ENTRENAMIENTO PARA OPERADORES EQUIPO ROTATIVO EQUIPO ROTATIVO PREPARADO POR: JAIRO DURAN E. JAIRO DURAN E. APOYADO EN EL DOCUMENTO “ PILDORAS SOBRE BOMBAS”

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2 ENTRENAMIENTO PARA OPERADORES EQUIPO ROTATIVO EQUIPO ROTATIVO PREPARADO POR: JAIRO DURAN E. JAIRO DURAN E. APOYADO EN EL DOCUMENTO “ PILDORAS SOBRE BOMBAS” DEL ING.GUILLERMO PALENCIA R.

3 EQUIPO PARA CONVERTIR LA ENERGIA MECANICA EXTERNA EN ENERGIA HIDRAULICA DE UN LIQUIDO A FIN DE MOVERLO DE UN PUNTO A OTRO. BOMBAS

4 LA BOMBA

5 BOMBAS CLASIFICACION SEGÚN EL PRINCIPIO DE OPERACIÓN (Principio de adición de la energía al fluido) CENTRIFUGAS (DINAMICAS) RECIPROCAS DESPLAZAMIENTO POSITIVO ROTATORIAS Las bombas mas utilizadas en procesos industriales son las Centrífugas, las de Pistón y las Rotatorias.

6 BOMBAS CENTRIFUGAS Son aquellas que tienen como elemento básico giratorio un elemento llamado “IMPULSOR” que hace circular el líquido desde el centro de este (ojo) hacia la periferia, transmitiéndole a la masa del líquido la VELOCIDAD periférica de los álabes, Determinando la PRESION de trabajo. Se utilizan en servicios de Alta Capacidad y en Servicios de Baja a Media Presión (o Cabeza). Estas bombas son las mas ampliamente utilizadas en la industria para la transferencia de líquidos de todo tipo, suministro de agua, industria química,etc.

7 FUNCIOMAMIENTO DE LA BOMBA CENTRIFUGA

8 BOMBAS CENTRIFUGAS Se clasifican de acuerdo con: Según Tipo de Carcaza:Según Tipo de Carcaza: Voluta (caracol). Difusor.

9 BOMBAS CENTRIFUGAS Según el Impulsor: Por configuración mecánica (Cerrados para alta presión, Abiertos para baja presión y pequeños flujos y Semiabiertos de uso general). Por Tipo de Succión: Sencilla y Doble.

10 BOMBAS CENTRIFUGAS Por número de impulsores: Una etapa. Multietapa.

11 BOMBAS CENTRIFUGAS Por posición del impulsor: Vertical. Horizontal.

12 BOMBAS CENTRIFUGAS Según configuración mecánica:Según configuración mecánica: De impulsor Voladizo. De impulsor entre cojinetes. Verticales (en linea, sumideros).

13 Las capacidades de estas bombas varían desde 2 a 100.000 GPM y cabezas de descarga desde unos cuantos pies hasta miles de LBS/PLG2. Las ventajas principales de la bomba centrífuga son su simplicidad, baja inversión, flujo uniforme, poco espacio requerido, bajo costo de mantenimiento, un bajo ruido en operación y facilidad de adaptarse a accionadores de motor o turbina. BOMBAS CENTRIFUGAS

14 PARTES DE UNA BOMBA CENTRIFUGA Y DEFINICION DE TERMINOS PARA SU ESPECIFICACION

15 PARTES DE LA BOMBA CENTRIFUGA EJE SUCCION DESCARGA VOLUTA CABEZOTE CAJA DE BALINERAS PATAS DE APOYO DRENAJE TAPON DE LLENADO DE ACEITE

16 Corte de una bomba (una etapa) BALINERAS DE EMPUJE BALINERA RADIAL EJE SUCCION DESCARGA SELLO MECANICO VOLUTA CABEZOTE CAJA DE BALINERAS PATAS DE APOYO IMPULSOR DRENAJE VASO DE LUBRICACION TAPON DE LLENADO DE ACEITE MIRILLA OJO DEL IMPULSOR ANILLOS DE DESGASTE

17 EJE SUCCION VOLUTA CABEZOTE CAJA DE BALINERAS PATAS DE APOYO DRENAJE DEFLECTOR SELLO MECANICO BALINERAS DE EMPUJE VASO DE LUBRICACION IMPULSOR DESCARGA BALINERA RADIAL ANILLOS DE DESGASTE PLANO DE UNA BOMBA

18 LA LUBRICACION VASO DE LUBRICACION NIVEL DE ACEITE

19 EL SELLO MECANICO ROTATIVO ESTACIONARIO

20 QUENCH Y FLUSHING LINEA DE QUENCH ( AGUA O VAPOR ) LINEA DE QUENCH ( AGUA O VAPOR )

21 Caja o Carcaza de una Bomba Centrífuga  SU FUNCION ES CONVERTIR LA CABEZA DE VELOCIDAD GENERADA POR EL IMPULSOR EN ENERGIA DE PRESION. ESTO ES POSIBLE MEDIANTE LA REDUCCION DE LA VELOCIDAD DEL FLUIDO AL AUMENTARSE GRADUALMENTE EL AREA DE SALIDA.  SIRVE DE FRONTERA A LA PRESION DEL LIQUIDO BOMBEADO.

22 Voluta : EL IMPULSOR DESCARGA EL LIQUIDO DIRECTAMENTE A UNA CAJA EN FORMA DE ESPIRAL LLAMADA “VOLUTA”. DICHA CAJA SE EXPANDE PROGRESIVAMENTE, EN TAL FORMA QUE LA VELOCIDAD DEL LIQUIDO SE REDUCE EN FORMA GRADUAL. DE ESTA MANERA, PARTE DE LA ENERGIA DE VELOCIDAD ES CONVERTIDA EN PRESION ESTATICA. SE LE CONOCE TAMBIEN COMO BOMBA DE “CARACOL ”. Difusor : EL IMPULSOR DESCARGA EN UNA SERIE DE DIFUSORES (VENAS) ESTACIONARIOS QUE RODEAN LA PERIFERIA DEL IMPULSOR, LOS CUALES CAMBIAN LA DIRECCION DEL FLUJO DEL LIQUIDO Y CONVIERTEN LA ENERGIA DE VELOCIDAD EN CABEZA DE PRESION.

23 Impulsor ES EL CORAZON DE LA BOMBA, HACE GIRAR LA MASA DEL LIQUIDO CON LA VELOCIDAD PERIFERICA DE LAS EXTREMIDADES DE LOS ALABES. DETERMINANDO ASI LA ALTURA DE LA ELEVACION PRODUCIDA O PRESION DE TRABAJO DE LA BOMBA. Clasificación de los Impulsores 1. TIPO DE SUCCION :* SENCILLA* DOBLE 2. DIRECCION DEL FLUJO :* RADIAL* AXIAL * MIXTO 3. CONSTRUCCION MECANICA:* CERRADOS*ABIERTOS * SEMI-ABIERTOS 4. FORMA DE LOS ALABES :* CURVATURA SIMPLE* TIPO FRANCES 5. VELOCIDAD ESPECIFICA :* BAJA* MEDIA * ALTA

24 ACCESORIOS DE LA BOMBA VALVULA DE DESCARGA VALVULA DE SUCCION FILTRO DE SUCCION CHEQUE DE DESCARGA PROTECTOR DEL ACOPLE DRENAJE DEL ACEITE INDICADOR DE PRESION ( PI ) LLENADO DE ACEITE

25 CABEZACABEZA  ES UN TERMINO EMPLEADO PARA EXPRESAR UNA FORMA DEL CONTENIDO DE ENERGIA DE UN LIQUIDO, POR UNIDAD DE PESO DEL LIQUIDO, REFERIDO A UN NIVEL ARBITRARIO  ES LA ENERGIA POR LIBRA DE FLUIDO  ESTE TERMINO ES COMUNMENTE USADO PARA REPRESENTAR LA ALTURA VERTICAL DE UNA COLUMNA ESTATICA DE FLUIDO, CORRESPONDIENTE A LA PRESIÓN DEL FLUIDO EN EL PUNTO DE REFERENCIA  TAMBIEN PUEDE CONSIDERARSE COMO LA CANTIDAD DE TRABAJO NECESARIO PARA MOVER UN LIQUIDO DESDE SU POSICION ORIGINAL A UNA POSICION REQUERIDA. EN ESTE CASO, EL TERMINO INCLUYE EL TRABAJO EXTRA NECESARIO PARA VENCER LA RESISTENCIA A FLUIR EN LA LINEA

26 CABEZACABEZA HlHl H2H2

27 Ilustraciones sobre algunos Términos de Cabeza  CABEZA COMO “ENERGIA POR LIBRA DE FLUIDO” Considerando las unidades de: Presión : Lbf/in 2 (psi) Densidad del agua: lbm/ft 3  CONSTANTE PARA CONVERSION DE PRESION A CABEZA Usando las correspondientes equivalencias y teniendo en cuenta que numéricamente 1lbf = 1lbm se obtiene : LB 144 IN 2 1 FT 3 P x 2,31 FT IN 2 FT 2 GE 62.37 LB GE Densidad del agua a 60 0 F = 62.37 lb/ft 3 P== xxx H en FT

28 Cabeza Estática Total H ET. EN UN SISTEMA DADO, ES LA DIFERENCIA EN ELEVACION ENTRE EL NIVEL DEL LIQUIDO EN LA DESCARGA Y EL NIVEL DEL LIQUIDO EN LA SUCCION. H 2 CABEZA ESTATICA DE DESCARGA H ET CABEZA ESTATICA TOTAL H l CABEZA ESTATICA DE SUCCION P P H 2 CABEZA ESTATICA DE DESCARGA H ET CABEZA ESTATICA TOTAL H l CABEZA ESTATICA DE SUCCION P - H l CABEZA ESTATICA DE SUCCION + H 2 CABEZA ESTATICA DE DESCARGA H ET CABEZA ESTATICA TOTAL

29 Cabeza Total - H - LA CABEZA TOTAL - H - ES LA ENERGIA IMPARTIDA AL LIQUIDO POR LA BOMBA, ES DECIR, LA DIFERENCIA ENTRE LA CABEZA DE DESCARGA Y LA CABEZA NETA DE SUCCION. ES INDEPENDIENTE DEL LIQUIDO BOMBEADO Y ES, POR LO TANTO, LA MISMA PARA CUALQUIER FLUIDO QUE PASE A TRAVES DE LA BOMBA. SE EXPRESA EN PIES DEL LIQUIDO BOMBEADO. 2 H = H D - H S = D” x RPM 1839

30 PRESION DE DESCARGA

31 Que es la Cavitación? Es un término estrechamente relacionado con ebullición y casi sinónimo de ebullición. El término ebullición normalmente describe la formación de burbujas de vapor, que ocurre cuando la presión de vapor de un líquido es elevada en tal forma que iguala o excede la presión estática a la cual el líquido está expuesto. La cavitación ocurre cuando la presión estática del líquido, cae por debajo de la presión de vapor del líquido en movimiento, es decir, cuando la presión de succión de la bomba cae, induciendo a que algo de líquido se vaporice y se formen burbujas. CAVITACION

32 La fuerza que tiende a suprimir la Cavitación, es el MARGEN por el cual la presión estática del líquido en el ojo del impulsor, excede la presión de vapor del líquido a una temperatura dada. CUANDO ESTE MARGEN DE PRESION SE CONVIERTE A TERMINOS DE “CABEZA DE LIQUIDO” ES LLAMADA: CABEZA NETA POSITIVA DE SUCCION = NPSH

33 NPSH = Cabeza Neta Positiva de Succión ES DEFINIDO COMO EL MARGEN ENTRE LA PRESION EXISTENTE EN LA BRIDA DE SUCCION DE LA BOMBA Y LA PRESION DE VAPOR DEL LIQUIDO A LA TEMPERATURA DE BOMBEO, CONVERTIDA A CABEZA DE LIQUIDO BOMBEADO. ES LA PRESION ABSOLUTA POR ENCIMA DE LA PRESION DE VAPOR DEL FLUIDO BOMBEADO, DISPONIBLE EN LA BRIDA DE SUCCION DE LA BOMBA PARA MOVER Y ACELERAR AL FLUIDO PARA QUE ENTRE AL IMPULSOR. EL NPHS D ES FUNCION DE LAS CONDICIONES EXISTENTES EN EL SISTEMA DEL LIQUIDO BOMBEADO Y DE LOS CAMBIOS DE PRESION Y TEMPERATURA A LO LARGO DE LA LINEA DE SUCCION. EL NPSH D ES FUNCION DE LA GEOMETRIA DEL SISTEMA, LA RATA DE FLUJO Y LAS CONDICIONES DEL LIQUIDO QUE SE TENDRAN DURANTE LA OPERACIÓN DE LA BOMBA.

34 Determinación del NPSH Disponible NPSH D = (P l + P AT - P V ) x 2,31 H l – hf S P l = PRESION MANOMETRICA SOBRE SUPERFICIE DEL LIQUIDO. P AT = PRESION ATMOSFERICA. P V = PRESION DE VAPOR. hfs = PERDIDAS DE PRESION EN LINEA SUCCION (FRICCION, ACCESORIOS, FILTROS, ETC.). ge = GRAVEDAD ESPECIFICA A CONDICIONES DE BOMBEO

35 NPSH Requerido ES UNA CARACTERISITICA INDIVIDUAL DE CADA BOMBA Y ES DETERMINADO EXPERIMENTALMENTE POR EL FABRICANTE. REPRESENTA LA CABEZA REQUERIDA POR EL LIQUIDO PARA FLUIR SIN VAPORIZARSE DESDE LA BRIDA DE ENTRADA DE LA BOMBA HASTA UN PUNTO DENTRO DEL OJO DEL IMPULSOR, DONDE LOS ALABES COMIENZAN A IMPARTIR ENERGIA AL LIQUIDO. ES FUNCION DEL DISEÑO DEL IMPULSOR, DE LA CARCAZA Y DE LA VELOCIDAD. NPSH D > NPSH R > 3 pies

36 ENTRADA DEL LIQUIDO AL IMPULSOR ENTRADA DEL LIQUIDO ENTRADA DEL LIQUIDO AL IMPULSOR

37 Son bombas giratorias o de movimiento alterno, con Una o varias cámaras que se llenan o vacían en forma Cíclica, desplazando “paquetes” de flujo a intervalos Regulares, de tal forma que desalojan un volumen Constante de líquido. Primero atrapan un volumen de líquido dentro de un Cilindro o caja y luego una pieza móvil desaloja dicho Volumen. Se deben “CEBAR” al ponerlas en operación a fin de Reducir el desgaste de las piezas móviles. Estas bombas proporcionan altas presiones de descarga. BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

38 BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO bombas dePistón (reciprocantes) Las bombas de Pistón (reciprocantes) su uso mas frecuente es para un amplio rango de cabeza y bajas capacidades. Están compuestas por el lado líquido y el lado de potencia. El lado líquido puede ser del tipo pistón o émbolo. Se clasifican en bombas de acción simple cuando el líquido es descargado únicamente durante el recorrido hacia delante (carrera) del émbolo o pistón o sea durante la mitad de la revolución y en bombas de acción doble cuando es desalojado en ambos recorridos (dos desplazamientos/revolución).

39 BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas Recíprocas Las Bombas Recíprocas, están compuestas por el lado Líquido y el lado Potencia. Se clasifican en: De Potencia: Construidas con un sistema de cigüeñal, cruceta y biela para convertir el movimiento circular en movimiento lineal.

40 BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO De Acción Directa (de vapor): Es una máquina de vapor que tiene el lado líquido como parte integral, formando así una unidad, ya que el vapor es el medio motriz. De Volumen Controlado: También llamadas de capacidad variable, proporcionadoras, de medición o inyección de Químicos. Desplazan un volumen determinado de líquido en un periodo de tiempo específico. Tipo Diafragma: Operan mediante el movimiento periódico de un diafragma que hace las veces de pistón.

41 BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Bombas Rotatorias Las Bombas Rotatorias están conformadas por una Cámara fija y elementos giratorios como engranajes, Levas, tornillos, aspas o émbolos que son accionados Por la rotación relativa del eje del motor. Pueden bombear líquidos mezclados con gases o Vapores. Son autocebantes, requieren poco espacio para su Instalación. Tienen baja eficiencia volumétrica.

42 CURVA DE LA BOMBA

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44 ARREGLO DE LAS BOMBAS Las bombas pueden operar en paralelo o en serie: PARALELO: PARALELO: Se usan así para dividir el flujo entre dos o mas bombas pequeñas en lugar de una grande. Al operar en paralelo tendrán la misma presión de descarga.

45 ARREGLO DE LAS BOMBAS SERIE: SERIE: Algunas veces es ventajoso o económico Utilizar dos o mas bombas en serie para alcanzar la presión de descarga deseada. En este caso la capacidad está limitada por la capa- cidad de la bomba mas pequeña. La presión de descarga de la última bomba es la suma de las presiones de descarga individuales. (Ver curva típica de las bombas)

46 Uno de los problemas más frecuente que tenemos en las refinerías es el fenómeno de “Vibración en el equipo rotatorio”. La vibración de la bomba centrífuga varía con el flujo, usualmente siendo mínima en la vecindad del flujo con punto de mejor eficiencia y se incrementa a medida que se incrementa o disminuye el flujo ( ver gráfica siguiente ). LA VIBRACION

47 Curva de Vibración de Bombas

48 BOMBAS  Para mejorar la Confiabilidad de los Equipos, mejore la Confiabilidad de las Personas que los operan.  Un Buen Operador puede manejar un equipo marginal confiablemente y detectar problemas antes de sucederse un daño catastrófico.  La Confiabilidad de los Equipos depende de los esfuerzos de los operadores que manejan adecuadamente los equipos. actividad crítica  La Vigilancia de los Equipos es la “actividad crítica” del operador y depende de los sentidos: mirando, oyendo, tocando y oliendo. Cuando los operadores vigilan sus equipos cuidadosamente, las fallas catastróficas se suceden raramente.  El Trabajo en Equipo entre Operaciones, Mantenimiento e Ingenier í a es vital para alcanzar é xito en el proceso y bajos costos confiablemente.  Trabajar juntos requiere Confianza, Honestidad, Mentes Abiertas y Compromiso para encontrar soluciones en lugar de localizar culpables.

49 BOMBAS  Los Registros, las Listas de Chequeo, los Data Sheet, las curvas de las bombas son necesarios para la confiabilidad de los equipos.  Si el trabajo es critico, la Lista de Chequeo deberá ser extensa y detallada, para proporcionar un alto grado de aseguramiento de que la tarea fue completada correctamente.  El entrenamiento debe incluir lo básico de cómo trabaja la maquinaria y la responsabilidad del operador de arrancar confiablemente un equipo.  Los procedimientos proveerán la información para operar una unidad. Conserve los procedimientos actualizados para el manejo de un sistema cambiante.  Hasta las plantas mejor operadas tienen situaciones desafortunadas. Los análisis de emergencias proporcionan a los operadores una idea de cómo responder a una emergencia. El escudriñar enseña a los operadores a “fortalecer debilidades en sus conocimientos” y descubre deficiencias en los procedimientos o en los equipos.

50 PORQUE FALLAN LAS BOMBAS 1.La 1.La bomba no da flujo. 2.Entrega 2.Entrega menos flujo del esperado. 3.No 3.No levanta suficiente presión. 4.La 4.La forma de la curva H-Q difiere de la original. 5.Pierde 5.Pierde el cebado después de arrancar. 6.Consume 6.Consume demasiada potencia. 7.Presenta 7.Presenta vibración. 8.Presenta 8.Presenta ruido. 9.Fugas 9.Fugas excesivas por la caja de empaques. 10.Fugas 10.Fugas excesivas por los sellos mecánicos. 11.Poca 11.Poca duración de los rodamientos. 12.La 12.La bomba se sobrecalienta y se pega.

51 FALLAS EN LAS BOMBAS CAUSAS DE FALLA OPERACIÓN INAPROPIADA30% DEFICIENCIAS DE MANTENIMIENTO30% ERROR EN EL DISEÑO25% Defecto de los materiales Error en la fabricación Defectos de ensamblaje e instalación CONDICIONES DE OPERACIÓN DIF. AL DISEÑO15%

52 ELEMENTOS DEL DIAGNOSTICO (cont.) INSPECCIÓN FÍSICA DEL EQUIPO TRABAJANDO Ruidos anormales Vibración Estado del lubricante Escapes INSPECCIÓN DEL EQUIPO DESARMADO FALLAS EN LAS BOMBAS