CURSO BOMBAS 2° PARTEa

1

ORGANIZACIÓN

OBJETIVO

ORGANIZACIÓN

• ASPECTOS CONSTRUCTIVOS DE LAS BOMBAS

• ESPECIFICACIONES

• EVALUACIONES DE OFERTAS

• COORDINACIÓN INTERDISCIPLINARIA EN LA EJECUCIÓN DE PROYECTOS

SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS

2

BOMBAS. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS

BOMBAS DINÁMICAS: CENTRÍFUGAS / FLUJO MIXTO / AXIALES

Transforman VELOCIDAD en PRESIÓN en la voluta o el difusor

DESPLAZAMIENTO POSITIVO:

- ROTATIVAS

- RECIPROCANTES

3

CLASIFICACION GENERAL DE BOMBASSEGÚN PRINCIPIO DE TRANSFERENCIA DE ENERGIA (HI)

FIGURA N° 2

DE FLUJO AXIALCENTRIFUGAS (SUCCION SIMPLE)

BOMBAS DE FLUJO MIXTO O RADIALDINAMICAS

DE EFECTO ESPECIAL (BOMBAS JET O DE EYECTOR)

DE POTENCIADE PISTON

RECIPROCANTES DE VAPOR

DE DIAFRAGMA

BOMBAS DE DE PISTONDESPLAZAMIENTO DE ROTOR SIMPLE DE TORNILLOPOSITIVO DE ALABES

ROTATIVAS DE ENGRANAJE

DE ROTOR MULTIPLE DE LOBULODE TORNILLODE PISTON CIRCUNFERENCIAL

4

2.2 CLASIFICACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS SEGÚN API 610 9a. EDICIÓN (Tabla N° 1) FIGURA N° 4A

EN CANTILIVER (Overhung)

Flexiblemente acopladas Horizontal Montada sobre pié OH1

Soportada en línea central OH2

ENTRE COJINETES(Between bearings)

SUSPENDIDAS VERTICALMENTE

Rígidamente acopladas

De acople cerrado

Vertical en línea con soporte de cojinetes OH3

Vertical en línea OH4

Vertical en línea OH5

De alta velocidad y engranaje integral OH6

De 1 y de 2 etapas Axialmente partida BB1

Radialmente partida BB2

Axialmente partida BB3Multietapas

Radialmente partida Carcasa simple BB4

Doble carcasa BB5

Carcasa simple Descarga a través de columna

De difusor (Tazones) VS1 De voluta VS2

De flujo axial VS3

Descarga separada Línea de eje VS4

Cantiliver VS5

Doble carcasa “Can type”

De difusor VS6 De voluta VS7

5

2.2 CLASIFICACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS SEGÚN API 610 9a. EDICIÓN FIGURA N° 4B

Horizontal de una etapa, en voladizo, montada sobre pié,

NO cumple con API 610 en su totalidad

Horizontal de una etapa, en voladizo, montada en línea central,

acople flexible

Vertical en línea, de una etapa, en voladizo, caja de cojinetes integral a la bomba

con soporte separado, motor montado en soporte integral a la bomba,

acople flexible

Vertical en línea, de una etapa, en voladizo, acople rígido,


Vertical en línea, de una etapa, en voladizo, sin acople, NO cumple con API 610

en su totalidad

De alta velocidad, con egranaje integral,

de una etapa, en voladizo, sin acople bomba - engranaje,

acople flexible entre motor y engranaje, horizontal o vertical

6

Horizontal, de una o dos etapas, entre cojinetes, carcasa partida axialmente

Horizontal, multi-etapa, entre cojinetes, carcasa partida axialmente

BOMBA DE ANILLOS-SECCIÓN (RING-SECTION PUMP,

SEGMENTAL-RING PUMP or, TIE-ROD PUMP)

Horizontal, multi- etapa, entre cojinetes, carcasa simple (en anillos) partida radialmente


2.2 CLASIFICACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS SEGÚN API 610 9a. EDICIÓN FIGURA N° 4B

Horizontal, de una o dos etapas, entre cojinetes, carcasa partida radialmente

BOMBA HORIZONTAL TIPO BARRIL (BARREL TYPE PUMP)

Horizontal, multi-etapa, entre cojinetes, doble carcasa, barril partido radialmente

7

2.2 CLASIFICACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS SEGÚN API 610 9a. EDICIÓN FIGURA N° 4B (cont´d)

Vertical suspendida, de sumidero, Carcasa simple de difusor,

descarga a través de la columna, de una o más etapas

Vertical suspendida, de sumidero, carcasa simple de voluta,

descarga a través de la columna, de una etapa

Vertical suspendida, de sumidero, carcasa simple (de difusor), flujo axial,

descarga a través de la columna

Vertical suspendida, de sumidero, carcasa simple de voluta,

descarga independiente de la columna del eje (line shaft driven),

de una etapa

Vertical suspendida, de sumidero, en voladizo

carcasa de voluta, descarga independiente

de la columna del eje

VERTICAL CAN TYPEVertical suspendida,

doble carcasa, de difusor, descarga a través de la columna,

de una etapa o más etapas

VERTICAL CAN TYPEVertical suspendida,

carcasa doble, de voluta, descarga a través de la columna,

de una etapa

8

2.2 CLASIFICACION DE BOMBAS ROTATIVASFIGURA N° 4B

ÁLABES EN EL ROTOR

ÁLABES EN EL ESTATOR

BOMBAS ROTATIVAS

ÁLABES

ROTORSIMPLE

PISTÓNAXIAL

RADIAL

ELEMENTO FLEXIBLE

TUBO FLEXIBLE

ALABES FLEXIBLES

REVESTIMIENTO FLEXIBLE

TORNILLO

ROTOR MÚLTIPLE

ENGRANAJE EXTERNO

INTERNO

LÓBULOSIMPLE

MÚLTIPLE

PISTÓN CIRCUNFERENCIAL

TORNILLO SINCRONIZADANO SINCRONIZADA

CILÍNDRICO

HELICOIDAL

SINCRONIZADA

NO SINCRONIZADA

SIMPLE

MÚLTIPLE

Transparencia figuras bombas rotativas

9

2.2 BOMBAS RECIPROCANTESFIGURA N° 6

Transparencia figuras bombas reciprocantes

10

4.6 NPSH REQUERIDO

• Fuente

• Bases y criterios para su determinación

– Fluido– Temperatura– Caída de Altura de Bombeo (3%)

• Aplicabilidad a distintos fluidos y condiciones

11

FACTORES PARA DETERMINAR LA POTENCIA DE LOS ACCIONADORES

Rating del motor(HP) Factor

Menor de 30 1,25

30 a 75 1,15

Mayor de 75 1,10

Referencia: API 610.

4.8 SELECCIÓN DE LOS ACCIONADORES

12

Pot

enci

a al

fren

o

Efic

ienc

ia (%

)

Altu

ra d

e B

ombe

o

Altura de Cierre(Shut-off Head)

Caudal volumétrico 0

BEP

4.9 CURVAS DE FUNCIONAMIENTO - BOMBA CENTRÍFUGA

Base: Diámetro de impulsor / velocidad constante / agua a temp. ambiente

Figura N° 15

Fluj

o té

rmic

o M

ínim

o Fl

ujo

Con

tinuo

Est

able

Mín

imo

Fluj

o M

áxim

o pe

rmis

ible

13

Efic

ienc

ia (%

)

Altu

ra d

e B

ombe

o

Caudal volumétrico 0

4.9 CURVAS DE FUNCIONAMIENTO - BOMBA CENTRÍFUGAFigura N° 15A

Diam 3Diam 2Diam 1

30%

50%

50%

60%

60%

75%

75%

30%

14

ARREGLOS DE MONTAJE DE CARCAZAS. ORIENTACIÓN DE LA DESCARGA.

BOMBAS CENTRÍFUGAS

CARCAZA

DESCARGA TANGENCIAL DESCARGA RADIAL AUTOVENTEANTE

15

BOMBAS CENTRÍFUGAS

Tipos

• Voluta

Simple

Doble

• Difusor

Partición

• Axial

• Radial

• Especial

CARCASA

Orientación de las boquillas

8 PARTES COMPONENTES DE LAS BOMBAS

16

8 BOMBAS CENTRÍFUGAS PARTES COMPONENTES

CARCASA

17

DOBLE VOLUTA DE UNA BOMBA DE DOBLE SUCCIÓN

DOBLE VOLUTA CORTE TRANSVERSAL

8 BOMBAS CENTRÍFUGAS PARTES COMPONENTES

CARCASA

18

FIGURA N° 41A FIGURA N° 41B

BOMBAS CENTRÍFUGAS PARTES COMPONENTES

CARCASA

CARCASA DE VOLUTADESCARGA TANGENCIAL

CARCASA DE VOLUTADESCARGA RADIAL

AUTOVENTEANTE

19

8 PARTES COMPONENTESBOMBAS CENTRÍFUGAS

IMPULSORES

Según la dirección del flujo•Radial• Mixto • Axial

Según la forma de succión• Succión simple • Succión doble

Según su construcción• Cerrado• Abierto • Semi-abierto

Según su cantidad• Una etapa • Multi-etapas

Clasificación

20

IMPULSORES

21

FIGURA Nº 42B IMPULSOR DE DOBLE SUCCIÓN

BOMBAS CENTRÍFUGAS PARTES COMPONENTES

IMPULSORES

FIGURA Nº 42A IMPULSOR DE SUCCIÓN SIMPLE

Impulsor

22

8 PARTES COMPONENTES

EJE

FUNCIONES:

• Transmitir torque(arranque / operación normal)

• Soportar a los impulsores y otras partes rotativas

CARGAS:

• Torque• Peso del rotor • Fuerzas radiales y axiales

MODO DE SOPORTE

• En voladizo (cantiliver) • Entre cojinetes

23

PARTES COMPONENTES EJE

FIGURA Nº 43

BOMBA HORIZONTAL MONTAJE EN VOLADIZO (CANTILIVER)

24


FIGURA Nº 43A

BOMBA VERTICAL (EN LÍNEA) MONTAJE EN VOLADIZO (CANTILIVER)

25


FIGURA Nº 43B

BOMBA VERTICAL MONTAJE EN VOLADIZO (CANTILIVER)

26


BOMBA HORIZONTAL MULTIETAPAMONTAJE ENTRE COJINETES

FIGURA Nº 44

27


BALANCEO DE CARGAS AXIALES

28

PARTES COMPONENTES EJE BALANCEO DE CARGAS AXIALES

FIGURA Nº 45A

29

8 PARTES COMPONENTES

EJE

CLASIFICACIÓN Por su comportamiento dinámico

• Rígido: Velocidad menor que la Primera Crítica

• Flexible: Velocidad mayor que la Primera Crítica

Para máximas deflexiones normales (0,005 a 0,006” ), 2400 rpm < 1a. Crítica < 2650 rpm

30

COJINETES

Funciones:

Alineación

Soporte del eje y rotor

Soporte de cargas

Según su función:Axial

Radial

Axial y radial

Según su construcción y operación:Antifricción

Hidrodinámicos:

Clasificación:

• De zapatas fijas

• De zapatas basculantes altas cargas, velocidad y potencia

• Tipo bocina gran diámetro de eje, velocidades de 3600 a 9000 rpm

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PARTES COMPONENTES

COJINETES (Cont´d)

UBICACIÓN DE LA CAJA DE COJINETES • Impulsor en voladizo (en un extremo del eje) •Impulsor entre cojinetes (cojinetes a ambos lados del impulsor)

UBICACIÓN DE CADA COJINETE RESPECTO AL ACCIONADOR

•Bombas en voladizo: COJINETE INTERNO (CI) Lado del impulsor •Bombas entre cojinetes: COJINETE INTERNO (CI) Lado del accionador

CI CICE CE

Acccionador

Acccionador

CI: cojinete interno CE: cojinete externo

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COJINETES - FLUIDO DE LUBRICACIÓN

Grasa: Temperatura de operación: < 93°CVelocidad < 5000 rpmSin partículas contaminantes Cerramiento simple Poca atención del operador

Criterios API 610: Solo para grasas con una vida superior a 2000 horas de operación Re-engrasable si la vida de la grasa está entre 2000 y 25000 hr. No proveer medios para re-engrasar si la vida es superior a 25000 hr.

Aceite Temperatura de operación: > 93°CVelocidad hasta más de 5000 rpmRequiere cerramiento de alta estanqueidad Requiere sistema de aceite disponible

Fluido de trabajo Propiedades lubricantes Cuando se requiere que el fluido de trabajo sea libre de aceite

Sistema de lubricación forzada- A presión Ref. API 610, 9a. Edic., Anexo B, Figura B.10 - Por neblina Pure Oil Mist / Purge Oil Mist

Ref. API 610, 9a. Edic., sección 5.10.2.8

33

DN

(m

m x

rpm

)

0

200 000

500 000

600 000

400 000

300 000

80 000108 000

COJINETES FLUIDO DE LUBRICACIÓN

Coninetes de bolas

Sel

lado

con

gra

sa

Gra

sa (s

ella

do o

re-e

ngra

sabl

e)

Gra

sa (r

e-en

gras

able

)

Ace

ite

Ref. “When to Use Lifetime Lubricated Ball Bearings”, by H. P. Bloch.

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COJINETES LUBRICACIÓN POR NEBLINA

Definiciones del API RP 686 - 96

35

COJINETES HIDRODINÁMICOS LUBRICACIÓN

COJINETE TIPO BOCINA (SLEEVE)

COJINETE AXIAL DE ZAPATAS BASCULANTES

Operando En reposo

Película de aceite

FIGURA N° 53-A

COLLAR DE EMPUJE DEL EJE

36

COJINETES DE ZAPATAS BASCULANTES

APLICACIONES

• Bombas tipo barril (alta presión diferencial)

• Factor DxN > 300 000D: diámetro del agujero (mm) N: velocidad nominal (rpm)

• HP nominal x velocidad (rpm) > 5 x 106

37

SISTEMA DE LUBRICACIÓN PRESURIZADO

API 610

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CAJA DE ESTOPEROS

FUNCIONES Estanqueidad entre eje y carcasa en ambos sentidos

PRINCIPIO DE OPERACIÓN

•Dirección de sellado: axial •Lubricación entre las superficies •Fuga del fluido de lubricación •Enfriamiento de las superficies

MÉTODOS DE SELLADO

•Anillos de empaque (convencional) •Sellos mecánicos

EJE

Fluido deProceso

AtmósferaPared

carcasa

Fuga

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CAJA DE ESTOPEROS CONVENCIONAL

1 Prensa-estopa

2 Empacadura

3 Anillo de sello

4 Caja de sello

5 Bocinal del eje

40

SELLOS MECÀNICOS

Asiento (estacionario)

Anillo de sello Primario (rotativo)

Elemento de sellado secundario

Carcasa

Eje

41

SELLOS MECÀNICOS

El O-ring se mueve axialmente con el ajuste del resorte

Sello mecánico de empuje (pusher)

O-ring estáticoFuelle

Sello mecánico de no empuje (non-pusher)

Resorte

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SELLOS MECANICOS - ESTANDAR API 682

ALCANCE DE LA NORMA API 682: Especifica los requerimientos y recomendaciones para sistemas de sellado de bombas centrífugas y Rotativas utilizadas en industrias Petrolera, Química y del Gas. Ha sido escrita principalmente para servicios con manejo de fluidos peligrosos, inflamables y tóxicos. Cubre sellos para diámetros de ejes desde 20 mm (3/4”) hasta 110 mm (4,3”).Las configuraciones cubiertas se clasifican en:

Categorías: 1, 2 y 3

Tipos: A, B y C

Orientaciones: • Cara contra espalda • Espalda contra espalda • Cara contra cara

2 y 3

1,Arreglos:

API 610 no cubre el diseño de los sellos mecánicos desde la Novena Edición

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SELLOS MECANICOS - ESTANDAR API 682CONTENIDO DE LA NORMA:

• Definiciones de términos utilizados.• Requerimientos de diseño de las categorías y arreglos aceptables.• Configuraciones específicas de cada arreglo.• Requerimientos de accesorios (tuberías auxiliares, componentes y

fluidos a utilizar en dichos sistemas).• Requerimientos para la instrumentación. • Inspecciones, pruebas y preparación para el despacho. • Información requerida del fabricante. • Procedimiento de selección recomendado y tutorial para la selección

de sellos. • Procedimiento de cálculo del calor generado. • Recomendaciones y descripción de materiales. Tutorial. • Esquemas de planes auxiliares. • Lista de verificación del inspector. • Hojas de datos. • Requerimientos de datos del vendedor. • Sistema de codificación de sellos.

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DEFINICIONES SEGÚN API 682 Fluido de lavado (“flushing”): fluido que se introduce en la cámara del sello del lado del sello interno en las

proximidades de las caras de sello. Típicamente se utiliza para enfriamiento y lubricación de las caras.

Fluido “buffer”: fluido suministrado de fuente externa a una presión menor que la de la cámara del sello, usado como lubricante y/o para proveer un diluente en sello de Arreglo 2.

Fluido barrera (“Barrier”): fluido suministrado de fuente externa a una presión superior a la de la cámara del sello, aplicable al Arreglo 3, para aislar completamente el fluido de proceso del ambiente exterior.

“Quench”: fluido neutro, usualmente agua o vapor, introducido en el lado exterior del sello para prevenir la formación de sólidos que pueden interferir con el movimiento del sello.

Sello tipo cartucho: es una unidad de sellado completamente auto-contenido, el cual es pre-ensamblado y ajustado antes de la instalación. Contiene: las caras de los sellos con sus anillos, los elementos flexibles, la brida del sello y la bocina.

Fluido cristalizante: fluido que puede formar sólidos debido a deshidratación o a alguna reacción química.

Dispositivo de circulación interna: dispositivo localizado en la cámara del sello para promover la circulación del fluido a través de un enfriador o recipiente para fluidos “buffer” o de barrera. Típicamente se denomina “pumping ring”.

Hidrocarburo liviano: es un hidrocarburo líquido que se vaporiza fácilmente a las condiciones ambientales. Típicamente incluye hidrocarburos puros o mezclas de pentano (C5) y más livianos.

Fluido polimerizante: fluido que es capaz de cambiar su composición química cambiando sus propiedades, usualmente pasando a ser significativamente más viscosos y/o adherentes. Para este tipo de fluidos se recomienda el Arreglo 3 de sello.

45

DEFINICIONES SEGÚN API 682

46103

DEFINICIONES SEGÚN API 682

47

DEFINICION DE SERVICIOS DE HIDROCARBUROSSEGÚN API 682

HIDROCARBURO “FLASHING”:Servicio de hidrocarburo que requiere supresión de vapor por medio de enfriamiento o presurización para prevenir su vaporización.

Esta categoría incluye todos los hidrocarburos que tienen una presión de vapor mayor que 1 bar a. (14.7 psia) a la temperatura de operación.

HIDROCARBURO “NON-FLASHING”:Servicio de hidrocarburo que no requiere supresión de vapor para prevenir la vaporización. Esta categoría incluye todos los hidrocarburos que tienen una presión de vapor menor que 1 bar a. (14.7 psia) a la temperatura de operación.

“FLASHING”:Es un cambio brusco de un líquido al estado gaseoso. Este fenómeno puede ocurrir por un aumento de temperatura o una disminución de presión.

48

CATEGORIAS: Categoría 1: Reúne los requerimientos dimensionales de ANSI / ASME B 73.1,

B73.2. Su aplicación está limitada a temperaturas de cámara de sello entre -40°C

(-40°F) y 260°C (500°F) y presiones absolutas de hasta 315 psia (22 bar.a).

Categoría 2: Reúne los requerimientos dimensionales de ISO 13709 (1). Su aplicación está limitada a temperaturas de cámara de sello entre -40°C

(-40°F) y 400°C (750°F) y presiones absolutas de hasta 615 psia (42 bar.a).

Categoría 3: provee un diseño de sello más rigurosamente probado y documentado, requiriendo la prueba de calificación del ensamblaje del cartucho completo, con el fluido requerido.

Su aplicación está limitada a temperaturas de cámaras de sellos entre -40°C(-40°F) y 400°C (750°F) y presiones absolutas de hasta 615 psia (42 bar.a).


1) ISO 13709 “Petroleum and Natural Gas Industries – Centrifugal Pumps”

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TIPOS: Tipo A: Sello balanceado, montaje interno, de cartucho, de empuje (pusher)

con resortes múltiples, elemento flexible rotativo. Los elementos de sello secundario son anillos (O-rings) de elastómero. Aplica a temperaturas de hasta 176°C (350°F).

Diseño opcional: elemento flexible estacionario.

Tipo B: Sello balanceado, montaje interno, de cartucho, de fuelle (bellows) (No-empuje(1)), elemento flexible rotativo. Los elementos de sello secundario son anillos (O-rings) de elastómero.

Aplica a temperaturas de hasta 176°C (350°F). Diseño opcional: elemento flexible estacionario.

TIPO C: Sello balanceado, montaje interno, de cartucho, de fuelle (metal bellows) (No-empuje(1)), elemento flexible estacionario. Los elementos de sello secundario son de grafito flexible.

Aplica a altas temperaturas de hasta 400°C (750°F). Diseño opcional: elemento flexible rotativo.

1) Sello tipo No-empuje: Diseño de sello provisto usualmente de fuelle metálico, el cual no requiere deslizar axialmente para compensar por desgaste de las caras o desalineación.


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SELLOS TIPOS A

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SELLOS TIPOS B

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SELLOS TIPOS C

Documents

CURSO BOMBAS 2° PARTEa