PERDIDAS DE PRESIN EN SUCCIN DE BOMBAS DE FONDOS EN LA UNIDAD DE DESTILACIN AL VACO INTRODUCCIN: Uno de los mayores problemas si no es el ms importante en la industria de destilacin del petrleo es la formacin de coque en las instalaciones, el cual es la limitante para poder extraer mayor cantidad de componentes del crudo y es donde la destilacin al vaco (presion 20mmHg aproximandamente) toma gran importancia para la industria y si hablamos econmicamente es muy atractivo, pues podemos obtener productos intermedios las cuales son transformadas en productos de mayor valor y de fcil comercializacin. Aqu nos podemos preguntar, Como es posible el trasporte de dichos productos?.La respuesta sera , gracias a bombas en especifico para nuestro caso sera gracias a bombas centrifugas FIG.1 .La funcin principal de una bomba centrfuga es transferir lquido de un recipiente a otro. La bomba realiza este trabajo impartiendo energa al lquido. La energa de movimiento se transforma en energa de presin en la voluta de la bomba. Una bomba debe tener siempre la succin llena de lquido para que trabaje eficientemente. Cuando se disea una bomba, las condiciones en la succin constituyen la base de los clculos para dimensionarla.Debido a la gran importancia que tiene el poder cumplir con el cronograma de entrega de productos de fondos de la unidad de destilacion al vacio, es que las condiciones para el buen funcionaniento de la bomba son primordiales .

Quien quiera que haya destilado petrleo crudo en el laboratorio bajo presin atmosfrica apreciara la importancia de una torre al vaco. A alrededor de 360-370C, el lquido residual iniciar a producir vapores amarillentos. Esta es una indicacin de craqueo trmico que degrada la calidad de destilados vrgenes y gasleo pesado. Las torres de vaco son utilizadas para destilar los componentes pesados del crudo evitando la excesiva temperatura. La torre primaria de las refineras tiene previsto fraccionar nafta, kerosene y aceite de hornos. La torre de vaco slo tiene una funcin de producir Gasleo limpio, de alto punto de ebullicin de forma sostenida para plantas de craqueo o para alimentar a plantas de lubricantes. FIG 1. Esquema de una Bomba Centrifuga.La zona con la cual interacta la bomba de fondos de la torre de destilacin es la zona flash y tpicamente opera a 20mmHg y 380C hasta 415C. La torre est diseada para tolerar un pequeo grado de craqueo trmico. Un esquema de una tpica torre de vaco es mostrado en la FIG 2.

FIG 2. Esquema de operacin de la destilacin al vaco.

OBJETIVO:

Determinar y analizar las posibles condiciones que afectan la succin de las bombas de fondos de la unidad de destilacin al vaco, sus consecuencias y analizar las acciones a tomar.

ANALISIS: PALABRA GUADESVIACINPOSIBLE CAUSAPOSIBLES CONSECUENCIASACCIONES TOMARMEDIDA PREVENTIVA

Menos Perdidas de presin en succin. Vaporizacin de una porcin del fluido. Cavitacin. Deterioro de la bomba. Parada para cambio de la bomba. Reduccin en la tasa de lquido bombeado. Reducir el nivel de fondos. Disminuir la temperatura Revisin y mantenimiento peridico de las condiciones de funcionamiento de la bomba.

Menos Perdidas de presin en succin. Quench insuficiente. Cavitacin. Craqueo trmico de productos de fondos. Parada para limpiar el coque.

Incrementar la circulacin del Quench. Reducir la temperatura de retorno del Quench. Registro, anlisis y ajuste de las temperaturas del Quench.

Menos Perdidas de presin en succin. Desborde de Slop Wax (TGO) de las trampas de la bandeja a una proporcin no uniforme. Cavitacin.

Reducir el nivel de Slop Wax en la bandeja Medicin y ajuste peridico del nivel del Slop Wax.

Mas Presencia de gases hacia la bomba. Introduccin de aceite de prensa estopa debido a algn sello defectuoso. Cavitacin.

Ajustar la presin del aceite de la prensa estopa. Substituir un gasleo pesado de vaco por un aceite ms ligero en la prensa Revisin peridica del estado de los sellos.

Menos Perdidas de presin en succin. Aparicin de coque en canastilla de succin de la bomba. Cavitacin.

Limpiar la canastilla Revisin peridica de la canastilla de succin de la bomba.

Menos Perdida de NPSH Escape de aire. Sello daado. Cavitacin Intentar incrementar la presin de aceite del sello para ver si esto suspende la cavitacin. Revisin y mantenimiento peridico de la tubera

DISCUSIN. La mejor accion a tomar va depender de las codiciones que tengamos, pues va estar condicionada al uso de heramientas o tiempo de repuesta , segun algunos refineros la primera accion a tomar en cavitacion, es la disminucion del caudal de ingreso.RECOMENDACIONES. Las bombas centrfugas deben arrancarse con la descarga cerrada ya que la potencia requerida es mnima a una capacidad de cero. Esto permitir que el motor alcance su capacidad antes de que se aplique su carga total. Por otra parte resulta ms difcil lograr succin cuando la descarga est totalmente abierta. Dar mantenimiento preventivo a las bombas y sus accesorios segn lo determina el cronograma de manteniendo. Recopilar y mantener actualizada la informacin sobre las variables que afectan el funcionamiento de la bomba (temperatura, nivel, presin, caudal, etc.).CONCLUSIONES. Es posible disminuir el riesgo de parada debido al mal funcionamiento de la bomba de succin de fondos de la columna de vaco, si se sigue el programa de manteamiento.

NOTAS DE ENSEANZA: NPSH (Net Positive Suction Head)Por definicin el NPSH es la carga de succin neta positiva, medida con relacin al plano de referencia, aumentada de la altura correspondiente a la presin atmosfrica y disminuida de la altura debida a la tensin de vapor del lquido.Hay que tener presente dos conceptos: NPSH (Requerido)Es la NPSH mnima que se necesita para evitar la cavitacin. Depende de las caractersticas de la bomba, por lo que es un dato regularmente proporcionado por el fabricante. NPSH (Disponible)Depende de las caractersticas de la instalacin y del lquido a bombear. Esta es independiente del tipo de bomba y se calcula de acuerdo a las condiciones atmosfricas y de instalacin/operacin.NPSHd = Ha Hs Hv HfDonde:Ha = Presin atmosfrica en pies (ver en tablas)Hs = Altura de succin en pies (Nota: Hs se resta si el nivel del agua est por abajo del ojo del impulsor; se suma si el nivel del agua est por arriba del impulsor)Hv = Presin de vapor en pies (depende de la temperatura del lquido; ver en tablas)Hf = Prdidas de friccin en la tubera de succin (pies)El conocimiento del NPSH(d) por el instalador es fundamental para la eleccin adecuada de la bomba y evitar as posibles fracasos.Por lo tanto, para evitar cavitacin en la bomba y asegurar el correcto funcionamiento de una instalacin,el NPSH disponible debe ser siempre mayor al NPSH requerido por la bomba.NPSHd > NPSH

BOMBAS CENTRFUGASLa funcin principal de una bomba centrfuga es transferir lquido de un recipiente a otro. La bomba realiza este trabajo impartiendo energa al lquido. La energa de movimiento se transforma en energa de presin en la voluta de la bomba. Una bomba debe tener siempre la succin llena de lquido para que trabaje eficientemente. Cuando se disea una bomba, las condiciones en la succin constituyen la base de los clculos para dimensionarla.Internamente en una bomba, el lquido ingresa en el ojo o centro del impulsor aproximadamente a la presin de succin de diseo. La rotacin del impulsor lanza entonces el lquido rpidamente hacia fuera del impulsor a travs de la voluta para acumularse en la carcasa de la bomba. Este efecto causado por la rotacin del impulsor a su vez reduce la presin en el ojo del impulsor facilitando la entrada de ms lquido a esta seccin.La presin de descarga es desarrollada por el efecto de restriccin en la carcasa de la bomba, la cual convierte la energa cintica en energa de presin. La forma de la carcasa de la bomba es diseada cuidadosamente para producir esta conversin con un mnimo de prdidas por turbulencia, mientras redirecciona el movimiento del lquido. La forma usual es generalmente una voluta. La presin desarrollada por una bomba centrfuga depende de la velocidad a la cual cada gota de lquido se mueva a medida que sale del impulsor. Dimetros mayores de impulsores, o incremento en las RPM produce mayores velocidades en al lado final del impulsor produciendo as elevadas presiones..La carcasa de las bombas tiene anillos de desgaste, los cuales estn ensamblados apretadamente en la carcasa, y el impulsor a su vez tambin tiene anillos de desgaste alojados en ambos ejes terminales del impulsor. La luz entre estos anillos de desgaste es fijada normalmente en 20 milsimas de pulgada y ambas partes son ensambladas de modo que puedan ser reemplazadas cuando sufran desgaste. El propsito de estos anillos es minimizar la fuga de producto del lado de descarga del impulsor hacia el lado de succin. Cuando estas luces llegan a ser demasiado grandes la capacidad de la bomba disminuir considerablemente. Caractersticas de las bombas centrfugasLos fabricantes de bombas realizan pruebas de capacidad de las bombas que van desde cero hasta un valor mximo. Los datos se grafican en grficos llamados Curvas caractersticas de la bomba mostradas en la siguiente figura. La curva muestra la variacin de presin de descarga desarrollada por la bomba y la eficiencia de la bomba en funcin de la capacidad cuando se opera con una velocidad constante. Note que la potencia aumenta cuando aumenta la capacidad. En otras palabras, si la bomba est funcionando a velocidad constante y se abre la vlvula de descarga, la capacidad aumentar demandando mayor potencia. Esto sucede an cuando disminuya la presin de descarga.Las bombas centrfugas deben arrancarse con la descarga cerrada ya que la potencia requerida es mnima a una capacidad de cero. Esto permitir que el motor alcance su capacidad antes de que se aplique su carga total. Por otra parte resulta ms difcil lograr succin cuando la descarga est totalmente abierta.Tenga en cuenta que la curva presin-capacidad es independiente del peso especfico del lquido que est siendo bombeado.

En algunas instalaciones no se puede operar con la vlvula de descarga completamente abierta sin afectar el motor. Esto es particularmente cierto cuando se bombea agua, si es que el motor no fue diseado para el bombeo de agua, ya que el agua es mas pesada que el aceite y por lo tanto requiere ms potencia de motor. En estos casos ser necesario reducir el flujo cerrando la vlvula de descarga para reducir el amperaje de modo que el motor no falle.CavitacinLa cavitacin es la formacin rpida y el colapso de cientos de pequeas burbujas de vapor dentro de la bomba. Una disminucin de presin en el lado de la succin causa que algo del fluido vaporice. Este vapor forma burbujas en la entrada del impulsor. A medida que se mueven a travs de la bomba, alcanzan la zona de alta presin y colapsan. El colapso continuo de todas estas pequeas burbujas ejerce fuerzas en el interior de la bomba, y causa el ruido crepitante que se escucha en la carcasa.Desde que la cavitacin es causada por la vaporizacin del fluido en la succin es bastante conocido lo que la causa. Entre algunas de ellas tenemos: Estrangulamiento de una vlvula de succin. Alinear a la succin un tanque con nivel de lquido bajo. Bombeo de un fluido que est mucho ms caliente de lo normal. Bombeo de un fluido que tiene una presin de vapor mucho ms alta de para el que fue diseada la bomba. Lnea de succin o filtro de succin taponeado. Operacin con la lnea de descarga completamente abierta para la poca capacidad de la lnea de succin.El colapso de las burbujas de vapor puede daar la superficie metlica del impulsor, causando su deterioro. En adicin a esto, hay an un dao ms serio hecho por las fuerzas desbalanceadas que actan sobre la carcasa en ese momento. El impulsor y el eje son golpeados hacia atrs y adelante muy rpidamente. Esto puede, y causa daos en los rodamientos, empaques, sellos mecnicos y en el impulsor mismo.

LECTURAS SUGERIDAS ADICIONALES

A Working Guide to Process Equipment- N. Liberman -capitulo 5-pagina45-55

http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/claudiag/DocuIPQ/IPQ%20Caso%20de%20estudio.pdf http://instintologico.com/cavitacion-que-es-el-npsh/Analisis Hazop: Manual deseguridad en plantas quimicas y petoleras; .J.M Storch de Garcia ;pag 239-246. http://www.cnh.gob.mx/_docs/transparencia/Taller_tecnicas_de_identificacion_peligros.pdf

AUTOR Giancarlo Anthony Rosales Rojas Codigo:20090439A. Estudiante de Ingeniera Petroqumica en la Universidad Nacional de Ingeniera. Curso: Transferencia de Masa