Università degli studi di Napoli Federico II

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1 Università degli studi di Napoli Federico II Dipartimento di Ingegneria Navale CONFITARMA Giovani gruppo Green Economy Attività di tirocinio Studio di fattibilità Refitting M/N Acciarello Dott. Andrea De Leonardis Dott.ssa Mariangela Trocini Dott. Guido Rotondo

2 Indice Premessa... 3 Motorizzazioni presenti sul mercato.5 Il gas come combustibile... 7 Stivaggio del gas a bordo.11 Posizionamento tank 15 Nave di riferimento Profilo di missione...19 Spazi di bordo e sistema di costruzione Motorizzazione Rimotorizzazione 26 Motori Primi Calcolo del consumo specifico.28 Posizionamento a bordo...29 LNG Storage Tank Posizionamento a bordo...32 Autonomia 33 Dimensionamento paratia di compartimentazione locale gas tank..35 Generatori

3 Conclusioni..45 Bunkeraggio.45 Riduzione delle Emissioni 47 Stabilità.49 Safety 55 Considerazioni Economiche.59 Bibliografia / Sitografia Allegati Allegato I: Normative vigenti Allegato A : Piano Generale motorizzazione attuale Allegato B:Piano Generale nuova motorizzazione Allegato C: Piano delle Capacità configurazione attuale Allegato D: Piano delle Capacità configurazione modificata Allegato E: Sezione Generale Maestra Allegato F: Paratia di compartimentazione locale Gas Tank 2

4 Premessa A seguito delle sempre più restrittive norme antinquinamento emesse dall IMO (MARPOL ANNEX VI), l uso del gas naturale (LNG) come combustibile, permette una notevole riduzione delle emissioni inquinanti, che in percentuali si traduce in: - 99% di So x ; - 90% di No x ; - 20% di Co 2 ; - 99% di particolato. L uso del gas come combustibile risale già alla fine degli anni 80 a bordo delle metaniere dove, ancora oggi, si sfrutta l evaporazione naturale del gas per la propulsione. 3

5 Attualmente esistono molti modi per bruciare il gas, dal Boil-off al Dual Fuel e, applicazioni più recenti, hanno visto motori DF più avanzati, ma anche, motori full gas. A seconda delle esigenze del singolo caso, ovviamente, si adotta la motorizzazione più appropriata. L obbiettivo del lavoro è, quindi, uno studio di fattibilità riguardante la conversione del traghetto Acciarello, operante nello stretto di Messina. Nel caso particolare, la scelta è ricaduta sulla motorizzazione full gas a fronte di quella dual fuel per vari motivi: - la tratta che deve compiere il traghetto è troppo breve per operare lo switch tra nafta e metano ogni volta che si entra in porto; - esperienze già condotte nel nord Europa hanno dimostrato che questo tipo di motorizzazione si adatta bene ad un tipo di nave che opera in condizioni simili a quella in oggetto. Nella stesura del progetto ci si è attenuti alle regole di costruzione emanate dal registro navale norvegese in quanto è l unico che, per ora, ha già seguito la costruzione delle navi propulse a gas, attualmente operanti nei fiordi. Il Det Norske Veritas ha sostanzialmente ampliato le voci già presenti dell IGC code dell International Maritime Organization in attesa che esca anche il nuovo e specifico IGF code (International Guidelines for the Costruction and the Equipment of gas fuelled Ship) di cui ora è noto solo il draft. Per tutti questi motivi ancora le norme sono in fase di deroga di conseguenza, per alcune soluzioni presentate, non è chiara l effettiva fattibilità in campo regolamentare; ciò ha fatto sì che le si annoverassero nel lavoro ma non si prendessero in considerazione ai fini del progetto stesso. 4

6 Motorizzazioni attualmente presenti sul mercato La tecnologia fino ad ora sviluppata ha portato alla realizzazione di tre tipi di motori: - Gas-Diesel : il funzionamento avviene mediante una miscelazione di gasolio e gas, in percentuale variabile, o solo gasolio. Il ciclo di riferimento è quello Diesel con l immissione del gas ad alta pressione. - Dual-Fuel : il funzionamento a gas (gas mode) avviene con l 1% di MGO e il restante di gas; il quale può essere alternato col funzionamento a gasolio (diesel mode). Lo switch tra le due modalità avviene per esigenze diverse, quali carico al motore, procedure operative, reperibilità di gas. L immissione del gas avviene a bassa pressione. - Spark Ignition Gas : L unico combustibile è il gas, la combustione della miscela di gas ed aria avviene in un ciclo Otto, innescata da una scintilla. L immissione del gas avviene a bassa pressione. L attenzione delle maggiori case costruttrici di motori si è ramificata vedendo la MAN e la WARTSILA maggiormente concentrate sull implementazione dei motori Dual-Fuel e dei relativi Gas-pack, a fronte della ROLLS ROYCE che, invece, ha promosso i suoi motori full gas. Nello specifico, le sostanziali differenze nell utilizzo di un motore DF e un motore full gas sono che : - Nell uso a bordo di un motore DF bisogna considerare che tale sistema implica la presenza di una doppia alimentazione, quindi, doppi serbatoi e doppio piping per l adduzione dei fluidi al motore nonché doppi sistemi che assolvono questi compiti. In generale il sistema risulta più complesso nella sua gestione, a causa anche delle procedure di sicurezza richieste. Queste ultime prevedono l utilizzo del gas solo nel funzionamento sotto carico, mentre nella fase transitoria, si può utilizzare solo gasolio. Il passaggio tra le due modalità deve essere immediato, cosa che richiede una particolare gestione. 5

7 - Nell uso a bordo di un motore full gas, invece, gli impianti sono completamente dedicati all utilizzo del gas, questo risulta un enorme semplificazione, poiché si elimina la presenza di compressori e pompe, sostituiti da vaporizzatore e riscaldatore. La nave, per questioni di sicurezza, deve mantenere un backup del 40% circa diesel (i generatori diesel devono essere in grado di propellere la nave in caso di avaria dell impianto a gas). A detta della casa costruttrice, la manutenzione risulta ridotta, poiché il gas è un combustibile più pulito rispetto all HFO (Heavy Fuel Oil) ed anche gli intervalli di sostituzione del lubrificante risultano più lunghi. 6

8 Il Gas come combustibile Una delle strategie più promettenti per il controllo delle emissioni atmosferiche che si originano per effetto della combustione di gas, basilari per la produzione di calore, che generano inquinanti quali NO x, SO x, CO ed idrocarburi composti, è rappresentato da combustibili a basso tenore di zolfo. La combustione solitamente è alimentata da diverse tipologie di combustibile: olio combustibile: la famiglia degli oli combustibili comprende distillati pesanti o residui della distillazione o di altre operazioni di raffineria, classificati in base alla loro viscosità e al contenuto di zolfo. Il potere calorifico medio è kcal/kg; gasolio: derivato dalla distillazione primaria del petrolio greggio che contiene diverse classi di idrocarburi come paraffine, aromatici e neftenici in proporzioni che variano da gasolio a gasolio. La sua principale caratteristica è l elevato potere calorifico il cui valore medio è di kcal/kg; gas naturale o metano: è una miscela gassosa composta da idrocarburi, prevalentemente metano ed in minore quantità etano, propano ed idrocarburi superiori. Nella miscela possono essere presenti gas inerti quali l azoto e l anidride carbonica. E il più semplice degli idrocarburi, la sua formula chimica è CH 4. Nella miscela può essere anche presente lo zolfo come solfuro di idrogeno, uno dei principali contaminanti di questa tipologia di combustibile che, però, viene rimosso prima dell utilizzo. Il potere calorifico medio del metano è di kcal/kg. L emissione di particolato risulta più elevata negli impianti che fanno uso di olio combustibile seguiti da quelli che impiegano gasolio ed infine da quelli che utilizzano il gas naturale (l entità dell emissione decresce al diminuire del peso specifico del combustibile). Ovviamente, a seconda del combustibile impiegato, variano le emissioni rilasciate dalla combustione. In riferimento specifico alle emissioni di ossidi di zolfo, esse si generano esclusivamente a partire da combustibili che contengono tale elemento, e, in funzione del contenuto specifico di zolfo nel combustibile, la concentrazione di SO x emessa sarà più o meno elevata. 7

9 Il metano è il principale componente del gas naturale, ed è un eccellente combustibile poiché produce il maggior quantitativo di calore per massa unitaria. Bruciando una molecola di metano in presenza di ossigeno si forma una molecola di CO 2 (anidride carbonica), due molecole di H 2 O (acqua) liberandosi una quantità di calore: CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O Le emissioni della combustione non contengono residui carboniosi, benzene e polveri ultrasottili PM10, a differenza di benzine e gasolio, in particolar modo è da sottolineare che non produce biossido di zolfo, altamente inquinante. A parità di calore prodotto, il gas naturale sviluppa soltanto anidride carbonica e ossidi di azoto, ma in misura molto inferiore al carbone e al petrolio e con effetti nettamente meno dannosi sull ambiente: in termini di CO 2 : - 25 % in meno rispetto alla benzina; - 16 % in meno rispetto al Gpl; - 30 % in meno rispetto al diesel; - 70 % in meno rispetto al carbone; in termini di ozono: - 80 % in meno rispetto alla benzina; - 50 % in meno rispetto al gasolio e al Gpl. Tra tutti i combustibili fossili, il metano è sicuramente il più "ecologico". Il numero d'ottani superiore a 120, (molto più alto di quello della benzina) è indice del fatto che può avere rapporti di compressione molto elevati senza dover ricorrere all'uso d'antidetonanti, e, su motori dedicati (studiati e concepiti per l'uso con questo carburante), il rendimento, in termini di potenza e prestazioni, è superiore a quello della benzina. La combustione, in camera di scoppio è completa e la resa termica è ottima, quindi non presenta residui, riducendo di molto l'usura delle parti in movimento del motore: pistoni, cilindri, bielle e alberi, allungando così di molto la vita media dei motori; inoltre mantiene efficiente più a lungo l'olio motore e i filtri olio, allungando gli intervalli tra una manutenzione e l'altra, con conseguente, ulteriore risparmio di denaro. 8

10 Il metano, per composizione chimica, è ricco d'idrogeno e non contiene benzene, piombo, e composti di zolfo, è quindi rispettoso dell'ecosistema. Oltre agli aspetti legati alla combustione, il ricorso a gas naturale in sostituzione a combustibili quali olio combustibile e gasolio determina ulteriori vantaggi ambientali in quanto il trattamento che ne rende possibile l impiego consiste semplicemente in operazioni di disidratazione e purificazione e non richiede alcuna trasformazione, come invece accade nel caso dei derivati del petrolio che sono sottoposti a distillazione. Per le considerazioni sopra scritte è noto che il gas naturale vanta un indiscusso vantaggio ambientale rispetto alle altre fonti fossili ed è perciò destinato a svolgere un ruolo fondamentale nella transizione verso un bilancio energetico maggiormente sostenibile. Le applicazioni tecniche mostrano la possibilità di trovare il gas naturale in forma compressa ed in forma liquida: Gas Naturale Compresso (CNG) viene utilizzato per autotrazione e distribuito a circa 220 bar in veicoli dotati di appositi sistemi di trasporto e stoccaggio (bombole). Inizialmente ebbe una notevole diffusione in Italia negli anni 30, per sopperire alla mancanza di petrolio nazionale. Oggi viene promosso in tutto il mondo come combustibile ecologico da utilizzarsi preferibilmente in aree urbane particolarmente inquinate. Oltre all Italia, sono da annoverare fra i paesi a più alta concentrazione di veicoli a CNG l Argentina e la Nuova Zelanda. Gas naturale liquefatto (LNG) costituito prevalentemente da metano liquefatto per raffreddamento a -161 C, a pressione atmosferica, allo scopo di renderlo idoneo al trasporto mediante apposite navi cisterna oppure allo stoccaggio. Per essere utilizzato, il prodotto liquido deve essere poi riconvertito allo stato gassoso in particolari impianti di rigassificazione e portato alla pressione di esercizio dei gasdotti. In Italia, dove sono già in servizio un rigassificatore a Panigaglia, presso La Spezia (3,5 Gmc) ed uno nell offshore veneto (al largo di Rovigo, da 8 Gmc) hanno concluso il loro iter autorizzativo i progetti relativi a Porto Empedocle, a Gioia Tauro e all off shore di Livorno. La densità del Gas Naturale Liquefatto è superiore di circa 600 volte a quella del gas naturale a pressione atmosferica e a temperatura ambiente. In altri termini la tecnologia di liquefazione riduce il volume specifico del gas di circa 600 volte, consentendone a costi competitivi lo stoccaggio e il trasporto in appositi serbatoi criogenici. 9

11 Nello specifico, per ottenere la liquefazione del metano, si ricorre a tre stadi successivi di raffreddamento, utilizzando come liquidi refrigeranti idrocarburi sempre più volatili. Nel primo stadio il raffreddamento è effettuato con propano (che bolle a 37 C), il quale è poi inviato a un turbocompressore che, dopo averlo liquefatto, lo rinvia in ciclo. In questo stadio, dal gas naturale si separa per prima l'acqua, a 0 C, e poi via via si separano come condensati gli idrocarburi più pesanti. Il secondo stadio, simile al primo, utilizza come mezzo refrigerante a 100 C l'etilene. Infine nel terzo stadio si raggiungono i 161 C (temperatura di liquefazione del metano) utilizzando il metano stesso come refrigerante. In conclusione si sottolinea che il metano non è strettamente una fonte esauribile come il petrolio, in quanto si può produrre industrialmente da idrogeno e anidride carbonica, si ottiene anche per fermentazione anaerobica di scarti vegetali e reflui zootecnici. Si può quindi sostenere che il metano sia, in qualche modo, una fonte rinnovabile. 10

12 Stivaggio del gas a bordo Tutte le navi progettate per il trasporto di gas liquefatti devono rispettare tassativamente le prescrizioni dell International Code for the Construction and the Equipment of Ship Carrying Liquefied Gases (IGC code), codice per il trasporto del gas realizzato dall IMO, che tratta lo stivaggio a bordo in totale sicurezza del gas. A tal proposito l IGC code offre più tipologie di serbatoi utilizzabili per ospitare il gas: Serbatoi integrati I serbatoi integrati costituiscono una parte strutturale dello scafo della nave e sono influenzati nello stesso modo e con gli stessi carichi che stressano la struttura adiacente dello scafo. In tali serbatoi la pressione di vapore di progetto, Po, non deve superare 0,25 bar. Può tuttavia essere aumentata fino ad un massimo di 0,7 bar. Tali serbatoi possono trasportare carichi caratterizzati da temperature di ebollizione non inferiore di -10 C. Serbatoi a membrana Sono dei serbatoi non-autoportanti che consistono in uno strato sottile (membrana) di sostegno l'isolamento da parte delle struttura adiacenti dello scafo. La membrana è progettata in modo tale che l'espansione termica o la contrazione siano bilanciate senza un eccessiva sollecitazione della membrana. La tensione di vapore di progetto, Po, non dovrebbe normalmente superare 0,25 bar. Può tuttavia essere aumentata fino ad un massimo di 0,7 bar. La definizione di serbatoi a membrana non esclude progetti in cui vengano utilizzate membrane non metalliche o membrane incluse o incorporate nella coibentazione. In ogni caso lo spessore delle membrane deve di norma non essere superiore a 10 mm. Serbatoi a semi-membrana Sono delle cisterne non autoportanti in condizioni di carico e consistono in un strato di cui, alcune parti sono sostenute attraverso l'isolamento effettuato delle strutture dello scafo adiacenti, e le parti arrotondate di questo strato, che collegano le suddette parti di supporto, sono progettate anche a resistere all espansione termica o alla contrazione. La tensione di 11

13 vapore di progetto, Po, non dovrebbe normalmente superare 0,25 bar. Può tuttavia essere aumentata fino ad un massimo di 0,7 bar. Serbatoi indipendenti Sono serbatoi autoportanti, non fanno parte delle strutture dello scafo e non sono essenziali per la robustezza dello stesso. Ci sono tre categorie di serbatoi indipendenti: - Tipo A cisterne progettate principalmente utilizzando gli standard riconosciuti delle procedure classiche dell analisi strutturale della nave. Nei casi in cui tali serbatoi fossero costruiti principalmente con superfici piane (serbatoi gravità), la pressione di vapore di progetto, Po, deve essere inferiore a 0,7 bar. - Tipo B serbatoi progettati utilizzando le prove sul modello, strumenti analitici e metodi di analisi per determinare i livelli di stress alla fatica e le caratteristiche di propagazione del danno. Nei casi in cui tali serbatoi fossero costruiti principalmente con superfici piane (serbatoi gravità), la pressione di vapore di progetto, Po, deve essere inferiore a 0,7 bar. - Tipo C sono dei serbatoi indicati anche come recipienti in pressione in cui la pressione di vapore di progetto, P 0, non deve essere superiore al valore ricavato con le formule fornite dall ICG code. A titolo esplicativo, si faccia riferimento alle metaniere. Il trasporto dell LNG per mezzo di metaniere è iniziato negli anni Sessanta ed è decollato negli anni Settanta. Quando si parla di metaniere si sta trattando delle navi da carico più complesse e sofisticate attualmente in esercizio, realizzate secondo i rigorosi criteri costruttivi regolati dall IMO Gas Code. È quest ultimo che, oltre quanto previsto dai vari registri nazionali, prescrive tutti i processi costruttivi delle metaniere: dalle caratteristiche strutturali alle norme di sicurezza, dai valori di riempimento dei serbatoi, alla strumentazione. Le metaniere fanno ovviamente parte della più grande famiglia delle navi gassiere che vengono suddivise in tre tipi in relazione ad alcune caratteristiche ed alla pericolosità del carico che ne determina la distanza dei depositi per il carico dal fasciame dello scafo, in particolare fanno parte della classe 2G, ossia navi adibite al trasporto di prodotti che richiedono significative misure preventive per impedire la fuoriuscita di gas a causa di falla e per le quali non c è prescrizione di deposito indipendente di tipo C. In generale le metaniere sono dotate di doppio 12

14 scafo e i rispettivi serbatoi (prismatici, cilindrici o bilobati, dove il gas viene stivato alla temperatura di -160 C e a pressione ambiente) sono rivestiti di materiale ad elevatissimo grado di coibentazione termica. Due sono state le linee di progettazione, basate su due diverse concezioni e ancora oggi adottate: serbatoi strutturalmente integrati con il doppio scafo della nave, sul quale vengono scaricati gli sforzi indotti dal carico; serbatoi indipendenti dalla struttura della nave e, quindi, autoportanti. Navi con serbatoi integrati I serbatoi sono costituiti da una barriera primaria elastica, che si appoggia sullo scafo per mezzo di un isolante termico, e da una barriera secondaria, che ha lo scopo di proteggere lo scafo della nave da un eventuale fuga di metano allo stato liquido. Infatti, solo alcuni acciai speciali sono compatibili con le basse temperature che comporta il contatto con il LNG. La barriera primaria è formata da una membrana con nervature realizzata con un assemblaggio di lastre in acciaio speciale saldate; la disposizione delle lastre forma due ordini di nervature ortogonali tra di loro per ridurre le sollecitazioni di origine termica, viste le ampie escursioni di temperatura; inoltre il doppio sistema di nervature consente di ripartire le sollecitazioni di flessione sulle nervature stesse e le sollecitazioni di trazione sulle parti piane delle lastre. L isolante termico interposto tra il serbatoio e lo scafo, inizialmente costituito da legno di balsa, è stato sostituito da schiuma di poliuretano rinforzata con fibre di vetro. La barriera secondaria è realizzata con un materiale composito triplex, costituito da un foglio di alluminio in un wafer di tessuto di fibre di vetro. La capacità della membrana di resistere alle variazioni di temperatura e la sua bassa inerzia termica permettono un rapido raffreddamento dei serbatoi 13

15 nella fase di carico dell LNG. È quindi possibile effettuare il viaggio di ritorno delle metaniere scariche senza dover mantenere i serbatoi a bassa temperatura. Un altro sistema comprende due barriere indipendenti, la prima e la seconda, formate in invar (acciaio legato al 36% di nichel) e realizzate con fasciame piano saldato, dello spessore di 0,7 mm, sorretto da scatole di isolamento termico in legno di balsa riempite di perlite trattata con silicone. Le membrane sono a tenuta di liquido e di gas, quindi formano due spazi indipendenti di isolamento termico che, nel corso delle operazioni, vengono riempiti con azoto liquido a pressione controllata; viene anche effettuato un continuo monitoraggio della presenza di idrocarburi in tracce. Le scatole di isolamento e i sistemi di isolamento sono fissati alla parete dello scafo interno per mezzo di speciali perni o dispositivi di accoppiamento. Navi con serbatoi autoportanti Nel secondo schema progettuale i serbatoi devono resistere alle sollecitazioni indotte dal peso dell LNG che contengono. Le metaniere si presentano, allora, con 4 o 6 serbatoi sferici. Le sfere sono isolate termicamente tramite l impiego di opportuni materiali isolanti: un intercapedine viene mantenuta tra il serbatoio e l isolante, riempita di aria secca o di gas inerte (azoto) per poter aumentare la capacità isolante del sistema e assicurare elasticità alla barriera primaria. Ogni sfera è sostenuta da una camicia cilindrica che poggia sullo scafo della nave; quest ultimo viene protetto da eventuali fughe di LNG con una barriera secondaria posta alla base delle sfere. 14

16 Posizionamento delle tank Nell implementazione di una propulsione a gas, ovviamente, le cose parzialmente cambiano non rispetto alla tipologia di serbatoi utilizzati, ma riguardo al posizionamento a bordo degli stessi. A tal proposito aziende specializzate forniscono varie ipotesi di stoccaggio a bordo del gas, le differenze tra le differenti modalità riguardano l utilizzo di serbatoi sul ponte o sotto ponte, cilindrici a doppia parete o a scafo. L adozione di una di queste tipologie è avallata dal registro di classificazione a cui si fa riferimento. Poiché la zona dove è contenuto il serbatoio necessita di intervalli continui di ventilazione, l ipotesi dello stivaggio sopra ponte facilita la suddetta, ma può racchiudere dei rischi connessi alla non compartimentazione dei serbatoi stessi. L ipotesi di avere serbatoi a scafo riduce l ingombro, ma va contro le norme oggi in atto. 15

17 Un ulteriore possibilità di posizionamento delle tank è stata presa in considerazione per ciò che riguarda le navi portacontainer: Lo stivaggio in coperta offre un facile accesso ed una minima interferenza con il funzionamento normale della nave; una tubazione di lunghezza limitata fino alla sala macchine e la possibilità di stivare una pila di 6 container di gas rafforzando la struttura dello scafo. 16

18 La tipologia maggiormente utilizzata è il serbatoio cilindrico a doppia parete, sotto ponte. La camera interna mantiene il gas ad una certa pressione di esercizio (che per regolamento non deve mai essere al di sopra dei 10 bar), mentre nella camera interposta tra le due pareti si utilizza perlite o materiali che permettono un buon isolamento termico. 17

19 Nave di Riferimento: M/N Acciarello Dimensioni Principali Lunghezza tra le perpendicolari Larghezza Altezza Massima immersione (dalla linea di base) 111,00 Metri 18,70 Metri 7,30 Metri 4,518 Metri Caratteristiche principali Nome Compagnia Registro Bandiera Anno di Costruzione Cantieri Lunghezza Larghezza Acciarello Caronte & Tourist Reggio Calabria Italia 1997 Koninklijke Schelde Groep B.V., Vlissingen (Olanda) 113,60 Metri 19,15 Metri Stazza Lorda 7865 Tonnellate Velocità 14,5 Nodi Passeggeri 1000 Auto 210 IMO RINa number

20 Caratteristica di classe Categoria Servizio Nave Classe C D.L.45 del 4/2/2000 Motonave TR (RO-RO); TP Profilo di missione La nave svolge un servizio di collegamento giornaliero tra Messina e Villa San Giovanni. La singola tratta prevede una distanza di circa 3,2 miglia coperte in venti minuti di navigazione ai quali seguono ulteriori 20 minuti per le operazioni di carico e scarico, ciò si ripete per 18 corse complete (andata e ritorno), da cui emerge che la nave lavora 24/24h. Il traghetto è progettato per trasportare passeggeri, trailers ed automobili; in relazione alla variabilità della domanda, le condizioni di carico considerate sono le seguenti: passeggeri + 24 trailers da 28 tonnellate + 60 tonnellate di macchine; passeggeri + 60 tonnellate di auto; passeggeri Spazi di bordo e sistema di costruzione La compartimentazione longitudinale della nave, a partire dalle paratie di collisione (non rappresentata in figura), è assicurata dalle altre paratie trasversali che la suddividono in 9 locali: 19

21 e 9. Locali dedicati ad ospitare la zavorra; 2. e 8. Locali propulsori; 3. e 7. Locali dedicati ad ospitare la cassa nafta; 4. e 6. Locali Apparato Motore; 5. Questo compartimento è ulteriormente ed in parte suddiviso mediante un interponte al di sopra del quale c è il locale equipaggio, mentre inferiormente ospita le casse di acqua dolce; come si può notare, data la simmetria delle forme della nave, le destinazioni dei locali si ripetono identicamente. Tranne i locali dedicati alla zavorra e i locali propulsori, che sono lunghi 12 metri, gli altri arrivano a 12,8 metri. La nave è caratterizzata da un sistema di costruzione di tipo misto, infatti presenta correnti longitudinali rinforzati sul fondo, distanti trasversalmente 4,3 m e 3,2 metri in senso longitudinale; quest ultima è anche la distanza tra i madieri rinforzati. Nell intersezione tra madieri e longitudinali rinforzati vi sono dei puntelli; il madiere rinforzato è parte del telaio trasversale costituito anche dal baglio sul ponte e dalle costole sui fianchi. 20

22 A bordo vi sono, poi 5 ponti atti alla compartimentazione verticale della nave: 1. Lower Deck, che si presenta discontinuo in lunghezza e sfalsato in altezza. 2. Ponte trailers; 3. Ponte macchine; 4. Ponte salone; 5. Ponte di comando. Ponte trailers Lower deck Motorizzazione La nave accelera fino ad arrivare ad una velocità di crociera di circa 14 kn, in condizioni meteo marine standard si utilizzano tre motori di propulsione, che lavorano all 80% dell MCR, messi in rete con i quattro Azipod; in condizioni avverse, invece, si inserisce il quarto motore per far fronte alla maggiore richiesta di potenza. Dei quattro motori, mensilmente e a rotazione, uno è sempre spento. 21

23 Questo per garantire un funzionamento omogeneo dei quattro e permettere la manutenzione di un motore alla volta, senza dover fermare la nave. Il traghetto infatti ha un fermo di massimo due settimane l anno. I quattro motori principali sono sostanzialmente dei generatori principali, in quanto la propulsione del traghetto è diesel-elettrica. Tale tipologia di propulsione prevede la generazione di energia elettrica mediante un motore diesel semiveloce accoppiato ad un alternatore, trasferimento della stessa tramite linee elettriche, per arrivare, infine, alla trasmissione meccanica a valle di un motore elettrico. Nel caso specifico il sistema di propulsione è formato da: - 4 motori Stork-Wartsila Diesel 9FHD240G con una potenza nominale di 1655 kw a 1000 rpm, collegati ad un alternatore ABB con una potenza nominale di 1592 kw (1990 kva) a 1000 rpm; 22

24 - 4 azipod coassiali ai motori elettrici ABB RNCC500LB6B3 per una potenza nominale di 1500 kw Per assolvere il fabbisogno di energia elettrica di tutti gli impianti di bordo, sono installati in sala macchine 4 diesel generatori Volvo Penta TAMD 122 A, sviluppanti una potenza nominale di 247 kw a 1500 rpm, collegati ai relativi alternatori, Stanford HCM434F2, che sviluppano una potenza nominale di 300 kva a 1500 rpm. I suddetti impianti sono caratterizzati dall avere dei range di potenza in funzione del carico di lavoro relativo alla navigazione e alle operazioni di ormeggio e scarico/carico. Il picco massimo per i motori primi si raggiunge durante la navigazione, fase in cui i motori diesel sviluppano una potenza totale di 2283 kw (790 kw media per singolo motore) e i propulsori elettrici assorbono una potenza totale di 2280 kw alla velocità di 12 nodi. 23

25 In porto, invece, il picco massimo viene raggiunto dai generatori che, in numero di due, sviluppano una potenza totale di 190 kw, mentre i motori primi generano una potenza minima di 232 kw necessaria per mantenere un minimo di spinta sulle eliche garantendo l allineamento alla banchina. Una particolarità di questa nave è l avere a bordo una costante quantità di zavorra, costituita da acqua dolce, per un totale di 392 tonnellate. La banchina è fissa, e data la ristrettezza dei tempi dell intera tratta, non si riesce a movimentare la zavorra, quindi il traghetto ha a disposizione un secondo ormeggio da utilizzare per bassa/alta marea e per particolari condizioni di carico. Al di sotto del ponte principale la disposizione delle casse per i servizi di bordo e dei motori è la seguente: 24

26 Cassa olio Generatori Cassa liquami Zavorra Fresh Water Motori di propulsione Cassa Nafta Per facilità nella visualizzazione sono state omesse dall immagine le paratie di compartimentazione. La disposizione degli elementi rappresentati è simmetrica rispetto alla mezzeria della nave. Partendo da sinistra si nota la cassa di zavorra, necessaria all unità per raggiungere l adeguata immersione. Proseguendo verso il centro nave si trova la cassa nafta, all interno della quale è presente la daily tank. Nel locale apparato motore vi sono i due motori di propulsione, i generatori, la cassa morchie e la cassa olio lubrificante. Nel locale a centro nave è posta la cassa liquami e la cassa fresh water. Per maggiore chiarezza si rimanda alla visione del piano delle capacità, in allegato. 25

27 Rimotorizzazione Per ciò che concerne lo studio di refitting del traghetto in questione, ci si concentrerà sui locali sottostanti il ponte trailers. A differenza dell attuale configurazione che, come detto, vede i motori dedicati esclusivamente alla propulsione ed i generatori all alimentazione delle utenze elettriche di bordo, l implementazione del sistema full gas permette di utilizzare i motori primi oltre che per la propulsione, anche per l asservimento delle varie utenze. Motori Primi Per la nuova motorizzazione sarà necessario sostituire gli attuali motori diesel presenti a bordo con 4 motori full gas di tipo Bergen C26:33L8AG, Rolls Royce. Number of cylinders 8 Engine speed (RPM) 900 / 1000 Mean piston speed (m/sec) 10 / 11 Max.cont rating (MCR) (kw) 1940 / 2160 Max.cont rating altern (η = 0,95) (kw) 1840 / 2050 Max.cont rating altern (cosφ = 0,8) (kva) 3715 / 3865 Mean effective pressure (BMEP) (Bar) 18,5 Specific fuel consumption (g/kwh) 157 Specific lubricating oil consumption (g/kwh) 0,40 Cooling water temp. engine outlet ( C) 90 26