Pentru buna funcţionare a sistemelor aflate la bordul navei, fluidele vehiculate în

circuitele acestora trebuie purificate şi tratate. În funcţie de tipul fluidului de lucru şi de

caracteristicile instalaţiei, se aplică tratamente specifice.

Tratamente aplicate au ca scop:

înlăturarea impurităţilor mecanice, pentru a nu înfunda, bloca sau uza prematur:

tubulatura;

pompele;

schimbătoarele de căldură;

elementele de comandă (valvule, supape, distribuitoare, etc.);

control (vâscozimetre, debitmetre, etc.);

înlăturarea compuşilor chimici:

care se depun sub diferite forme pe suprafeţe, provocând:

înrăutăţirea schimbului de căldură;

blocarea componentelor de comandă;

reducerea secţiunilor de trecere;

agresivi, care corodează prematur componentele.

Înlăturarea impurităţilor din fluidele de lucru la bordul navelor se face prin filtrare

(valabil pentru toate) şi separare (uleiul şi combustibilul). Această operaţie este de maximă

importanţă în exploatare, ea influenţând în mod esenţial buna funcţionare şi fiabilitatea

motorului. Sistemele motorului cele mai sensibile la prezenţa impurităţilor sunt circuitul de

injecţie (pompa de injecţie şi injectorul) şi ungere (lagărele motorului), din acest motiv

exemplele prezentate se vor referi la ele.

1 Filtre

Procedeul de filtrare se aplică tuturor fluidelor şi se bazează pe principiul separării

impurităţilor în funcţie de dimensiunea lor.

În funcţie de tipul elementului filtrant, filtrele ce se întâlnesc pot fi de două tipuri:

filtre de suprafaţă (fig. 1,a); sunt cel mai des utilizate în domeniul naval, deoarece pot fi uşor regenerate şi au o durată de viaţă foarte mare;

Dispozitive de separare şi filtrare

1

Fig. 1 Fig. 2

filtre de volum (fig. 1,b); sunt puţin utilizate, întâlnindu-se doar la motoarele mici, care funcţionează cu motorină, ele reţinând particule mai fine, dar sunt neregenerabile.

În practică se întâlnesc şi filtre combinate, în mod deosebit pentru ulei, dar şi pentru

motorină, la motoarele auxiliare.

În circuitele motoarelor se găsesc uzual mai multe filtre diferite, în funcţie de fineţea

separării, dispuse în sensul descrescător al dimensiunilor particulelor reţinute. Astfel, în

circuitele secundare (alimentare, ambarcare şi transfer) se întâlnesc filtre grosiere şi medii, în

timp ce în circuitele principale se utilizează filtre fine şi foarte fine.

Fineţea filtrării în cazul filtrelor de suprafaţă se apreciază în funcţie de:

mărimea ochiului reţelei elementului de filtrare, care se numeşte fineţea absolută;

dimensiunea celor mai mici particule care au fost reţinute în procent de 85 90%

pentru o fineţe absolută dată şi care se numeşte fineţe nominală.

Această caracterizare este necesară deoarece particulele reţinute de filtre şi ochiurile

reţelei au forme neregulate, care influenţează destul de mult procesul de filtrare. Figura 2

ilustrează acest lucru, pentru un filtru care are 20 µm fineţe nominală la 35 µm fineţe

absolută.

O altă caracteristică importantă a filtrelor este debitul de fluid care străbate filtrul.

Acesta pentru filtrele de suprafaţă se poate calcula cu formula lui Darcy’s:

pAKQ , (1)

2

Fig. 3

unde K este o constantă ce depinde de permeabilitatea mediului, vâscozitatea cinematică,

A aria suprafeţei filtrante, grosimea elementului filtrant, iar p căderea de presiune.

Formula are o valabilitate restrânsă, şi este relativ exactă doar pentru cazul când filtrul este

foarte puţin murdar şi căderea de presiune este redusă, astfel încât curgerea să poată fi

considerată laminară. Odată cu scurgerea timpului datorită îngroşării stratului de particule

(creşte liniar cu timpul conform formulei 1), permeabilitatea mediului filtrant scade, astfel că

debitul se reduce odată cu trecerea timpului. Scăderea permeabilităţii totale cu trecerea

timpului poate fi scrisă:

Ttot KKK , (2)

3

unde TK reprezintă scăderea permeabilităţii cu timpul. Dacă stratul de particule se şi

comprimă, relaţia anterioară devine foarte complicată, permeabilitatea devenind dependentă

şi de căderea de presiune pe filtru.

Filtrele de suprafaţă au, în cele mai frecvente cazuri, elementul filtrant realizat din:

sisteme succesive de împletitură de sârmă de diferite forme (fig. 3,a÷f);

bandă dinţată înfăşurată pe un suport (fig. 3,g);

pachete de rondele (eventual profilate), separate de piese distanţiere (fig. 3,h).

Filtrele de volum au elementul filtrant din carton, pâslă, fire metalice sau textile

aglomerate şi materiale sinterizate.

După gradul de automatizare al operaţiei de curăţare şi supraveghere, filtrele utilizate

în sistemele navale pot fi:

filtre manuale, la care elementele filtrante sunt scoase şi curăţate de către

personalul de întreţinere, când căderea de presiune între intrarea şi ieşirea din filtru

depăşeşte o anumită limită recomandată;

filtre cu autocurăţare, la care filtrul este dotat cu dispozitiv de curăţare şi nu mai

trebuie demontat, dar comanda este dată manual;

filtre automate, care pot fi:

cu autocurăţare intermitentă;

cu autocurăţare continuă.

În continuare, se vor prezenta câte dintre filtrele cu autocurăţare, cel mai frecvent

întâlnite în practică.

Filtre automate cu autocurăţare discontinuă:

Filtrul automat tip 6.60 sau 6.61 produs de BOLL & KIRCH este utilizat pentru

filtrarea uleiului şi a combustibilului (fig. 4,a). Principul de funcţionare este ilustrat în

figura 4,b. Comanda pentru începerea descărcării este dată la intervale reglate de

timp, dacă presostatul de supraveghere a îmbâcsirii filtrului nu comandă

descărcarea mai devreme. La această comandă, motorul roteşte elementul central

de distribuţie, izolând elementul în cauză, iniţiind procesul de curăţare şi comutând

filtrarea pe elementul următor, astfel că la un moment dat doar un element al

bateriei de filtrare este inactiv. La terminarea procesului de comutare, se comandă

distribuitorul de aer, care dezobturează canalizaţia centrală de drenare şi deschide

circuitul de aer. Odată cu deschiderea canalizaţiei de drenaj, presiunea scade

brusc şi fluidul curat din interiorul elementelor de filtrare, antrenat de aerul sub

4

presiune din rezervor, provoacă o curgere inversă cu viteză ridicată (explozivă),

care realizează curăţarea suprafeţei active şi evacuarea impurităţilor. La scurt timp

după ce tot fluidul curat antrenat a parcurs în sens invers elementele filtrante, este

comandată, cu temporizarea necesară eliminării tuturor impurităţilor din filtru,

închiderea căii de drenare a reziduurilor şi a aerului sub presiune. Flotorul situat

deasupra elementelor filtrante deschide un orificiu de ventilare, permiţând fluidului

curat să umple din nou incinta şi procesul de curăţare se încheie. Dacă fluidul de

lucru este ulei, filtrul principal poate fi prevăzut cu un filtru auxiliar pentru filtrarea

reziduului obţinut, în caz contrar acesta este returnat direct în tancul de circulaţie,

de unde este preluat de către separatorul centrifugal de ulei. Filtrul separat este

prevăzut cu o cameră de acumulare, care are volumul necesar reţinerii întregii

cantităţi de reziduu rezultat la spălarea unei camere de filtrare. Din această

cameră, reziduul este antrenat în timpul spălării de aerul comprimat din camera

principală şi trecut printru-un cartuş de filtrare, uleiul filtrat fiind returnat în tancul de

circulaţie. Filtrul auxiliar este prevăzut şi el cu presostat diferenţial, care

semnalizează când cartuşul filtrant este înfundat şi trebuie înlocuit. Dacă fluidul

vehiculat este combustibil greu, se preferă drenarea acestuia într-un tanc de

reziduuri.

Fig. 4

5

Filtrul BOLL & KIRCH 6.62 prezentat în figura 5,a. Principiul de funcţionare

prezentat în figura 5,b este identic cu cel descris anterior, cu diferenţa că de

această dată sunt rotite elementele filtrante, curăţindu-se fiecare element în parte.

Filtrul se foloseşte pentru combustibil greu şi este prevăzut din construcţie cu un

filtru by-pass şi un mecanism manual de comutare.

Fig. 5

Filtre automate cu autocurăţare continuă:

Filtrul automat Moatti tip LGMS/FGMN produs de firma Alfa Laval (fig. 6,a) este

utilizat pentru filtrarea uleiului (LGMS) sau a combustibilului (FGMN). Principiul de

funcţionare este ilustrat în figura 6,b şi, pentru o secţiune dată prin filtru, poate fi

privit ca desfăşurându-se în două faze:

faza 1 cuprinde:

filtrarea; în camera principală E, aceasta se realizează în toate coloanele

elementelor de filtrare, mai puţin în una (sau mai multe, în funcţie de

dimensiuni), care se curăţă; fluidul pătrunde în filtru din circuitul exterior prin

A, trece prin fanta B din distribuitorul central C, ajunge în interiorul

elementului filtrant D, se filtrează, după care iese prin F;

6

Fig. 6

curăţarea în camera principală se realizează prin inversarea curgerii prin

coloana respectivă; fluidul curat care are presiune mai mare, pătrunde de la

exteriorul coloanei elementului filtrant în canalul K din distribuitorul centrat,

curăţind sectorul respectiv de impurităţi;

filtrarea în camera secundară L se face la fel ca în cea principală, cu

deosebirea că fluidul impurificat din canalul K al distribuitorului străbate

sectoarele active ale elementelor de filtrare M de la exterior spre interior,

pătrunde în canalul central N al distribuitorului, iar de aici, prin orificiile

superioare şi canalizaţia P, este evacuat;

faza 2, realizată după rotirea distribuitorului cu un pas, cuprinde:

filtrarea în camera principală şi camera secundară;

curăţarea în camera secundară se realizează prin curgerea inversă a

fluidului curat din camera principală E; acesta este introdus în zona

interioară a sectorului ce trebuie curăţat prin orificiul R din distribuitor.

Filtrul este acţionat de un motor hidraulic H alimentat din camera principală E

prin racordul G, pentru filtrele de ulei şi din zona P, pentru filtrele de

7

combustibil. Periodic, camera secundară se drenează de impurităţile colectate

prin racordul V.

Filtrul automat tip 6.46 produs de firma BOLL & KIRCH (fig. 7,a) pentru filtrarea

uleiului la motoare mici şi medii. Principiul de funcţionare este prezentat în figura

7,b. Turbina montată pe canalizaţia de admisie roteşte un racord care pune pe

rând interiorul tuturor elementelor de filtrare în legătură cu tubulatura de drenare a

filtrului, realizând în acest fel curgerea inversă şi curăţarea.

Fig. 7

Filtrul automat tip 6.41. produs de firma BOLL & KIRCH pentru filtrarea uleiului la

motoarele auxiliare (fig. 8,a). Principiul de funcţionare ilustrat în figura 8,b este

asemănător cu cel al tipului 6.46, doar că acţionarea racordului de drenare se face

cu un motor hidraulic şi este prevăzut şi cu un filtru secundar pentru tratarea

uleiului rezultat la curăţare.

8

Fig. 8

2. Separatoare centrifugale

Separarea centrifugală se aplică combustibilului şi uleiului utilizate în motoarele navale

pentru reducerea cantităţii de impurităţi şi apă. Combustibilii, în mod deosebit cei grei, ca şi

lubrifianţii utilizaţi în domeniul naval au un conţinut ridicat de apă şi impurităţi, densitatea lor

fiind apropiată de cea a apei, motiv pentru care separarea gravitaţională se face foarte lent,

împiedicată fiind şi de mişcările navei. Din acest motiv, pentru creşterea eficienţei procesului

de separare, pe lângă decantare (separarea gravitaţională) se aplică obligatoriu şi separarea

centrifugală.

Funcţionarea separatorului centrifugal se bazează pe separarea particulelor în funcţie

de masa lor specifică, într-un câmp centrifugal de forţe.

Principial, separatorul seamănă cu un bazin de decantare (fig. 9,a) cu deversoare

multiple (vas florentin), rotit cu 90° şi antrenat în mişcare de rotaţie. Schema de principiu a

separatorului centrifugal este prezentată în figura 9,b.

Descrierea procesului de separare centrifugală ce se desfăşoară între două discuri se

face pe baza schemei din figura 9,c, în care sau notat cu A1, B1 muchiile exterioare a

discurilor şi cu A2, B2 cele interioare. Se consideră cazul cel mai defavorabil, când particula

9

pătrunde între cele două discuri prin punctul B1. În interiorul spaţiului dintre cele două discuri,

particula se deplasează cu o viteză pv , rezultată din compunerea vitezei w, paralelă cu

discurile, dată de debitul de fluid ce alimentează separatorul şi a vitezei v, dată de acţiunea

forţei centrifuge, care este dependentă de masa particulei.

Fig. 9

Traiectoria rezultantă este cea trasată cu linie punctată. Odată ajunsă pe suprafaţa

interioară a discului superior, viteza w (în stratul din apropierea pereţilor viteza de curgere

tinde la zero) se anulează şi, sub acţiunea forţei centrifuge, particula se deplasează spre

periferia discului. În concluzie, se separă doar acele particule care ajung pe suprafaţa

discului superior înainte de depăşirea muchiei interioare. Aşa cum rezultă din cele

prezentate, separarea este puternic influenţată de:

regimul de curgere, caracterizat de:

debitul de fluid vehiculat;

vâscozitatea fluidului;

secţiunea de trecere (distanţa între discuri);

lungimea traseului de curgere;

mărimea forţei centrifuge dată de:

turaţia separatorului;

masa particulei;

razele discurilor.

Pentru asigurarea unei eficienţe sporite a procesului, separarea se face în două etape

distincte: purificare şi clarificare.

10

Fig. 10

Purificarea este operaţia ce constă în separarea integrală a apei şi grosieră a

impurităţilor. Separatorul purificator (fig. 10,a), spre deosebire de cel clarificator, are un circuit

separat de eliminare continuă a apei rezultate în urma procesului de separare. Pe acest

circuit, pentru menţinerea unei interfeţe de separare corect poziţionate în raport cu discurile,

se dispune un disc gravitaţional care joacă rolul unui diafragme regulatoare de debit,

alegerea acestuia funcţie de densitatea fluidului separat fiind o importantă problemă de

exploatare.

Clarificarea este operaţia de separare fină a impurităţilor şi a urmelor de apă.

Separatorul clarificator (fig. 10, b) este identic constructiv cu cel purificator, cu deosebirea că

circuitul de separare al apei este blocat de un disc montat în locul celui gravitaţional, apa

separată fiind eliminată odată cu impurităţile.

Stabilirea poziţionării corecte a suprafeţei de separaţie este o problemă esenţială

pentru funcţionarea separatoarelor. Pentru o bună funcţionare, aceasta trebuie să se

găsească între muchile exterioare ale pachetului de discuri şi a discului superior, astfel:

11

poziţionarea acesteia în interiorul pachetului de discuri (fig. 11,a) duce la reducerea

eficientei separării prin reducerea lungimii de curgere şi la creşterea cantităţii de

apă în fluidul separat;

poziţionarea acesteia în exteriorul discului superior (fig. 11,b) duce la apariţia

fluidului separat în tubulatura de evacuare a apei la purificatoare.

Calitatea separării (poziţia interfeţei de separare) este influenţată de o multitudine de

factori, dintre care cei mai importanţi sunt:

densitatea fluidului, care este şi cel mai important, în funcţie de acesta apărând şi

unele limitări;

prezenţa unui disc gravitaţional adecvat la cele purificatoare, ales funcţie de

densitatea fluidului separat, contribuie la reducerea sensibilităţii poziţiei interfeţei la

acţiunea diverşilor factori perturbatori;

debitul de fluid, care, cu cât este mai mare, reduce calitatea separării;

vâscozitatea fluidului, reglată prin temperatură, pentru un fluid dat, influenţează

regimul de curgere, creşterea acesteia reducând calitatea separării.

În figura 12 se prezintă un grafic, care ilustrează dependenţa sensibilităţii poziţiei

interfeţei şi a capacităţii de stabilizare a discului gravitaţional în funcţie de densitatea fluidului

(combustibilii cu densitate ridicată sunt cei grei reziduali şi conţin cantităţi importante de

impurităţi mecanice şi apă, lucruri presupuse cunoscute), stabilind totodată şi domeniul de

funcţionare al separatoarelor purificatoare clasice.

Fig. 11 Fig, 12

12

Astfel, apare ca necesară utilizarea celui de al doilea separator, clarificator, montat în

serie cu cel purificator, pentru a putea obţine parametrii de calitate ceruţi fluidului separat sau

limitarea densităţii maxime la 991 Kg/m3 la 15°C, valoare maximă acceptabilă pentru

purificare, optimul fiind situat în jurul valorii de 960 Kg/m3 la 15°C. Utilizarea în ultima

perioadă a combustibililor grei reziduali cu densităţi superioare, a impus apariţia noilor

generaţii de separatoare, echipate cu sisteme ALCAP produse de Alfa Laval sau Hydens,

produse de firma Mitsubishi, capabile să realizeze separarea combustibililor grei cu densităţi

de până la 1010 Kg/m3 la 15°C într-o singură treaptă.

Reglarea interfeţei de separare poate fi făcută cu ajutorul discului gravitaţional astfel:

deplasarea spre interior se poate realiza micşorând diametrul discului gravitaţional;

deplasarea interfeţei spre exterior se realizează mărind diametrul discului.

O separare de calitate se poate realiza prin alegerea unui diametru corespunzător al

discului gravitaţional în funcţie de caracteristicile combustibilului ce urmează a fi separat şi de

temperatura de separare, fiecare agregat de separare fiind livrat cu un set de discuri

gravitaţionale, având aceeaşi valoare a diametrului exterior şi valori diferite ale diametrului

interior, marcate prin ştanţare pe fiecare disc în parte.

Determinarea valorii corecte a diametrului interior al discului gravitaţional se poate

face analitic, cu ajutorul tabelelor, utilizând diagrame sau prin încercări succesive.

Determinarea analitică se face

considerând cele două forţe care acţionează

asupra interfeţei, forţa centrifugală datorită

masei de fluid Ff şi forţa centrifugă datorată

masei de apă Fa (fig. 13,a), în echilibru.

Ecuaţia de echilibru a celor două forţe pe

suprafaţa laterală a cilindrului de separare

este Ff =Fa fiind valabilă şi pentru zona

discului gravitaţional (fig. 13,b), datorită

faptului că în interiorul fluidelor

incompresibile presiunea este aceeaşi în

toată masa fluidului (principiul vaselor

comunicante):

Fig. 13

13

2222

2)(

4

fs

ufsffmff

ddhddRmF (3)

2222

2)(

4

asaasaamaa

ddhddRmF . (4)

Din egalitatea celor două forţe rezultă, după simplificări:

2)(

42)( 2222 as

aasa

fs

ffsf

ddhdd

ddhdd (5)

Deoarece ds > da , ds > du , df da, se poate considera cu o bună aproximaţie:

asfs dddd (6)

De asemenea, se poate considera hf = ha, deci relaţia 5 devine:

)()(2222

faafsf dddd (7)

Explicitând valoarea lui da din relaţia 7, se obţine:

)(222

fs

a

f

sa dddd . (8)

Cu ajutorul formulei anterioare, se poate determina diametrul discului gravitaţional

cunoscând parametrii constructivi ai separatorului (df ; ds) şi ai apei la temperatura de

separaţie. Având în vedere că temperatura optimă de separaţie este cuprinsă între 40°C şi

98°C se poate considera a=constant; densitatea fluidului (ulei sau combustibilului) se

calculează cu ajutorul formulei:

)15(1

015

tt , (9)

14

239

Exploatarea, repararea şi întreţinerea motoarelor navale– Curs şi aplicaţii

unde t este temperatura în °C, un coeficient dependent de 015-densitatea fluidului la

15°C, ambele date în tabele, existente la bordul navei.

Determinarea discului gravitaţional cu ajutorul diagramelor furnizate de firmele

constructoare este cea mai simplă şi rapidă metodă. Alegerea discului se face în funcţie de

greutatea specifică a fluidului la temperatura de 15°C. În cele ce urmează este prezentat un

exemplu de utilizarea a diagramei (fig. 14) oferite de firma Alfa Laval, unul dintre cei mai

cunoscuţi producători de separatoare.

Utilizarea acestei diagrame este foarte simplă şi poate fi prezentată prin două

exemple:

Se cunosc: ulei = 0.87 la 15°C; tsep = 130°F (55°C). Se introduc în diagrame cele două

date cunoscute şi, la intersecţia liniilor punctate, se obţine un punct. Acest punct cade

în zona marcată 109. Acest lucru înseamnă că trebuie să se folosească discul marcat

cu 109.

Fig. 14

15

Se cunosc: ulei = 0.895 la 35°C; tsep = 158°F (70°C). Modul de lucru în acest caz se

poate observa tot în figura 14, urmărind săgeţile de pe liniile întrerupte. În această

situaţie, trebuie folosit un alt disc şi anume cel ştanţat cu 101.

Selectarea prin încercări succesive. Deoarece în practică, în condiţiile de la bordul

navei, nu se poate determina exact greutatea specifică a amestecului de apă, ulei sau

combustibil, sedimente, necunoscând nici proporţia componentelor din amestec şi nici

greutatea lor specifică, se recurge la metoda încercărilor succesive. Prin această metodă se

fac teste de separare folosind dimensiuni din ce în ce mai mari ale discului gravitaţional,

până ce apare ulei sau combustibil în racordul de evacuare a reziduurilor. În acel moment,

separarea se opreşte şi se revine la discul anterior. Evident, în cursul acestor teste toţi ceilalţi

parametri care influenţează procesul de separare (temperatura amestecului, temperatura

apei de spălare, cantitatea apei de spălare) trebuie menţinuţi constanţi, pentru a nu influenţa

rezultatele. Această metodă pare a fi cea mai bună, deoarece reuşeşte să ţină seama de toţi

factorii aleatori care apar în procesul separării, dar este dificil de aplicat, fiind necesare

montări şi demontări repetate ale discului gravitaţional.

Stabilirea temperaturii de separare, celălalt parametru important al procesului de

separare, se face utilizând tabele furnizate de firma producătoare, care, în funcţie de o

vâscozitatea de referinţă sau de alte caracteristici, furnizează valoarea temperaturii

recomandate de separare, care, de regulă, se situează între 40 şi 98°C, corespunzătoare

vâscozităţilor extreme înregistrate pentru motorină şi combustibili grei reziduali.

Frecvent, în exploatarea curentă se utilizează temperaturi de separare de:

85-90 °C pentru ulei;

95-98°C pentru combustibil greu.

Creşterea temperaturii de separare influenţează favorabil procesul de separare, dar

depăşirea anumitor valori poate duce la volatilizarea fracţiunilor uşoare existente în

combustibil şi evaporarea apei.

Clasificarea separatoarelor centrifugale se poate face în funcţie de:

modul de eliminare al apei în:

separatoare purificatoare;

separatoare clarificatoare;

modul eliminare al impurităţilor colectate:

separatoare cu autodescărcare;

separatoare cu descărcare manuală.

16

În continuare, se va prezenta un separator Alfa Laval tip MAPX (fig. 15) cu

autodescărcare, care, în prezent, este unul dintre tipurile cele mai răspândite.

Funcţionarea separatorului este explicată în baza diagramelor din figurile 10 şi 15,

considerând că separă combustibil greu.

Funcţionarea ca purificator, presupune pornirea separatorului şi aducerea lui la turaţia

de regim, după care tamburul de separare este umplut cu apă. Această cantitate de apă

introdusă la începutul separării este necesară, deoarece funcţionarea corectă a separatorului

în procesul de purificare necesită existenţa unui lichid de etanşare în spaţiul de reziduuri

înainte de admiterea uleiului de tratat; dacă nu s-ar introduce apă în interiorul cupei, uleiul

admis ar fi refulat, în exterior, prin spaţiile prevăzute pentru evacuarea apei murdare. După

ce tamburul s-a umplut cu apă, preferabil deaceeaşi temperatură cu cea a combustibilului,

se începe introducerea combustibilului pe la partea superioară a tamburului. Acesta dislocă o

cantitate de apă din cupă, până când se stabileşte un anumit nivel şi o anumită zonă de

separaţie între apă şi combustibil. S-a arătat că această zonă este verticală, iar poziţia ei faţă

de axa de rotaţie este dată de raportul greutăţilor specifice al lichidelor prezentate în tambur.

Este esenţial pentru procesul de separare ca această zonă să fie corect poziţionată. Forţa

centrifugă divide amestecul într-o componentă uşoară, purificată, care se mişcă de-a lungul

suprafeţelor superioare ale discurilor spre centru şi o componentă grea (apă şi sedimente),

care curge spre exterior, de-a lungul suprafeţei inferioare a discurilor. Suprafaţa lor bine

şlefuită permite reziduurilor solide să se mişte uşor către spaţiul de colectare a reziduurilor.

Această mişcare produce simultan şi o autocurăţire a discurilor. Combustibilul purificat şi apa

separată sunt descărcate sub presiune datorită prezenţei discurilor duble care acţionează ca

nişte pompe, în mod continuu, în tancurile aferente. Reziduurile solide rămân în spaţiul de

reziduuri al cupei, sub forma unor depuneri pe pereţii verticali ai acesteia. În procesul de

purificare, este recomandat adaosul de apă curată, la aceeaşi temperatură cu cea a

combustibilului. Prin adaosul de apă, particulele uşoare, precum şi urmele acide foarte

dăunătoare, sunt spălate şi evacuate din separator, odată cu apa murdară. Acest mod de

lucru, permite o mărire a intervalului de timp între două spălări, precum şi reducerea riscului

de coroziune.

17

Fig. 15

18

Funcţionarea separatorului drept clarificator se deosebeşte de cea anterioară prin

faptul că majoritatea impurităţilor ce trebuiesc separate sunt solide. În acest scop se

foloseşte acelaşi tambur şi acelaşi set de discuri ca la purificare. Singura deosebire este

aceea că la partea superioară a tamburului se montează un inel de închidere care închide

orificiul de evacuare a apei; de asemenea, nu mai este necesară introducerea apei de

etanşare a tamburului la începutul operaţiunii de separare. În rest, procesul de clarificare

decurge în mod identic cu cel de purificare, reziduurile solide fiind adunate în spaţiul de

reziduuri, iar combustibilul clarificat fiind refulat în exterior.

Descărcarea separatorului şi repunerea sa în funcţiune este realizată de o unitate de

comandă funcţie de un program de timp prestabilit. Operaţiunea se execută fără oprirea

motorului electric de acţionare şi este posibilă datorită construcţiei speciale a tamburului care

are cupa inferioară a camerei de separare mobilă. Menţinerea ei în poziţia închis se

realizează cu ajutorul unei perne de apă menţinută sub presiune de forţa centrifugă.

Când se iniţiază procesul de descărcare automatul de comandă execută următoarele

operaţiuni:

întrerupe alimentarea cu combustibil;

introduce o cantitate prestabilită de apă pentru a evacua combustibilul existent în

cupă;

deschide circuitul apei de comandă care înlătură perna de apă, aceasta drenându-

se şi, sub acţiunea presiunii din interior create de forţa centrifugă, cupa inferioară

se deplasează în jos, deschide orificiile de golire şi permite expulzarea reziduurilor

şi a apei;

închide apa de comandă, care permite refacerea pernei de apa sub cupa inferioară

care se ridică şi închide spaţiul de separare;

introduce apă în tambur pentru refacerea etanşării (doar la purificare);

deschide circuitul de admisie a combustibilului în separator şi procesul de separare

se reia.

Buna funcţionare a separatorului, aşa cum s-a prezentat anterior, este condiţionată de

asigurarea unui de bit de alimentare şi a unei temperaturi de separare cât mai constante pe

întreaga durată a procesului de separare. Pentru aceasta, separatorul se montează într-un

circuit complex comandat de un sistem de automatizare, care trebuie să asigure o constanţă

a debitului reglat în limita a 1% şi a temperaturii de separare de 2°C. Schema unui astfel de

sistem, recomandat de firma Alfa Laval, este prezentată în figura 16.

19

Fig. 16

3 Cerinţe şi condiţii de funcţionare impuse filtrelor şi separatoarelor

Atât filtrele cât şi separatoarele centrifugale trebuie să asigure calitatea fluidelor de

lucru vehiculate în motor, funcţia lor de bază fiind aceea de a înlătura impurităţile şi apa din

ulei şi combustibil, cu scopul de proteja componentele sensibile ale motorului împotriva

blocării şi uzurii abrazive. Pentru aceasta, ele trebuie să asigure anumite cerinţe impuse de

constructorii de motoare şi societăţile de clasificare.

Separatoarele fac parte din sistemele de tratare primară a combustibilului şi a uleiului

şi sunt introduse în circuite separate, denumite circuite de separare. Ele realizează şi filtrarea

grosieră a fluidelor vehiculate, însă nu pot să suplinească în nici un caz filtrele finale din

circuitele motorului.

Separatoarele trebuie să asigure filtrarea particulelor mai mari de 40 20 µm şi să

reducă conţinutul de apă la valori de sub 0.2%.

La bordul navelor trebuie să existe minim două separatoare de combustibil greu, unul

în funcţiune şi celălalt de rezervă. De regulă, se utilizează unul purificator şi celălalt

clarificator, care să poată funcţiona independent sau cuplate în serie sau paralel, în funcţie

20

Întrţinerea, repararea şi diagnosticarea stării tehnice

de necesităţi. Nu se acceptă, indiferent de tipul separatorului, numai un singur separator de

combustibil greu. De asemenea, nu este permisă utilizarea combustibilului greu neseparat,

cel puţin într-o singură treaptă, care este preferabil să fie de clarificare.

Pentru combustibil uşor trebuie să existe minim un separator, care trebuie să

funcţioneze ca separator clarificator.

Circuitul de separare este situat între tancul de decantare şi cel de consum.

Pentru ulei, este necesar să existe minim câte un separator pentru motorul principal şi

unul pentru motoarele auxiliarele.

Filtrele se montează în circuitele hidraulice pe aspiraţia tuturor pompelor, înaintea

componentelor sensibile la prezenţa impurităţilor şi înaintea intrării în motor, în circuitul de

alimentare cu combustibil şi în cel de ungere.

Filtrele montate la intrarea în motoare este obligatoriu să fie dublate, indiferent de tipul

lor, pentru a putea fi curăţate în funcţionare şi ca măsură de siguranţă. Este interzisă

funcţionarea motoarelor fără filtre, chiar şi pentru o scurtă perioadă de timp.

Filtrele montate pe aspiraţiile pompelor trebuie să asigure o fineţe nominală de:

30 60 µm pentru pompele centrifuge;

10 20 µm pentru sistemele de alimentare cu combustibil greu a motoarelor

principale şi pentru pompele volumice;

5 10 µm pentru sistemele de ungere ale motoarelor principale;

2 5 µm pentru instalaţiile de ungere ale motoarelor semirapide;

0.5 1 µm pentru sistemele de injecţie ale motoarelor auxiliare care funcţionează cu

motorină, toate aceste în condiţiile asigurării unei căderi de presiune de 0.2 0.5

bar.

În cazul sistemelor de ungere ale motoarelor, în plus faţă de sistemul principal de

filtrare, alcătuit dintr-un filtru principal şi unul by-pass (montat în paralel), mai există un filtru

simplu cu by-pass sau unul dublu montat în serie cu primele, cu rol de indicare a bunei

funcţionări a filtrului principal.

Toate filtrele din sistemele motorului sunt prevăzute cu sisteme de supraveghere

directă şi automată. Astfel, pe fiecare filtru există obligatoriu manometre la intrarea şi ieşirea

din filtru, presostate diferenţiale pentru semnalizarea îmbâcsirii filtrelor şi pentru acţionarea

sistemelor de automatizare, care, de la caz la caz, pot să comute pe sistemul de rezervă aflat

pe stand-by sau să oprească funcţionarea motorului.

21

Fig. 17

Menţinerea funcţionării filtrelor la parametrii ceruţi este o problemă de maximă

importanţă pentru personalul de deservire de la bordul navelor, buna întreţinere a acestora

contribuind esenţial la buna funcţionare a motorului şi la creşterea fiabilităţii şi duratei de

viaţă a acestuia. Din acest motiv, creşterea performantelor şi a gradului de automatizare şi

siguranţă a sistemelor de filtrare este o preocupare majoră a tuturor celor interesaţi de

proiectarea şi întreţinerea motoarelor.

În continuare, se vor prezenta succint câteva dinte cele mai frecvent întâlnite soluţii de

sisteme de alimentare şi ungere echipate cu diverse sisteme de filtrare.

Soluţiile pentru sistemele de alimentare cu combustibil sunt prezentate figurile 17, 18,

20.

Fig. 18

22

În figura 17 este prezentat un sistem de alimentare cu combustibil alcătuit din două

separatoare FOPX cu sistem ALCAP în subsistemul de separare, din care doar unul unul

funcţionează, celălalt fiind de rezervă. Cele două separatoare pot lucra în caz de necesitate

şi în paralel, când, datorită reducerii debitului, performanţele separatoarelor se îmbunătăţesc.

Acest tip de separatoare lucrează adaptiv pe post de purificator sau clarificator în funcţie de

cantitatea de apă din combustibil şi reuşeşte să separe combustibili cu densitate ridicată într-

o singură fază, nefiind nevoie de cuplarea a două separatoare în serie. În circuitul de

alimentare este montat un filtru automat Moatti poziţionat după tancul amestecător şi

incălzitoarele finale în circuitul de recirculare, în această poziţie filtrul fiind puternic solicitat

atât termic, cât şi datorită cantităţii sporite de combustibil ce îl străbate (mai mare decât

consumul motorului datorită recirculării).

Figurile 18 şi 19 prezintă două variante de montare a filtrelor automate BOLL & KIRK tip

6.61:

Fig. 19

în circuitul de separare, când separatoarele sunt de tip clasic purificator-clarificator

(fig. 18), iar filtrul este cuplat în serie cu un detector de apă, care funcţionează ca

indicator al calităţii separării, în mod deosebit la operarea cu combustibili cu

densitate ridicată;

23

în circuitul de alimentare, când sunt utilizate separatoare ce au implementat

sistemul ALCAP, dar, de această dată, între tancul de consum şi cel amestecător,

variantă mai avantajoasă comparativ cu cea din figura 17.

În ambele cazuri este însă necesar

să se monteze un filtru dublu indicator

înainte de intrarea în motor.

Soluţii pentru sistemul de ungere

sunt date în figura 20 şi 21.

Figura 20 prezintă două variante de

montaj ale filtrului automat tip 6.46 produs

de BOLL & KIRCH ca filtru indicator (fig.

20,a), montaj specific motoarelor

principale semirapide şi ca filtru principal

la motoarele auxiliare.

Figura 21 prezintă un sistem de

ungere specific motoarelor principale mari

cu un filtru automat Moatti LGMS.

Fig. 20

Fig. 21

24