Blog

Jul 29, 2023

Directrices prácticas para bombas centrífugas en plantas de petróleo, gas, petróleo y petroquímicas

La selección, configuración, embalaje, instalación, puesta en servicio y funcionamiento de las bombas requiere mucho más cuidado del que se suele ejercer. Aquí hay pautas prácticas y recomendaciones útiles.

La selección, configuración, embalaje, instalación, puesta en servicio y funcionamiento de las bombas requiere mucho más cuidado del que se suele ejercer. A continuación se presentan pautas prácticas y recomendaciones útiles para bombas centrífugas en diferentes servicios de petróleo, gas, petroquímicos y petroquímicos.

El tipo de bomba más común utilizado en todas las industrias es la bomba centrífuga. Esto se debe a su flexibilidad, confiabilidad, relaciones favorecidas entre caudal y entrada, precios razonables y tecnologías bien desarrolladas. Suelen ser accionados por motores eléctricos, aunque en determinadas aplicaciones se han utilizado bombas centrífugas accionadas por turbinas de vapor. Las bombas horizontales pueden considerarse más deseables, pero en algunas aplicaciones, las condiciones y requisitos específicos pueden requerir la selección de bombas verticales.

En muchas instalaciones, ha habido una política de “veamos cómo se desarrolla” para todas las etapas de los proyectos, desde el diseño, la selección de la bomba, la ubicación de la bomba, las tuberías de la bomba hasta la operación y el mantenimiento. Esta política no es adecuada ni productiva. Esta política no es aplicable a plantas de petróleo, gas, petróleo y petroquímicas. Todas las etapas y pasos (dimensión de la bomba, selección de la bomba, pedido/compra de la bomba, inspección, instalación, operación y mantenimiento) deben basarse en evaluaciones técnicas precisas, conocimiento/experiencia de expertos y referencias operativas exitosas recientes.

Muchas bombas en servicios clave de petróleo y gas se han instalado en una configuración 1+1 (una operación y una de reserva), ya que el apagado de una bomba no debería detener la producción. Cerrar la planta o instalación debido a un disparo de la bomba simplemente no es una opción debido a daños financieros y otras preocupaciones. Sin embargo, también debería prestarse más atención a áreas clave relacionadas con el aumento de la confiabilidad y la disponibilidad. Los sellos y rodamientos son un punto clave en este sentido.

La temperatura de funcionamiento es un parámetro clave para las bombas y sus sistemas. Las bombas para servicios de alta o baja temperatura necesitan mucho cuidado. A modo de indicación, para temperaturas de funcionamiento inferiores a 5 F (-15 C) y superiores a 266 F (130 C), se deben utilizar directrices sólidas de diseño y fabricación para las bombas. Esto generalmente se traduce en el uso de bombas 610 del American Petroleum Institute (API) o equivalentes. Ha habido diferentes características y disposiciones para temperaturas de funcionamiento altas o bajas.

Por ejemplo, las carcasas de las bombas deben tener soporte en la línea central para reducir los efectos de las diferencias de temperatura. Generalmente se deben emplear materiales y sistemas de sellado especiales, compatibles con las temperaturas de funcionamiento. La configuración de la bomba con soporte de línea central y descarga superior proporciona estabilidad cuando se la somete a temperaturas extremas y cargas de tubería asociadas (producidas) en las boquillas de la bomba.

La velocidad de la bomba normalmente debe elegirse en una etapa temprana del proceso de dimensionamiento/selección. La selección de la velocidad práctica más alta suele ser deseable porque produce el tamaño más pequeño y, generalmente, el costo más bajo y la contención más fácil de la presión del sistema. La eficiencia suele mejorarse con una mayor velocidad. Sin embargo, velocidades más altas pueden reducir la vida útil de los componentes, como sellos o cojinetes, y la confiabilidad general. Por tanto, es necesaria la optimización para encontrar la velocidad óptima para cada bomba. También se deben verificar las pautas de código (como API 610) y las referencias exitosas anteriores.

Hoy en día, los sellos mecánicos se especifican para casi cualquier bomba. Por supuesto, existen bombas sin sello, como las bombas de accionamiento magnético, que no necesitan sellos. Los más utilizados son los sellos mecánicos de tipo cartucho. Casi todos los sellos utilizan una pequeña cantidad del líquido bombeado o un líquido alternativo para lavar las caras del sello.

Los sellos mecánicos necesitan especial atención para su selección, montaje, instalación y puesta en marcha. Se deben comprobar los sellos para detectar fugas, especialmente durante las primeras horas de funcionamiento. Una fuga menor a través del sello normalmente se reduce a insignificante después de un corto tiempo, pero si continúa podría haber un problema. Si hay algún problema con la instalación del sello, el sello podría fallar en las primeras horas (o el primer día) de funcionamiento. De lo contrario, se podría concluir que la instalación del sello se ha realizado correctamente.

El sello mecánico ha sido responsable de muchas paradas no programadas de bombas de proceso/principales. El costo total de reemplazo y mantenimiento del sello durante el ciclo de vida de una bomba es uno de los costos más costosos asociados con la operación y el mantenimiento de la bomba. Como estimación aproximada, se pueden gastar aproximadamente entre $ 3000 y $ 20 000 (en promedio) para reemplazar el sello mecánico de la bomba. Algunas bombas pueden requerir el reemplazo del sello mecánico de la bomba cada uno a tres años. Aunque en caso de un error en la selección del sello o problemas operativos persistentes, se podría experimentar una falla en el sello cada pocos meses. Esto no es aceptable ni rentable, y se debe encontrar y eliminar la causa raíz del problema.

Una prueba de rendimiento en taller es una prueba importante para casi cualquier bomba. Las curvas de bomba para altura versus caudal, altura de succión positiva neta (NPSH), eficiencia, potencia, etc. fueron predicciones teóricas o se basaron en datos de bombas similares. Preferiblemente, estas curvas deben verificarse para cada bomba en el taller del fabricante antes de entregar la bomba al lugar de trabajo. Idealmente, un fabricante de bombas debería operar cada bomba en el taller durante un período suficiente y medir todos los parámetros requeridos en diferentes puntos de operación para verificar el rendimiento y el funcionamiento sin problemas.

Ha habido muchos procedimientos para las pruebas de rendimiento de las bombas. El número de puntos y las definiciones suelen estar sujetos a negociación entre diferentes partes, pero las siguientes son pautas aproximadas. Idealmente, se deben considerar más de ocho puntos de operación y se deben medir y registrar los datos de prueba completos (incluidos la altura, la capacidad, la eficiencia y la potencia) para estos puntos. Estos puntos suelen ser:

Este último punto cerca del final de la curva podría ser el 125% o el 130% del flujo nominal o incluso más si la curva teórica se extiende más allá.

El establecimiento del NPSH requerido (NPSHr) suele presentar una dificultad mucho mayor para un fabricante de bombas que otros parámetros de rendimiento. En consecuencia, se debe tener más cuidado cuando el NPSH disponible (NPSHa) está demasiado cerca de NPSHr (margen bajo de NPSH).

Para bombas críticas, márgenes bajos de NPSH y otros, se debe especificar una prueba de NPSHr. Como otra indicación aproximada, un margen de NPSH inferior a 1,5 metros (o a veces 2 metros) puede dar lugar a una prueba de NPSHr.

Amin Almasi es un consultor principal de maquinaria/mecánica en Australia. Es un ingeniero profesional colegiado de Engineers Australia (MIEAust CPEng–Mechanical) e IMechE (CEng MIMechE). Tiene una Licenciatura en Ciencias y una Maestría en Ciencias en Ingeniería Mecánica y es RPEQ (Ingeniero Profesional Registrado en Queensland). Es autor de más de 200 artículos y artículos relacionados con bombas, equipos rotativos, equipos mecánicos, monitoreo de condiciones y confiabilidad.