707 = 8.301.933 [Kj / h]

Qv = 1,5 ( 8.301.933 / 1000 ( 15 ( 4,2 = 197,665 [KW / h]

Sistemul de rcire cu ap de mare va fi echipat cu dou electropompe avnd urmtoarele caracteristici:

Q = 252 [m3 / h];

p = 4 [barr].

n sistemele de rcire se folosesc schimbtoare de cldur de tipul: prin suprafa, cu evi sau plci.

Se recomand cuplarea n paralel a schimbtoarelor de cldur, deoarece se micoreaz rezistena hidraulica i crete sensibil debitul pompei.

n calcule, trebuie considerat creterea temperaturii apei la trecerea prin fiecare schimbtor, cu aproximativ 70150.

n cazul sistemelor de propulsie cu puteri mari se dispun cte dou rcitoare pentru fiecare circuit, ceea ce simplific construcia i deservirea, mrind sigurana n funcionare.

Calculul suprafeei schimbtoare de cldur se realizeaz cu relaia:

S = C ( Q / K ( (T [m2]

(88)

unde,

C =1,151,30, este un coeficient de sporire a debitului de cldur, care se transfer prin suprafaa rcitorului;

Q[Kj / h] este debitul de cldur care se transfer prin suprafaa S a rcitorului;

K = 25005000 Kj / m2 (h (grad- pentru schimbtoarele de cldur ap - ap cu evi rotunde;

(T ( 5100 este diferena dintre temperatura la intrarea i ieirea din rcitor a lichidului care se rcete.

8. Bilanul energetic al navei

8.1. Scopul bilanului energetic. Noiuni de baz.

Pentru a putea determina mrimea unei centrale electrice navale, se calculeaz pe baza felului i consumului elementelor absorbante de energie electric existente, solicitrile lor de moment.

n calculele de dimensionare ale centralei electrice s-au definit o serie de noiuni fundamentale. Astfel, puterea nominal a centralei este puterea maxim a agregatelor generatoare de energie electric.

Puterea nominal a elementelor consumatoare este o noiune separat, ea trebuind s fie furnizat de central, aceasta trebuind s acopere i pierderile mecanice.

Valoarea de racordare este suma puterilor nominale ale instalaiilor consumatoare de energie electric. De cele mai multe ori, deoarece la bord exist un numr mare de consumatori, nu se poate admite luarea n considerare a pierderilor introduse de acestea la solicitarea centralei.

Factorul de ncarcare sau gradul de utilizare este un coeficient ce caracterizeaz sarcina maxim produs la un moment dat la o anumit putere.

Factorul de simultaneitate constituie legatura dintre sarcina maxim ce poate fi introdus de o grup de consumatori i suma sarcinilor maxime individuale ale consumatorilor din grupa respectiv aflai n funciune.

8.2. Alegerea factorului de ncrcare

Acest factor arat ct anume din valoarea de racordare a puterii este efectiv folosit. Mrimea acestui factor rezult din raionamente logice i este determinat prin msurtori de exploatare la instalaii comparabile cu cea studiat.

Un factor de ncrcare unitar este, practic, imposibil mai nti datorit faptului c nu se poate pune ntotdeauna n coresponden exact puterea mainii de antrenare cu puterea cerut de acionare.

Se poate considera la antrenrile corect dimensionate c factorul de ncrcare este n jur de 0,9.

Exist o ntreag serie de consumatori, aa cum sunt compresoarele de aer i cele frigorifice, pompele cu piston sau cele cu roi dinate, care n exploatare au nevoie de ntrega lor putere. Acestea au nevoie de un cuplu de rotaie constant i deci de o putere constant.

Sunt posibile i sarcinile pariale ns, n bilanul energetic, se consider cazul cel mai nefavorabil.

Aparatele termoelectrice necomandate i lmpile cu incandescen consum ntreaga lor valoare de racordare. Pentru acestea poate fi ales aadar un factor de ncrcare unitar.

n cazul mainilor cu rotor, puterea de antrenare depinde de capacitatea sarcinii. Factorul de ncrcare poate varia de la 0,3 pn la 0,9. Mainile unelte funcioneaz cu un factor de ncrcare de 0,5.

Instalaiile de navigaie, de telecomunicaii i radio funcioneaz cu un factor cuprins ntre 0,3 si 0,4.

8.3. Factorul de simultaneitate

Fiecare aparat electric receptor este caracterizat, n primul rnd, prin puterea sa activ nominal atunci cnd este alimentat cu tensiunea i frecvena pentru care a fost construit.

Consumul efectiv de putere din centrala electric a unei nave prezint variaii n timp n raport cu orele zilei (variaii orare), cu zilele anului (variaii sezoniere). Curbele care redau aceste variaii n timp, ale puterii cerute de un consumator de tipul unei nave tanc petrolier, sunt curbele de sarcin zilnice sau curbele de sarcin anuale.

Din curbele de sarcin se constat c fiecare consumator prezint un consum maxim de putere, numit vrf de sarcin, ce poate apare o singur dat sau de mai multe ori n intervalul ales. Acest vrf de sarcin constituie o mrime important pentru dimensionarea instalaiei de alimentare cu energie electric a consumatorului respectiv (nava).

Se constat c , n majoritatea cazurilor, consumul maxim ntr-un interval de timp difer sensibil de puterea instalat total n aparatele receptoare de care dispune nava. Aceasta situaie se explic prin varietatea i numrul mare de aparate electrice receptoare de care dispun navele maritime, care nu ajung dect n mod excepional s fie utilizate simultan i la puterea lor nominal.

1

Aceasta situaie este caracterizat de coeficientul sau factorul de simultaneitate definit de raportul:

unde,

P[Kw] = puterea electric activ consumat la un moment dat;

Pi[Kw] = puterea electric total instalat n receptoarele consumatorului.

8.4 ntocmirea bilanului energetic

Pentru realizarea la bordul navei a unei reele de distribuie bine dimensionat, precum i pentru alegerea ct mai corect a echipamentului de comand i protecie a agregatelor, este necesar un calcul ct mai exact al puterii i al numrului de surse de energie.

Alegerea raional a puterii i a numrului de agregate pentru centralele electrice navale are o mare nsemnatate la proiectarea i exploatarea navelor, determinnd n acelai timp valoarea investiiilor de construcie i ntreinere.

Pentru stabilirea puterii generatoarelor centralei electrice a unei nave petrolier de 85.000 dtw, cunoscndu-se numrul i tipul consumatorilor de la bord, precum i puterea electric instalat a acestora, s-a efectuat un calcul tabelar ce ofer o imagine de ansamblu, pe regimuri de funcionare i pe grupe de consumatori, a bilanului energetic al navei.

Consumatorii au fost mprtii, n funcie de destinaie i de regimul lor de funcionare, n urmtoarele grupe:

-grupa I (mecanisme principale n compartimentul maini) include consumatorii ce deservesc motorul principal i a cror ntrerupere din funcionare are repecursiuni negative imediate asupra bunei funcionari a navei n ansamblu. Din acest motiv toi aceti consumatori sunt dublai.

-grupa II (mecanisme auxiliare n compartimentul maini) reunete consumatorii a cror ntrerupere n alimentarea cu energie electric nu are repercursiuni imediate n raport cu buna functionare a navei;

-grupa III (mecanisme de punte) cuprinde consumatorii electrici ai instalaiei de ancorare acostare, consumatorii de la crm i cei ce deservesc brcile de salvare, precum i cei ai instalaiei de manevrare a scrilor de bord;

-grupa IV (instalaia frigorific, ventilaie i condiionare) reunete consumatorii din cadrul instalaiei de ventilaie forat a compartimentului maini, cei ai instalaiei de pstrare a alimentelor i consumatorii utilizai la condiionarea aerului n cabinele echipajului i n alte ncperi i compartimente;

-grupa V (utilaj gospodaresc la 380 V, 50 Hz) cuprinde toi consumatorii din buctrie i cei din spltorie;

-grupa VI (instalaia de navigaie electronic la 380 V, 50 Hz) include consumatorii utilizai pentru determinarea poziiei navei i consumatorii radio;

-grupa VII (echipament atelier mecanic);

-grupa VIII (instalaia de iluminat la 220 V, 50 Hz) reunete consumatorii instalaiei de iluminat interior i exterior precum i luminile de navigaie.

n cadrul grupelor s-au fcut diferenieri n ceea ce privete regimul de funcionare al fiecrui consumator i anume:

- regim de funcionare de lung durat, receptoarele de energie electric ce funcioneaz n acest regim caracterizndu-se prin aceea c au sarcina constant sau puin variabil n timp;

- regim de funcionare intermitent, agregatele ce funcioneaz n acest mod avnd o sarcin mult variabil n timp. n bilanul energetic, aceti consumatori sunt trecui ntre paranteze.

n bilanul energetic figureaz rubrici pentru denumirea consumatorilor, numrul de consumatori de acelai fel, puterea nominal Pn, puterea absorbit Pabs, puterea absorbit totala Pt.

Din cataloage s-au luat valorile factorului de putere nominal cos ( i cele ale randamentului nominal h pentru fiecare motor electric n parte.

n toate regimurile de funcionare ale centralei electrice navale, la fiecare grup, s-a avut n vedere numrul de consumatori n funciune, factorul de ncrcare i puterea absorbit de fiecare consumator n parte.

Puterea consumat Sc s-a stabilit avnd n vedere numrul de consumatori de aceeai categorie aflai n funciune i factorul de ncrcare.

2unde,

n este numrul de consumatori de acelai tip aflai n funciune;

Knc reprezint coeficientul de ncrcare;

Sa este puterea aparent absorbit de un electromotor, n [Kw].

Coeficientul de ncrcare se definete conform relaiei de mai jos:

3

Dup nominalizarea consumatorilor i completarea rubricilor corespunztoare fiecrui regim de lucru al centralei electrice, pentru fiecare grup de consumatori n parte, s-a determinat puterea aparent absorbit total prin nsumarea puterilor absorbite de consumatorii ce funcioneaz n acel regim:

4unde,

Sag [Kva] este puterea aparent absorbit de fiecare grup pentru un regim de lucru al centralei;

m reprezint numrul grupelor de consumatori;

Sai [Kva] este puterea aparent absorbit de consumatorul i, al grupei respective, n fiecare regim de funcionare.

Prin nsumarea puterilor aparente totale absorbite de consumatorii constani i intermiteni, se obine puterea aparent total absorbit de central n fiecare regim de lucru.

8.4. Bilanul energetic al consumatorilor alimentai la tensiunea de 220 v

Generaliti

Cunoscnd faptul c o serie de consumatori de pe nav sunt alimentai la tensiuea de 220 V, se determin puterea total instalat a acestora grupndu-i pe categorii. Avnd bilanul energetic al consumatorilor de 220 V, se poate afla tipul i numrul transformatoarelor de tensiune ce vor fi instalate la bord.

Pentru fiecare categorie de consumatori se calculeaz puterea cerut activ cu relaia:

5

Puterea activ cerut reprezint o putere convenional constant n timp i care ine seama ca solicitrile termice i mecanice la care este supus instalaia s nu aib valori periculoase, iar n perioadele de vrf s nu ajung pn la limitele admisibile.

6unde,

Ci reprezint coeficientul de ncrcare;

Cs coeficientul de simultaneitate;

hm randamentul mediu;

hr este randamentul reelei dintre receptoare i punctul n care se calculeaz puterea cerut.

7unde,

Pr [Kw] reprezint puterea real cu care sunt ncrcate motoarele;

Ps [Kw] este puterea simultan.

8

n cazul receptoarelor de iluminat Cs=C. Randamentul mediu al receptoarelor este:

9unde,

Pk [Kw] este puterea receptoarelor ce funcioneaz simultan;

hk [%] randamentul receptoarelor ce funcioneaz simultan.

n general, randamentul reelei hr este cuprins ntre 0,91 i 1.

Factorul de putere mediu (m se exprim din egalitatea puterii aparente debitate de cele n receptoare cu cea a unui receptor echivalent:

10

Rezult:

11

La receptoarele termice sau cele de iluminat hk=1, puterea cerut reactiv fiind:

12unde,

tg (k corespunde unui factor de putere indicat, pentru o anumit categorie K de consumatori.

Se determin apoi puterea aparent total Sc [Kva] pentru toate grupele de consumatori.

13unde,

Pck si Qck sunt puterile active i reactive pentru fiecare grup de consumatori.

8.5. Determinarea puterii aparente cerut de consumatorii de 220 v/50 hz

Consumatorii ce se alimenteaz la tensiunea de 220 V/50 Hz prin intermediul transformatorului de tensiune se mpart n grupele:

- GRUPA I -iluminat suprastructur 14,12 [Kw];

-iluminat de lucru 4,7 [Kw];

-iluminat CM 18,7 [Kw];

total 41,83 [Kw].

- GRUPA II -pupitru de navigaie 3[Kw];

-redresori automatizri 1,6 [Kw];

-redresor semnalizare 1,6 [Kw];

-tablou ncrcri electrice 2,5 [Kw];

total 8,7 [Kw].

- GRUPA III -radiatoare electrice 7,8 [Kw];

-radiatoare 1,6 [Kw];

total 9,4 [Kw].

- GRUPA IV - utilaje gospodresti 21,91 [Kw].

n aceste condiii, puterea aparent cerut total Sc de consumatorii de 220 V, este:

14

Coeficienii Kc i tg ( au fost extrai din cartea "Proiectarea instalaiilor electrice industriale " de Dan Coma.

Bilantul energetic pe grupe de consumatori este prezentat in Tabel 13.

PAGE 17

_975433791.unknown

_975433793.unknown

_975433794.unknown

_975433792.unknown

_975433787.unknown

_975433789.unknown

_975433790.unknown

_975433788.unknown

_975433785.unknown

_975433786.unknown

_975433784.unknown

_975433783.unknown