Mdp 02 p-02 principios básicos

PDVSA N° TITULO

REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.

APROB. FECHAAPROB.FECHA

BOMBAS

�1994

MDP–02–P–02 PRINCIPIOS BASICOS

APROBADA

NOV.97 NOV.97

NOV.97 L.R.0 34 L.R.

MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO

ESPECIALISTAS

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PRINCIPIOS BASICOS NOV.970

PDVSA MDP–02–P–02

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Indice1 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 REFERENCIAS 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 ANTECEDENTES 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 DEFINICIONES 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO PARA SERVICIOS DE BOMBEO 6

6 FACTORES DE SENSIBILIDAD EN EL COSTO DE INVERSION 7.

7 OPERACIONES NOMINALES, ALTERNAS Y FUERA DE DISEÑO 8

8 CONDICIONES DE ARRANQUE 9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9 FLEXIBILIDAD DE EXPANSION 9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10 CAUDAL DE FLUJO 10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11 PROPIEDADES DEL FLUIDO 10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12 PRESION DE SUCCION 14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13 CONTROL DE FLUJO DE LA BOMBA 17. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14 PRESION DE DESCARGA 17. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15 PRESION DIFERENCIAL Y REQUERIMIENTOS DE CABEZAL 20. .

16 TEMPERATURA Y PRESIÓN DE DISEÑO 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17 SELECCION DE TIPOS DE EQUIPO 22. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18 SELECCION Y ESPECIFICACION DE MATERIALES 23. . . . . . . . . . .

19 MULTIPLICIDAD Y REPUESTOS 23. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20 DISEÑO DE INSTALACIONES DE BOMBAS 24. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21 REQUERIMIENTOS DE ENERGIA 24. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22 DOCUMENTACION 24. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23 NOMENCLATURA 25. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

http://www.intevep.pdv.com/santp

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/indice_mdp.htm

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/bombas/indice_bombas.htm

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1 ALCANCEEn este documento se presentan los procedimientos generales para diseñar yespecificar servicios de bombeo para plantas de proceso con especial énfasis enaquellos servicios donde normalmente se recurre a las bombas centrífugas. Eneste documento se cubren solamente los aspectos más rutinarios. Los detallesadicionales sobre la tecnología de aplicación de bombas y sobre los servicios debombeo que presentan dificultades especiales, se muestran en otros documentosde este capitulo.

Los servicios con condiciones extremas merecen especial atención de ingenieríatal como estudios de casos de optimización, consultas con especialistas demaquinarias y uso de la información actualizada de los suplidores en lugar de lainformación generalizada. Los tipos de condiciones extremas más dignas deinvestigaciones especiales son: caudales de flujo altos, altos cabezales,requerimientos altos de energía y servicios con requerimientos potencialmentealtos de NPSH. La Figura 5 presenta una línea de demarcación de los rangos decabezal–capacidad que normalmente requieren de estudios especiales deingeniería.

2 REFERENCIASPrácticas de Diseño (Además de otros Documentos de este capítulo)

MDP–01–DP–01 “Temperaturas de Diseño y Presión de Diseño”MDP–02–FF–01/06 “Flujo de Fluidos”

Otras Referencias

API STANDARD 610 “Centrifugal Pumps for Petroleum, Heavy Duty,Chemical, and Gas Industry Service”. Eighth Edition,August 1995.

Maxwell, J. B. “Databook on Hydrocarbons, Aplication to ProcessEngineering”.

3 ANTECEDENTESEl proceso de diseñar servicios de bombeo y las bombas que aplican a dichosservicios se lleva a cabo en tres etapas principales:

1. Diseño de Servicios de Bombeo

2. Selección de Bombas y Diseño de la Instalación

3. Diseño de Bombas.

El diseño del servicio de bombeo se prepara como un componente del diseñoglobal del proceso. Los aspectos de selección de equipos y aplicación se realizanen forma compartida por ingenieros de maquinarias pertenecientes a los equipos




http://www.intevep.pdv.com/~citonline/espanol/cat_normas_int_es.html

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de ingeniería de detalle y los ingenieros de aplicación de la compañía suplidorade bombas seleccionada; el diseño detallado de la instalación se realiza como unaparte de la ingeniería de detalle del proyecto. El diseño de la bomba es realizadopor los diseñadores de las compañías suplidoras de bombas, quienes usannormalmente componentes prefabricados para ensamblaje.

La Tabla 1 presenta un sumario de como los distintos parámetros involucrados enel diseño de servicios de bombeo son procesados a través de todas las etapas deingeniería.

4 DEFINICIONESNormalmente

especificado por:

La Función del Servicio de Bombeo es un término quecomúnmente se aplica a los requerimientos defuncionamiento y características del fluido para unservicio determinado, a diferencia de las característicasmecánicas y de instalación de la bomba y del servicio.

Diseñador delservicio

El Caudal de Flujo Nominal es el caudal de flujo deoperación normal sobre la cual se basan los rangos defuncionamiento de la bomba así como las garantíascorrespondientes.


La Presión de Succión Nominal es la presión desucción para las condiciones de operación en el punto degarantía (según API 610).


La Presión de Succión Máxima es la presión de succiónmás alta a la cual la bomba es sometida durante laoperación (según API 610).


La Presión de Descarga Nominal es la presión dedescarga de la bomba en el punto de garantía con lacapacidad, velocidad, presión de succión y densidadabsoluta nominales (según API 610).


La Presión de Descarga Máxima es la Máxima presiónde succión posible a ser encontrada, más la presióndiferencial Máxima que la bomba es capaz de desarrollarcuando se opera a la condición especificada develocidad, gravedad específica, y temperatura debombeo con el impulsor suministrado (según API 610).

Suplidor deBombas




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La Presión de Diseño es la mínima presión para la cualla bomba, su cuerpo y bridas deben ser seguras paraoperación continua a la temperatura de diseño,considerando el agotamiento de la holgura paracorrosión estipulada.


La Presión de Trabajo Máxima Permisible para elCuerpo de la Bomba es la presión de descarga másgrande a la temperatura especificada de bombeo para lacual se ha diseñado el cuerpo de la bomba. Esta presióndeberá ser igual o mayor que la Máxima presión dedescarga (API 610). de bombas

Suplidor

La Temperatura de Bombeo Nominal es la temperaturade operación normal sobre la cual se basan las garantíasy rangos de funcionamiento de la bomba.


La Temperatura de Diseño es la temperatura del metalpara la cual la bomba, su cuerpo, bridas, holgurasinternas y estructuras de soporte deben ser seguras enoperación continua a la presión de diseño. Latemperatura de diseño es igual a la temperatura debombeo nominal más un incremento para cubrir laflexibilidad operacional.

Diseñador delServicio

La temperatura Máxima es la que normalmente controlay siempre se especifica. La temperatura mínima tambiénse especifica cuando la temperatura más baja del líquidoinfluye el diseño y la selección de material. Esto podríaocurrir por debajo de 15°C (60°F).

La Temperatura Máxima Permisible de Trabajo es lamayor temperatura del fluido para la cual el suplidor hadiseñado la bomba para ser segura y operable. Estatemperatura deberá ser igual o mayor a la temperatura dediseño especificada.

Suplidor deBombas

Los Requerimientos de Cabezal para un Servicio sonlos requerimientos de presión total diferencial entre laspresiones nominales de succión y descarga, convertidosa una altura equivalente de líquido bombeado, a ladensidad absoluta que corresponde a la temperatura debombeo nominal de Bombas

Suplidor




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La Capacidad de Cabezal de una Bomba es la tasa ala cual la energía puede ser añadida al fluido por labomba para producir un aumento de presión a un caudalde flujo determinado. Las unidades comunes son:

kJ de energía x gc, en m de fluido bombeado

kg de masa x g

pie.lbf de energía x gc,en pie de fluido bombeado.

lb de masa x g

Suplidor deBombas

La Potencia al Freno Nominal (kW (HP) es la potenciarequerida por la bomba a las condiciones de operaciónnominales especificadas, incluyendo capacidad,presiones, temperatura, densidad absoluta y viscosidad(según API 610).

Suplidor deBombas

El Punto de Mayor Eficiencia (“PME”) es el caudal flujode operación para una velocidad dada a la cual se lograla Máxima eficiencia. Las bombas centrífugas seseleccionan para trabajar a caudales de flujo que estánentre 40 y 100% de la correspondiente al PME.

Suplidor deBombas

El Servicio de Bombeo describe los requerimientos de proceso para elevar lapresión de una corriente líquida. El servicio es efectuado por una estación debombeo.

Una Unidad de Bombeo se refiere a la bomba y sus equipos auxiliares instaladosen/o cerca de la base de la bomba: medio motriz, acoples, bases, pedestales desoporte, facilidades de autolimpieza, sistema de lubricación, etc.

Los Requerimientos de Instalación se refieren a los sistemas de tuberías yaccesorios asociados a la bomba, los sistemas de control, facilidades deprotección, mantenimiento instrumentación y otros servicios auxiliares quenormalmente no están instalados sobre la base de la bomba o que sonsuministrados por el suplidor.

Una Estación de Bombeo es un grupo de unidades de bombas instaladas en unlugar para cumplir el mismo servicio de bombeo o servicios muy relacionadosentre sí, incluyendo todas las facilidades de instalación.




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5 PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO PARA SERVICIOS DEBOMBEO

Los pasos siguientes se recomiendan para el diseño de un servicio de bombeo.

1. Obtener el caudal de flujo requerido por el proceso. Definir algunasvariaciones con respecto al flujo de diseño que deberían ser incluidos en eldiseño, tales como condiciones de arranque, expansión futura, flujo máximo,etc. Seleccionar el valor para el caudal de flujo nominal.

2. Convertir el caudal de flujo nominal a las condiciones de bombeo enunidades convencionales utilizadas para diseño de bombas (normalmentedm3/s (U.S. gpm).

3. Determinar las propiedades del líquido críticas para el diseño de la bomba:densidad absoluta, temperatura, viscosidad, punto de fluidez, etc. Estosvalores se requieren a las condiciones de bombeo y en algunos casos, acondiciones ambientales.

4. Calcular las condiciones de succión disponibles presión de succión nominal,presión de succión Máxima, NPSH disponible.

5. Determinar el efecto del sistema de control seleccionado sobre losrequerimientos de funcionamiento de la bomba.

6. Calcular los requerimientos de presión de descarga nominal para la bomba

7. Calcular el requerimiento de presión diferencial para el servicio y convertirloa cabezal a la densidad absoluta correspondiente a la temperatura nominalde bombeo. (A las diferentes condiciones de flujo establecidas).

8. Determinar la presión y temperatura de diseño requeridas por la bomba y lastuberías asociadas.

9. Seleccionar el tipo de bomba y el tipo de medio motriz (Ing. de Procesos yEspecialista en Equipos Rotativos).

10. Seleccionar materiales de construcción (Especialista en Equipos Rotativosy Especialista en Materiales).

11. Determinar requerimientos de bombas de repuesto y su necesidad paraoperación en paralelo.

12. Determinar otros requerimientos de instalación tales como detalles desistemas de control, arranque automático de la bomba de repuesto, etc.

13. Seleccionar el tipo de sello del eje y determinar los requerimientos paralimpieza externa o sistemas de sello (Ing. de Procesos y Especialista enequipos Rotativos).

14. Estimar los requerimientos de servicios.




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15. Documentar el diseño: cálculos, estudios, texto de la especificación dediseño, sumario aproximado de los requerimientos de servicios, etc.

Los servicios con requerimientos de cabezal–capacidad por encima de la líneaguía en la Fig. 5, se deberían considerar en una forma de diseño especial con losobjetivos siguientes:

1. Optimizar la multiplicidad de unidades de bombeo.

2. Asegurar la compatibilidad del NPSH disponible con los requerimientos demodelos de bombas disponibles.

3. Asegurar la exactitud de los valores estimados para eficiencia,requerimientos de potencia y especificación del medio motriz.

4. Determinar si un estilo particular de construcción debería ser especificadopara asegurar una selección óptima de la bomba.

6 FACTORES DE SENSIBILIDAD EN EL COSTO DE INVERSION

Los siguientes factores en el diseño de servicios de bombeo tienen una marcadainfluencia sobre el costo de la unidad de bombeo y su instalación, están en listadosen orden descendente de influencia.

Número de bombas instaladas en el servicio (alineadas en paralelo)

Material de cuerpo

NPSH disponible

Requerimiento de cabezal

Caudal de flujo por bomba

Presión de diseño

Temperatura de diseño

Selección de tipo de bomba

Daños o peligros causados por inflamabilidad del fluido, toxicidad y

Corrosividad

Contenido de sólidos en el líquido

Requerimientos de potencia

Selección del tipo de medio motriz

Estos factores deberían tener una consideración especial durante la fase dediseño del servicio para asegurar que se evita un costo de inversión innecesario.




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7 OPERACIONES NOMINALES, ALTERNAS Y FUERA DEDISEÑO

En adición a las condiciones nominales de la bomba, el diseñador deberíaconsiderar las variaciones en los siguientes factores por las razones que seindican en cada caso:

Mínimo Máximo

Caudal de Flujo Se puede requerir recirculación por bajo flujo

El NPSH disponible seráprobablemente más bajo quepara el flujo normal. Estotiene influencia sobre eldimensionamiento del mediomotriz

Temperatura Se pueden requerirmateriales especiales conresistencia al impacto

El diseño mecánico de labomba debe ser adecuado

Densidad absoluta Influencia sobre elcabezal para el cual debeser diseñada la bomba

Determinar requerimientosmáximos de potencia

Viscosidad De mucha significación enla estimación del funcio–namiento de las bombasrotatorias

Débito en el funcionamientode las bombas centrífugas; elvalor de la viscosidad atemperatura ambiente tieneinfluencia sobre las insta–laciones requeridas para elcalentamiento inicial

Punto de fluidez Normalmente no es tanimportante

Determina la necesidad defacilidades de calentamientoinicial y su diseño.

Contenido de sólidos Sin importancia Afecta el diseño interno y eltipo de bomba. Igualmentetiene influencia sobre losrequerimientos de mante–nimiento

Presión de succión Se necesita calcular lapresión diferencial reque–rida y el NPSHR

Se utiliza para determinar lapresión de diseño

Presión de descarga Podría indicar si es devalor el considerar mediomotriz con velocidadvariable

Se necesita para calcular lapresión diferencial requeriday la presión de diseño delcuerpo de la bomba.




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8 CONDICIONES DE ARRANQUE

Las condiciones de arranque algunas veces difieren de una forma tan significativade las condiciones nominales que afectan el funcionamiento de la unidad debombeo. Por ejemplo, algunas veces las unidades de proceso se ponen enoperación con alimentaciones diferentes a las de diseño. Esto ocasiona que loscaudales de flujo y propiedades del fluido de varias corrientes intermedias difierande los valores de diseño. La operación inicial, aún con las alimentaciones dediseño, pueden estar fuera de control por un tiempo tan prolongado que tendríael mismo efecto sobre las condiciones del servicio de bombeo.

Cuando se prevean condiciones de operación de arranque fuera del diseño, elDiseñador debe decidir si el diseño del servicio de bombeo debe hacerse para lascondiciones nominales y las de fuera de diseño.

La experiencia ha demostrado que el diseño para condiciones de arranqueanormales generalmente es innecesario. Usualmente se pueden aplicarmecanismos para realizar las operaciones de arranque necesarias sin requeririnversiones en instalaciones adicionales. Por esta razón, el diseño para lascondiciones de arranques normalmente no se recomienda a menos que existancircunstancias muy especiales.

Un ejemplo importante de la operación de la bomba a condiciones diferentes delas nominales es el uso de bombas de hidrocarburos para circulación de aguaantes de la operación inicial del proceso. El agua se circula para lavar losrecipientes y sistemas de tuberías y para probar las bombas mecánicamente. Yaque el agua tiene una densidad absoluta mucho mayor que la de casi todos loshidrocarburos, los requerimientos de potencia de la bomba con agua pueden sermayores que la capacidad del medio motriz de que se dispone. Esto requiere desumo cuidado al planificar y supervisar la operación con agua, pero la experienciano justifica diseños especiales o inversiones adicionales para tal fin.

9 FLEXIBILIDAD DE EXPANSION

La planificación a largo plazo y la estrategia de inversión en instalaciones paramanufactura, ocasionalmente justifica la inversión previa en equipo inicial deplanta para permitir una expansión futura en capacidad a un costo bajo. Losservicios de bombeo, en conjunto con otros equipos de la planta, pueden serdiseñados inicialmente para el grado de flexibilidad de expansión deseada. Laforma más simple de prepararse para un futuro aumento en el caudal de flujo esel de especificar simplemente aquel espacio que se estipulará en el diagrama deplanta inicial para una bomba adicional que opere en paralelo con la bombaoriginal.




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Una mejor manera, en muchos casos, consiste en especificar los datos de laoperación futura, en conjunto con las condiciones nominales iniciales, yespecificar que la bomba y sus facilidades de instalación sean pre–especificadasdesde el punto de vista de ingeniería para la expansión futura de la planta. En estecaso la línea de succión debería ser dimensionada para el caudal de flujo futuroy se debería tener cuidado al especificar el cabezal neto de succión positivadisponible (NPSHD) para el caudal de flujo.

10 CAUDAL DE FLUJO

El caudal de flujo volumétrico, Q, (a la temperatura de bombeo) puede sercalculado a partir del Flujo Másico o Flujo Volumétrico a condiciones estándarsegún se indica en MDP–02–P–06.

Los caudales de flujo por debajo de 6.3 dm3/s (100 gpm) con cabezales sobre los107 m (350 pie) y por debajo de 3.2 dm3/s (50 gpm) con cabezales bajo los 107m (350 pie) están generalmente por debajo de los caudales de flujo óptimos parabombas centrífugas y requieren especial cuidado en el diseño del servicio, verMDP–02–P–03.

11 PROPIEDADES DEL FLUIDOFuentes de Información

Las propiedades del fluido podrían ser obtenidas del Maxwell Databook onHydrocarbons o a través del uso de Paquetes de Simulación de Procesos. Otrasfuentes de información podrían ser usadas cuando sean validadas en formaadecuada.

Temperatura del Fluido

La temperatura del fluido afecta los siguientes aspectos del diseño de la bomba:

1. Estilo de construcción de la bomba

2. Materiales

3. Necesidad de agua de enfriamiento

4. Niveles de presión adecuados de las bridas estándar.

Si las propiedades del fluido, tales como la densidad absoluta y la viscosidad,difieren significativamente a la temperatura nominal de operación y a latemperatura ambiente, y si se requiere el arranque bajo las condiciones detemperatura ambiente, entonces el rango de temperatura ambiente convenientea ser utilizado se debe especificar.




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Presión de Vapor del Fluido

El fluido que viene del rehervidor de una torre o del tambor de destilado del topenormalmente estará en su punto de ebullición, y en tales casos la presión en esterecipiente al nivel del líquido se puede utilizar como la presión de vapor del líquido. Cuando este no es el caso, la presión de vapor del fluido debe ser determinadamediante los gráficos de presión de vapor o fugacidad.

Densidad Absoluta

La densidad absoluta del fluido afecta los siguientes aspectos del diseño de labomba.

1. Los requerimientos de cabezal para producir una presión diferencial dada.

2. La capacidad de presión diferencial de los tipos de bombas con capacidadde cabezal limitado, tales como las bombas centrífugas.

3. El flujo másico para un caudal de flujo volumétrico dado.

4. Requerimientos de potencia.

La densidad absoluta debería ser especificada a la temperatura nominal debombeo. Los valores se pueden obtenerse a 15°C (60°F) y luego aplicarle losfactores de corrección apropiados para la temperatura real.

Viscosidad

La viscosidad del fluido afecta los siguientes aspectos del diseño de la bomba:

1. Selección del tipo de bomba

2. Eficiencia y características de cabezal–capacidad

3. Necesidad para facilidades de calentamiento inicial y calentamiento delcuerpo de la bomba.

El impacto de la viscosidad en la selección de las bombas centrífugas esesquematizado tanto en MDP–02–P–05 como en MDP–02–P–08correspondiente a la selección de bombas de desplazamiento positivo. El efectoespecífico de viscosidad en el funcionamiento de la bomba centrífuga se presentaen MDP–02–P–07. La viscosidad debería ser especificada si su valor excede de5 mm2/s (50 SSU, 5 cSt) a la temperatura nominal de bombeo.

Las relaciones de viscosidad y unidades que se usan comúnmente en el diseñode plantas de proceso son las siguientes:




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Viscosidad UnidadesMétricas

UnidadesInglesas

Símbolo Calculadomediante:

Absoluta Pa.s gr/cm.s =Poise (P) =

µ100 centipoise(cP)

––––

Cinemática mm2/s cm2/s =Stoke (St) =100cSt.

100 centistoke� �

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Ec.(1)

SayboltUniversal

s SSU Por debajo de 250SSU, ver lasconversiones en“Maxwell Databook”on hydrocarbons.Por encima de 250SSU, SSU = (cSt) x4.62

F2 106 62.428

Una variedad de diferentes viscosímetros industriales se usan en el mundo,incluyendo Saybolt Thermo, Saybolt Universal, Saybolt Furol, Redwood Standardy viscosímetros Engler. Las curvas de conversión para estas mediciones sepueden encontrar en el “Maxwell Databook on Hydrocarbons”.

Punto de Fluidez

El punto de fluidez tiene influencia sobre la necesidad de facilidad desdecalentamiento inicial para la bomba. Esta temperatura debería ser especificada sies más alta que la mínima temperatura ambiente del lugar.

Corrosividad

La corrosividad del fluido afecta los siguientes aspectos del diseño de bombas:

1. Materiales de construcción y tolerancias para corrosión seleccionadas

2. Necesidad de un líquido externo de lavado para mantener el líquido corrosivofuera del alcance del sello del eje.

3. Diseño del cuerpo de la bomba cuando se requiere de materiales costosos.

La mayoría de las corrientes de refinería contienen compuestos de azufrecorrosivos, y muchos productos químicos utilizados en refinación de petróleo soncorrosivos. Únicamente los productos destilados terminados se pueden clasificarnormalmente como no corrosivos.




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La identificación y concentración de sustancias corrosivas no comunes en el fluidodeben ser señaladas en las Especificaciones de Diseño. Ejemplos comunes sonSO2 líquido, 45% H2SO4, solución cáustica de 15°Bé, fenol, H2S, cloruros, etc.Si se conoce información adicional sobre sustancias corrosivas y materialesadecuados provenientes de experiencias previas de planta o pruebas delaboratorio, esta debería ser incluida en la Especificación de Diseño.

Contenido de Sólidos

El contenido de sólidos en la corriente de líquido afecta los siguientes aspectos deldiseño de la bomba:

1. Características del fluido (Newtoniano, no–Newtoniano, etc.), así como losrequerimientos de presión diferencial.

2. Diseños para resistencia a la erosión

3. Dimensiones del canal de flujo, tipo de impulsor

4. Velocidad periférica del impulsor

5. Características de diseño para desintegrar las partículas grandes, talescomo el diseño del tipo “Desintegrador de Coque”

6. Diseño del sello al eje.

Los sólidos más comunes encontrados en las corrientes de refinería son laspartículas de coque en tubos rehervidores (o calderas) y en los fondos delfraccionador primario de craqueadores con vapor, sistemas de enfriamientodirecto de craqueadores con vapor y torres lavadoras de unidades decoquificación, y partículas de catalizador en servicios de aceite lodos o en lasunidades de craqueo catalítico.

En los servicios con sólidos, las bombas deberían ser protegidas de las partículasgrandes tales como aglomerados de coque mediante filtros permanentes en lasucción de la bomba y/o con mecanismos tales como filtros de coque en el fondode los destiladores de vacío.

Las Especificaciones de Diseño deben señalar el tipo, distribución de tamaño departículas, densidad y concentración de los sólidos en la corriente de líquido quellega a la bomba. El porcentaje en peso se usa normalmente como la forma másconveniente de expresar la concentración de sólidos en las Especificaciones deDiseño. A partir de esta y de los valores de densidad, el Diseñador de la bombapuede calcular la concentración en volumen.




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Si se conoce que ciertos tipos de construcción de bombas, tales como el tipo dedesintegrador de coque o del tipo de lodo (de suspensión), son satisfactoriossegún experiencia previa de planta, éstas deberían ser especificadas.

El carácter abrasivo de los sólidos en la suspensión es extremadamenteimportante para el diseño de la bomba y para los requerimientos demantenimiento. La mejor forma de describir la abrasividad es especificando losdatos de dureza del sólido. Con frecuencia, se utilizan dos escalas en ingenieríade suspensiones, las cuales son la escala de dureza de Moh y el número deKnoop. Si la fractura de los sólidos es dañina para el proceso, como ocurre enalgunas aplicaciones de semisólidos, esto se debería indicar.

Una suspensión se define arbitrariamente como aquella mezcla donde hay másde un 1% en peso de sólidos en un líquido. La construcción de bombasconvencionales de proceso normalmente es adecuada para concentraciones desólidos hasta un 2% en peso, y cuando los sólidos son menores de 100micrómetros (= micrones) en tamaño. Las bombas de etapas múltiples nodeberían usarse en concentraciones de sólidos mayores de 1%; un diseñopreferible es el de dos bombas en serie, tal vez, con un medio motriz común.

Características del Flujo

La gran mayoría de los líquidos en las refinerías y plantas de procesos químicostienen características de flujo que permiten denominarlos “Newtonianos”, lo cualsignifica que la tasa de esfuerzo (flujo) es linealmente proporcional al esfuerzo decorte (fuerza que causa el flujo). Debido a que la tasa de esfuerzo y el esfuerzode corte son proporcionales, su relación, que se denomina viscosidad absoluta(Pa.s (centipoises)) es constante. Así, la viscosidad absoluta de los fluidosNewtonianos permanece constante frente a cambios en el caudal de flujo.

Algunas suspensiones y otros líquidos que se manejan en las industrias químicas,de plástico, de alimentos, de procesamiento de papel y minería tienencaracterísticas de flujo que no varían linealmente con el caudal de flujo y sedenominan “no–Newtonianos”. Las caídas de presión en las tuberías de succióny descarga no pueden ser calculadas por los métodos normales cuando semanejan suspensiones no–Newtonianas. El tamaño de la línea debe asegurarque la velocidad de transporte crítica de la suspensión se alcance. Los datos conlos cuales se realiza el diseño deben provenir de pruebas, experiencias, o fuentesde literatura calificadas.

12 PRESION DE SUCCION

Nivel de Referencia de la Bomba

La presión de succión normal se calcula y se especifica para un nivel de referenciaarbitrario de 600 mm (2 pie) sobre el nivel de referencia del piso. Este nivel es




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típico de la línea central del impulsor en los tipos de bombas comúnmenteutilizados – bombas de proceso horizontales de una etapa y de capacidad media(15 a 65 dm3/s (200 a 1000 gpm)). La elevación de la línea central de la bombaseleccionada realmente para el servicio normalmente diferirá algo de los 600 mm(2 pie) arbitrarios, dependiendo de la altura de la base de la bomba escogida, tipode bomba, tamaño y orientación. La diferencia entre el nivel de referenciaarbitrario y el nivel de referencia real es muy pequeña para tener algún significadoen la determinación de los requerimientos de cabezal en la mayoría de losservicios, pero es un factor de suma importancia en el establecimiento del NPSHde que se dispone realmente para la bomba instalada, y debe verificarse porconsiguiente cuando se seleccione la bomba y se realice el diseño de la base.

Una verificación de la elevación de la línea central real de la bomba contra el nivelde referencia de 600 mm (2 pie), es especialmente necesaria para bombas de altacapacidad las cuales serán físicamente grandes y podrían tener sus líneascentrales más de 600 mm (2 pie) por encima del piso, y para bombas verticalesque podrían tener sus bridas de succión muy cercanas al piso.

Seleccionar y especificar el nivel de referencia que requiere de especial atenciónen casos de:

1. Bombas alineadas a ser localizadas en sistemas de bombeo elevados, envez de al nivel del piso.

2. Bombas de agua de pozo profundo y bombas de agua de enfriamiento queestán localizadas con respecto al nivel de la superficie del agua, en vez deal nivel del piso.

El nivel de referencia convencional de 600 mm (2 pie) debería ser usado tambiénpara bombas de proceso verticales de múltiples etapas, aunque el impulsor de laprimera etapa está localizado por debajo de este nivel y el NPSHD a dicho nivelserá mayor que al nivel de 600 m (2 pie). El suplidor de la bomba puede hacer laconversión necesaria, utilizando la localización real de la brida de succión de labomba y de la longitud de la bomba seleccionada.

La Especificación de Diseño debería establecer a que nivel de referencia de labomba han sido calculados tanto la presión de succión especificada como elNPSH disponible, normalmente 600 mm (2 pie) sobre el piso.

El API 610 especifica que los suplidores de las bombas establecen susrequerimientos de NPSH para bombas horizontales como aquel requerido en lalínea central del eje y para bombas verticales como aquel requerido en la líneacentral de la brida de entrada.




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Nivel del Tambor de Succión

El nivel de líquido en el envase de succión que se utiliza para cálculos de NPSHdebería ser el nivel mínimo operable. Para recipientes verticales con cabezalesconvexos, se asume normalmente que está en la línea tangente del fondo delrecipiente. Para alcanzar los requerimientos de NPSH de las bombas centrífugascomerciales un diseño económico normalmente coloca la línea tangente del fondode los recipientes de succión que contienen fluidos en su punto de burbuja,aproximadamente, 4500 mm (15 pie) sobre el piso. Las unidades de proceso conuna capacidad muy grande podrían requerir elevaciones de recipientes más altosdebido a los requerimientos mayores de NPSH para las bombas de altos caudalesde flujo. Se requiere de estudios de casos individuales para determinar laelevación óptima del recipiente. La Figura 5. indica los servicios que normalmenteameritan un estudio individual.

Presión de Succión Sub–Atmosférica

Con la excepción de las bombas que succionan de equipos de vacío, la presiónde succión de las bombas no debería ser diseñada para estar muy por debajo dela presión atmosférica. A presiones reducidas la filtración de aire al interior de lalínea y/o la vaporización de gases disueltos podrían causar problemas. La presiónde succión mínima recomendada es de 83 kPa absolutos (12 psia). Esto esaplicable para casos tales como el de succionar desde tanques que tienen líneasde succión muy largas.

Cálculo de la Presión Normal de Succión

El cálculo de la presión normal de succión se realiza por los métodos presentadosen el capitulo de Flujo de Fluidos de este Manual. Cuando se requieren filtrospermanentes en la succión, una caída de presión 7 kPa (1 psi) debería serconsiderada para el filtro.

Para los servicios donde las líneas de succión son muy largas, o si el margen deNPSH disponible por sobre los requerimientos de la bomba se sabe que sonpequeños, un estimado exacto de la caída de presión en la tubería de succión esnecesario. Los estimados de longitudes equivalentes deberían basarse en eldiagrama de planta real y en una aproximación bastante buena de la ruta real dela línea.

Presión Máxima de Succión

Este valor se obtiene sumando la presión de ajuste de la válvula de seguridad (siexiste alguna) del recipiente desde el cual succiona la bomba, la caída de presióndesde la válvula de seguridad al punto donde se mantiene el nivel de líquido y elmáximo cabezal estático de líquido en la succión. Al calcular el cabezal estático,utilizar el “alto nivel de líquido” de diseño para el recipiente.




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La caída de presión por fricción en la línea de succión no se considera en estecálculo debido a que se asume que la condición de Máxima succión ocurre cuandoel flujo a través de la bomba es cero, con la válvula en la descarga cerrada.

NPSH

Ver MDP–02–P–04.

13 CONTROL DE FLUJO DE LA BOMBAEl caudal de flujo de la gran mayoría de las bombas centrífugas se controla conuna válvula de control en la línea de descarga. El caudal de flujo de muchasbombas de desplazamiento positivo se controla reciclando una porción del flujo dedescarga a la succión de la bomba, con una válvula de control en la línea de reciclo.Las válvulas de control pueden ser posicionadas por señales de nivel, presión,flujo o controladores de temperatura para cumplir con los requerimientos deproceso.

Para bombas centrífugas, la Válvula de control impone una cantidad variable decaída de presión sobre los requerimientos naturales de presión del sistema. Unaumento de la cantidad de caída de presión a través de la válvula de controlincrementa la presión de descarga de la bomba, su generación de cabezal yreduce el caudal de flujo. Una disminución en la caída de presión a través de laVálvula de control tienen el efecto opuesto. Cuando la Válvula de control estácompletamente abierta, el flujo no está bajo control, sino que está determinado porla interacción natural de la característica de funcionamiento de la bomba con laresistencia característica del sistema. La función de la Válvula de control se ilustraen la Figura 6.

Igualmente, pueden usarse motores de velocidad variable para controlar el flujode una bomba centrífuga. Este tópico se cubre en MDP–02–P–07.

14 PRESION DE DESCARGAFactores que Contribuyen a los Requerimientos de Presión de Descarga

La presión de descarga requerida es el resultado de la suma de los requerimientosde presión de tres tipos diferentes:

1. Estático, independiente del caudal de flujo

a. Presión de operación en el punto donde se controla la presión (normalmenteun recipiente) a la cual la bomba está descargando su flujo, o presiónatmosférica en el caso de tanques de almacenamiento atmosférico.

b. La diferencia de elevación entre el nivel de referencia de la bomba y el nivelde líquido del recipiente de descarga (máximo) que suma el cabezal estáticoa los requerimientos de cabezal de descarga. Se debe considerar la Máxima




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altura de líquido en el recipiente de descarga para obtener el máximo cabezalde elevación requerido.

2. Cinética, dependiente del caudal de flujo

a. La caída de presión a través de equipos de procesos en el circuito dedescarga tales como intercambiadores de calor, reactores, filtros, hornos,etc.

b. Boquillas de inyección, algunas veces con caídas de presión altas paraatomización, y algunas veces expuestas a ensuciamiento.

c. Orificios para medición de flujo.

d. Resistencia en sistemas de tuberías, incluyendo codos, conexiones en T,bridas, válvulas de compuerta y de retención.

3. Variable, modulada de acuerdo a los requerimientos de control delproceso

a. Válvula de control

Para todos los factores que dependen del caudal de flujo, es necesariocalcular la caída de presión para el máximo caudal de flujo deseado. Un valoraproximado de ella se obtiene mediante la siguiente expresión:

�Pmax � �Pnormal x �tasa máximatasa normal

�2

Cálculo de Caídas de Presión en Tuberías y Válvulas de Control

Las caídas de presión en la tubería de descarga (y succión) podría ser calculadapor los métodos del capitulo de Flujo de Fluidos de este Manual.

Se debería tener especial cuidado al calcular la caída de presión para serviciosde bombeo que succionan de tanques de almacenaje ya que podrían existir líneasmuy largas y muchos codos en el sistema. Como una base para el Cálculo, sedebería usar el diagrama de planta previsto para el sistema de tuberías y sedeberían señalar las bases consideradas en las Especificaciones de Diseño.

La caída de presión a través de las Válvulas de control puede asignarse de lasiguiente manera:

A veces está automáticamente asignada, cuando están en una línea entre dosrecipientes de succión y descarga que tienen presión controlada.

Cuando se encuentra a la descarga de una bomba que envía liquido a través deuna serie de equipos intermedios hasta un punto de presión controlada, la caídade presión de la válvula de control puede fijarse en un 20% de las perdidas totales




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de presión por fricción del circuito mas una cantidad adicional de acuerdo a ladiferencia de presión estática (DPE) del circuito (10% de DPE para DPE< 1400kPa, 140 kPa para DPE entre 1400 y 2800 kPa y 5% de DPE para DPE>2800 kPa).Estas reglas deben usarse con cuidado pues pueden resultar en valores muy altoo muy bajos dependiendo del sistema, en estos casos debe privar el criterioIngenieril y la experiencia para asignar la caída de presión. Para informaciónadicional refiérase a la Sección 12–Instrumentación del Manual de Diseño deProcesos. Practicas de Diseño versión de 1986.

Presión de Descarga Máxima

Esta presión se utiliza para determinar la presión de diseño y es la suma de lapresión de succión Máxima y la presión diferencial Máxima.

La Máxima presión diferencial para las bombas centrífugas normalmente ocurrena flujo cero (Shut Off) y se asume que es 120% del diferencial nominal (VerMDP–02–P–07) basado en la Máxima densidad absoluta prevista para el fluido.Si se encuentra que el diferencial máximo es mayor de 120% del diferencialnominal (lo cual es particularmente predominante en bombas de múltiples etapasy de altos caudales de flujo) para la bomba seleccionada, entonces las presionesMáximas de descarga y de diseño deberían ser incrementadas de acuerdo a esto.Esto tiende a ocurrir con bombas de caudal alto de flujo debido a las característicasde impulsores de alta velocidad específica que se utilizan. Por el contrario, lasbombas se pueden especificar para tener una presión de disparo a algún nivelmenor que 120% del diferencial de modo que se pueda bajar la presión nominalde diseño de las líneas y los intercambiadores de una clasificación a otra. Estono debería hacerse a menos que se obtenga algún crédito por el hecho de reducirla presión nominal de diseño de las líneas y equipos. No se debe especificarmenos de 110% del diferencial, ya que esto promueve el uso de una curvacaracterística de operación de la bomba tan plana que hace que sufuncionamiento sea inestable.

La Máxima presión de descarga de una bomba de desplazamiento positivo estádeterminada por el ajuste de la Válvula de seguridad de la descarga. VerMDP–02–P–08 para los detalles.




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Características de los Requerimientos de Presión del Sistema

Cuando se diseña un nuevo servicio de bombeo o se estudia el comportamientode un servicio existente, una ayuda importante para comprender losrequerimientos de control de flujo es el de describir en forma gráfica la relaciónentre la curva característica de los requerimientos de presión del sistema y la curvacaracterística de funcionamiento de la bomba. En el caso de nuevos diseños, lacurva de la bomba centrífuga se puede estimar utilizando el punto decapacidad–cabezal nominal y la forma de la curva promedio que se muestra enel apéndice del MDP–02–P–07. Los requerimientos de presión del sistemapueden graficarse con los valores de presiones de descarga calculados para flujonominal, flujo cero y algunos flujos adicionales tales como 0.5, 0.8, 1.2 y 1.5 delvalor nominal.

Este gráfico puede usarse para mostrar como una velocidad de motor de la bombavariable podría utilizarse para control, cuanto cabezal se consume a través de laVálvula de control que sucede con la Válvula de control cuando estácompletamente abierta, cuanto incremento en el flujo se podría lograr al operaruna segunda bomba idéntica en paralelo, etc.

15 PRESION DIFERENCIAL Y REQUERIMIENTOS DE CABEZALCálculos

Para los cálculos de cabezal a partir de la presión diferencial ver MDP–02–P–06.

Use las presiones nominales de succión y descarga para el Cálculo de presióndiferencial y del cabezal.

No es necesario reportar el cabezal en las Especificaciones de Diseño, ya que losvalores necesarios para calcularlo, diferencial de presión y densidad absoluta, seespecifican separadamente.

Se debe tomar precaución para presentar el requerimiento de cabezal de la bombay el NPSH disponible, ambos en términos del líquido bombeado, a las condicionesde bombeo, y no en términos de agua fría.

16 TEMPERATURA Y PRESIÓN DE DISEÑOTemperatura de Diseño

El documento MDP–01–PD–01 de este manual presenta el procedimiento generalpara determinar todas las temperaturas de diseño de los equipos. La temperaturade diseño para las bombas normalmente es especificada con un margen de 28°C(50°F) por encima de la temperatura nominal de bombeo. Para bombas queoperan por debajo de 15°C (60°F), como las bombas criogénicas, es necesarioespecificar una temperatura mínima de diseño, basada en las características delservicio particular.




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Presión de Diseño

La presión de diseño de una bomba se calcula agregando la presión máxima desucción a la diferencia Máxima de presión operando a temperatura nominal debombeo con la densidad absoluta a condiciones nominales. La diferencia Máximade presión para bombas centrífugas se define como el 120% de la diferencianominal de presión para propósitos de Especificaciones de Diseño. Si la bombaseleccionada finalmente tiene una capacidad de diferencia Máxima de presiónmayor que el 120% del valor nominal, entonces el valor de la presión de diseñodel cuerpo se debe aumentar apropiadamente. Si la densidad absoluta del líquidoestá sujeta a cambio, se debe usar la densidad absoluta Máxima prevista paracomputar la presión diferencial a flujo cero (Shut off).

Las bombas centrífugas accionadas por turbinas de vapor se pueden operarcontinuamente hasta 105% de la velocidad nominal dentro del rango normal de lavelocidad de sus reguladores. Por lo tanto, la bomba es capaz de desarrollar(105%) 2 ó 110% del cabezal nominal de desconexión. Esto se debe tomar encuenta al establecer la presión de diseño de las bombas centrífugas accionadaspor turbinas de vapor.

Clasificación de Bridas

Las clasificaciones de temperatura y presión de diseño determinadasanteriormente suministran al suplidor de las bombas y al Diseñador del sistemade tubería la base para la selección de clasificación de brida. El suplidor de labomba usualmente selecciona la misma clasificación para la brida de succióncomo para la de descarga. Sin embargo, en el caso de bombas con alto diferencialde presión como las bombas de alimentación a calderas, a veces se usa unaclasificación inferior para la brida de succión. Esta debería satisfacernaturalmente la presión Máxima de succión. La clasificación presión temperaturade la brida de succión debe ser compatible con la de la tubería de succión tal comose define en el documento MDP–01–PD–01; es decir, en ningún caso debe sermenor que 3/4 de la presión de descarga Máxima de la bomba a la temperaturanormal de bombeo.




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17 SELECCION DE TIPOS DE EQUIPO

Selección del Tipo de Bomba

El tipo de bomba se especifica normalmente en las Especificaciones de Diseño.La selección del mejor tipo de construcción para cumplir con unos requerimientosdados de servicio normalmente se efectúa en la etapa de ingeniería de detalle delproyecto, basado en cualquier guía incluida en las Especificaciones de Diseño.Las Figuras 1 y 2 presentan al Diseñador una indicación de los tipos de bombascentrífugas que se aplican a varios requerimientos de cabezal y capacidad. Sicomo resultado de una investigación se ha determinado que un tipo especial deconstrucción o algunas características de diseño son las mejores para el servicio,se deben especificar estos detalles. Si se desea la construcción de bombas enlínea donde sea económico y beneficioso para la distribución de la planta, o si noes deseado específicamente, se debe especificar la posición deseada.

Las siguientes guías se presentan para ayudar a decidir cuan específicas sedeben hacer las especificaciones de diseño de acuerdo al tipo de bomba y al tipode construcción.

Las especificacionesde diseño siempredeben indicar el tipode bomba a este nivel

Las especificacionesde diseño incluiráncon frecuencia esterequerimiento

Las especificacionesde diseño en ocasio–nes incluirán detallestan específicos comoéstos

Centrífuga Orientación verticalTipo de suspensión

Características del tritu–rador de coque

Tipo de alta velocidadTipo carga de estoperaAnillos de desgaste confacilidades para lavado

Tipo rotor cilíndricoRotativa Soporte externo cons–

tante con camisa decalentamiento

Tipo tornillo Tipoengranaje

ReciprocanteAccionador de máquinade vapor Accionador demotor

Tipo pistón Tipo émboloCaja de estopera devástago especial simple,doble, triple

Dosificadora Diseño de control de flujo Tipo diafragma.

El documento MDP–02–P–05 presenta información más extensa en la seleccióndel tipo de bomba.

Selección del Tipo de Medio Motriz





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18 SELECCION Y ESPECIFICACION DE MATERIALESProcedimientos

El método normal de seleccionar y especificar materiales de construcción parabombas es usar los “Hydraulic Institute Standards” para la selección de materialesy el sistema de código de API 610 para reportar los requerimientos en lasespecificaciones de diseño.

Si el API 610 no tiene un código que incluya los materiales deseados, estos debenser especificados individualmente.

El uso del término materiales “estándar” del suplidor debe ser evitado ya queparece permitir el uso de materiales “estándar” en servicios que podría ser muybien difíciles y “no–estándar”.

19 MULTIPLICIDAD Y REPUESTOSConsideraciones para Decidir sobre Repuestos

La Tabla 2 presenta un sumario de las consideraciones utilizadas para decidir sise necesitan bombas de repuesto y de que manera es necesario instalarlas.

Las preferencias y políticas del cliente en cuanto a repuestos deberán serrespetadas.

Donde el diseño de servicio óptimo requiere dos o más bombas que operennormalmente en paralelo, se debe estipular una bomba de repuesto cuando losrequerimientos de mantenimiento por sí solos dictan la necesidad de la misma.Si el servicio de bombeo debe continuar operando durante una falla del suministrodel servicio al accionador primario, entonces se debe tener unidades de repuestosuficientes para cubrir adecuadamente la falla del suministro del servicio. Elnúmero total de unidades en paralelo puede a veces ser minimizado dividiendo lostipos de accionador de las bombas de operación.

Repuestos Comunes

Las bombas centrífugas de proceso han sido lo suficientemente confiables comopara que una dotación de repuesto de 100% que es una bomba completa derepuesto por cada bomba en operación no será necesaria en la mayor parte delos servicios en la mayoría de las plantas de proceso. Se obtiene una continuidadde servicio adecuada usando una sola bomba como repuesto para dos o más enservicio. El uso de bombas de repuesto comunes se limita por la proximidad delos servicios a ser comunitarios y la compatibilidad de las condiciones de susservicios. Se deben comparar las siguientes condiciones de servicio:

1. El punto de capacidad de cabezal requerido de cada servicio debe estardentro del rango de trabajo del repuesto común.




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2. La temperatura normal no debe diferir más de 85°C (150°F).

3. Presión de succión no debe diferir más de 345 kPa (50 psi).

4. El NPSH disponible para la bomba de repuesto común debe ser mayor quelos requerimientos de cada servicio.

5. Si un servicio de alto flujo usa un repuesto en común con un servicio de bajoflujo, el repuesto común se debe diseñar para el flujo alto y cuando operacomo repuesto para el servicio de bajo flujo, puede necesitar un reciclo deflujo bajo para evitar cavitación y sobrecalentamiento.

6. La presión y la temperatura de diseño y las clasificaciones resultantes de labrida para el repuesto común deben ser adecuados para ambos servicios.

7. Si un servicio de cabezal alto usa un repuesto en común con un servicio decabezal bajo, el repuesto común debe ser diseñado para el cabezal alto y sedebe tomar una caída de presión grande a través de la Válvula de control.

8. El diseño del sello del eje debe ser adecuado para ambos servicios.

No se deberían usar repuestos comunes en los siguientes casos:

1. Donde uno de los líquidos de servicio contiene agua y el otro ácido como elreflujo (ácido) del depropanizador y el reflujo (acuoso) del separador deC3/C4. Las posibilidades de que los dos flujos se mezclen en los tubosdistribuidores en la succión y la descarga causando una corrosión severa sondemasiado grandes.

2. Servicio donde se requiere un flujo continuo del fluido pero se esperan altosrequerimientos de mantenimiento de la bomba, tales como en los serviciosde suspensión en plantas de craqueo catalítico y en coquificadores.

20 DISEÑO DE INSTALACIONES DE BOMBASVer MDP–02–P–10.

SELLOS PARA EL EJE


21 REQUERIMIENTOS DE ENERGIAPara los cálculos de requerimientos de energía de las bombas ver MDP–02–P–06.

22 DOCUMENTACIONLa Tabla 1 presenta una lista de los datos que se deben reportar en lasEspecificaciones de Diseño, y una lista de los Cálculos adicionales quenormalmente son realizados por el Diseñador del servicio pero que no se reportanen las Especificaciones de Diseño.




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23 NOMENCLATURA

NOMENCLATURAU N I D A D E S

Símbolo Parámetro Sistemamétrico

Sistemainglés

A Área mm2 pulg2

PF Potencia al freno kW HP

CP Calor específico a presión constante KJ/kg°K BTU/lb.°RE Eficiencia adimensional Decimal

EO Eficiencia global, incluyendo laspérdidas hidráulicas y mecánicas

“

Fi Factores que dependen de lasunidades usadas (Ver lista al final)

g Aceleración de gravedad m/s2 pie/s2

gc Constante dimensional 103 kg/s2 kPa.m 32.17lb.pie/lbf.s2

H Diferencia neta de cabezal m de líquidobombeado

pie de líq.bombeado

∆HS Diferencia en el cabezal estático entrelas dos elevaciones

m pie

ESMP Altura de succión Máxima permisible kPa de vacío pulg de Hg

NPSH Cabezal neto de succión positiva m de vacío pie

N Velocidad rotativa de la bomba rev./s rpm

NS Velocidad específica del impulsor rev./s rpm

P Potencia kW HP

P Presión kPa man. psig

PV Presión de vapor kPa abs. psia

∆p Diferencial de presión, incremento depresión

kPa psi

Q Caudal de flujo volumétrico dm3/s U.S.gpm

Qs Caudal de flujo volumétrico acondiciones estándar

dm3 15°C,101.325 kPa

U.S.gpm 60°F, y 1atm

Sss Velocidad específica a la succión rev./s rpm

SSU Viscosidad Saybolt Universal segundos segundos

∆T Elevación de temperatura °C °FW Flujo másico de líquido kg/s lb/h

� Factor de expansión térmica adimensional

µ Viscosidad absoluta Pa.s cP

� Viscosidad cinemática mm2/s cSt




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NOMENCLATURAU N I D A D E S

Símbolo Sistemainglés

Sistemamétrico

Parámetro

ρc Densidad kg/m3 lb/pie3

d Coeficiente de cavitación adimensional adimensional

Subíndicesa Permisible

c A condiciones de operación

D Disponible (en el sistema)

min Mínimo (permisible continuo)

max Máximo (permisible continuo)

PME Punto de mayor eficiencia

o Global, al caudal de flujo de operación

R Requerido

s A condiciones estándar (15°C, 101,325 kPa (60°F y 1 atm))

1 Aguas arriba; succión

2 Aguas abajo; descarga

Factores que dependen de las unidades usadas

En unidadesmétricas

En unidadesinglesas

F1 = Ec. (1) MDP–02–P–06 103 0.1247

F2 = Ec. (1) MDP–02–P–02 106 62.428

F3 = Ec. (4) MDP–02–P–06, Ec. (5),(6) (8) y (10),Ec. (1) MDP–02P–04

1 144

F4 = Ec. (12) MDP–02–P–06 1 1.98x106

F5 = Ec. (13) MDP–02–P–06 1x103 246873.0

F6 = Ec. (14) MDP–02–P–06, Ec. (1)MDP–02–P–08, Ec. (1) y Ec. (2)MDP–02–P–11

1000 1714

F7 = Ec. (2) y (4) MDP–02P–04, Ec. (1)MDP–02P–07

1.63 1

F8 = Ec. (3) MDP–02P–04 1 70.726

F9 = Ec. (3) MDP–02P–04 101 29.9

F10 = Ec. (1) Subs. H 85 649

F11 = Ec. (2) Subs. H 102 778




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.

EL DISEÑADOR DEL SERVICIO ESTIMAESTO PERO NORMALMENTE NO

REPORTA RESULTADOS EN LAS ESPECIFICACIONES DE DISEÑO

EL DISEÑADOR DE SERVICIO CALCULAY DECIDE ESTO Y REPORTA LOS RESUL–TADOS EN LAS ESPECIFICACIONES DEDISEÑO.

LAS PROPUESTA DEL SUPLIDOR DE LABOMBA REPORTA DATOS PRECISOSSOBRE ESTOS ASPECTOS.

ESTO SE DETERMINA DURANTE LA INGENIERIA DE DETALLES DE

––

––P NORMAL; P MAXIMO

P ; PARTE DEL P PERMISIBLE PARA LAVALVULA DE CONTROL

REQUERIMIENTOS DE CABEZAL

––

PF, KW (BHP); EVALUAVION DE POTEN–CIA DEL ACCIONADOR.

––

––

––

––

––

PRESION DE LA ESTOPERA; TEMPERA–TURA DE BURJUJA A LA PRESION DELA ESTOPERA.

––

––

––

––

1 1

∆

dm /s (gpm)

DENSIDAD ABSOLUTA A CONDICIONESPRESION DE OPERAC. DEL RECIP. DEDE SUCCION

PRESION DE OPERACION DEL RECIPIEN–TE DE DESCARGA

REQUERIMIENTOS DE P

PRESION DE DISEÑO DEL CUERPO DELA BOMBA

TEMPERATURA DE OPERACION NOMI–NAL Y TEMPERATURA DE DISEÑO.

ESTIMADO DE REQUERIMIENTO DESERVICIOS

PRESION DE VAPOR A TEMP. DE BOM–BEO

NPSH

VISCODIDAD A LA TEMP. DE BOMBEO YA TEMP. AMBIENTE SI ESTA POR ENCIMADE 5 mpa. ( 50 ssu)

CARACTERISTICAS DE CUALQUIERSOLIDO EN EL LIQUIDO.

FILTRO PERMANENTE

TIPO DE SELLO DEL EJE

REQUERIMIENTO PARA DESCARGA EX–TERNA O SELLO Y FUENTE.

MATERIALES DE BOMBA.

TIPO DE BOMBA Y CUALQUIER CARAC–TERISTICA ESPECIAL DE DISEÑOREQUERIDA.

TIPO DE ACCIONADOR Y CONDIC. DESERVICIO.

A SUMINISTRO DE UN SISTEMA DE LU–BRICACION DE ACEITE EN DISPERSION.

––

––––

––

CAPACIDAD DE CABEZAL DE LA BOMBA

TEMPERATURA MAXIMA PERMISIBLE DEDISEÑO LA UNIDAD DE BOMBEO

PF, KW (BHP).

––

FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA CONLA VISCOSIDAD ESPECIFICADA

ANCHO DE LA BOQUILLA DE IMPULSOR;TOLERANCIA DE SOLIDOS, DIAMETROY VELOCIDAD DEL IMPULSOR.

TAMAÑO RECOMENDADO DE MALLA.

MODELO DE SELLO DEL EJE.

PRESION REAL DE ESTOPERA; SISTEMADE DESCARGA RECOMENDADO Y COM–PONENTES DEL SISTEMA.

MATERIALES DEL SELLO MECANICO.

TIPO DE CONSTRUCCION DE BOMBA YCARACTERISTICAS INCLUIDAS DE DI–SEÑO.

VELOCIDAD DE LA BOMBA; TIPO DECONSTRUCCION DEL ACCIONADORY DATOS DE FUNCIONAMIENTO.

––

––––

––

––

––

––

EVALUACION DE POTENCIADEL ACCIONADOR

––

––

––

DISEÑO DE DETALLE DEL FILTROTENSOR PERMANENTE, TAMAÑODE MALLA

INTERCAMBIABILIDAD DEL MODELODE SELLO; ACEPTABILIDAD DE CONS–TRUCCION DE SELLO EMPOTRADO.

DETALLES DE LA DESCARGA EXTER–NA DEL SISTEMA DE SELLO.

––

CONVENIENCIA DE CONSTRUCCION DE BOMBA EN LINEA; INTERCAMBIA–BILIDAD DE PARTES

COMPATIBILIDAD DE LOS REQUERI–MIENTOS DE SERV. CON EL DISEÑO DELSISTEMA DE SERVICIOS DE LA PLANTA.

DISEÑO DE DETALLE DEL SISTEMA.

∆

R

3

2

––

LA INSTALACION.

∆P A FLUJO CERO (SHUT OFF)

∆P DE LINEA DE SUCCION DESDE ELRECIPIENTE A LA BOMBA, NPSHR

CAPACIDAD DE ∆P A FLUJO 0 Y TAM – BIEN LA PRESION MAXIMA PERMISIBLEDEL CUERPO DE LA BOMBA

NPSHR AL CAUDAL DE FLUJO NOMINAL ∆P DE LA CONFIGURACION REAL DELA LINEA DE SUCCION, CUANDO LALINEA ES LARGA O CUANDO NPSHRESTA MUY CERCA DE NPSHAALTURA DEL PUNTO MEDIO DE LABOMBA POR ENCIMA DEL SUELO,PARA COMPARACION CON LOS 60mm (2 pie) ASUMIDOS EN LOSCALCULOS DE CNSPA (NPSHA)




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LA INTERRUPCION DE FLUJO DE LA BOMBA TIENEESTE IMPACTO EN LA OPERACION DE LA PLANTA:(EN ORDEN CRECIENTE DE SITUACION CRITICA)

INTERRUMPE UNA OPERACION NO–CRITICA

REDUCE LA CAPACIDAD OCIOSA DE BOMBEO UNA BOMBA EN UNO DE VARIOS POZOS DE AGUA

NO REQUIERE BOMBA DE REPUESTO

EJEMPLOS DE SERVICIOS PRACTICA TIPICA DE REPUESTO DE BOMBA(INCREMENTA EL GRADO DE CONFIABILIDADDEL SERVICIO PRESTADO)

PLANTA PILOTO

DISPONIBLENO REQUIERE BOMBA DE RESPUESTO

PURA; UNA BOMBA DE TRASFERENCIA A UNO DE VA–RIOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO EN SERVICIOPARALELO.

LLEVA LOS PRODUCTOS FUERA DE ESPECIFICA–CION POR UN TIEMPO RELATIVAMENTE CORTOCUANDO SE CONSIDERA LA CAPACIDAD DE AL–MACENAMIENTO DEL PRODUCTO.

MEZCLA DE GASOLINA, INYECCION DE ADITIVOS. NO REQUIERE BOMBA DE REPUESTO, EN CAMPO PEROSI UNA BOMBA DE REPUESTO PUESTA EN ALMACEN;UN TIPO DE BOMBA EN LINEA RESULTA IDEAL.

PRODUCE LA PARADA DE UNA PLANTA QUE FRE–CUENTEMENTE ES PARADA POR OTRAS RAZONES.

SERVICIOS EN PLANTAS DE PRODUCCION DE ACIDO NO REQUIERE BOMBA DE REPUESTO EN CAMPO, PEROSI UNA BOMBA DE REPUESTO PUESTA EN ALMACEN;UN TIPO DE BOMBA EN LINEA RESULTA IDEAL.

PRODUCE LA PARADA DE UNA SUB–UNIDAD QUENO ES ESENCIAL PARA LA OPERACION GLOBALDE LA PLANTA, O PUEDE SER RAPIDAMENTE PA–

CARGA DE PRODUCTO, UNIDAD DE POLIMERIZACION. BOMBA DE REPUESTO EN ALMACEN O BOMBA DE RE–PUESTO COMUN; A MENOS QUE PUEDA SER ECONO–MICAMENTE JUSTIFICABLE LA INSTALACION DE UNABOMBA DE REPUESTO INDIVIDUAL.RADA Y PUESTA DE NUEVO EN OPERACION.

PROVOCA LA PARADA DE UNA UNIDAD GRANDE,O DE UNA QUE ES TAN DIFICIL O LENTA PARA PA–RAR Y PONER EN OPER. DE NUEVO, QUE RESUL–TA DE GRAN SIGNIFICADO ECONOMICO.

CUANDO LOS REQUERIMIENTOS DE SERVICIO SONCOMPATIBLES Y LOS REQUERIMIENTOS DE BAJO MANTENIMIENTO PUEDEN SER ANTICIPADOS.

UNA BOMBA DE REPUESTO EN COMUN PARA DOS SERVICIOS DE BOMBEO.

PROVOCA LA PARADA DE UNA UNIDAD GRANDE,O DE UNA QUE ES TAN DIFICIL O LENTA PARA PA–RAR Y PONER EN OPERACION DE NUEVO, QUE RESULTA DE GRAN SIGNIFICADO ECONOMICO.

LA MAYOR PARTE DE LOS SERVICIOS DE REFINERIADONDE NO ESTAN PRESENTES SERVICIOS COMPA–TIBLES PARA PODER USAR REPUESTOS COMUNES,O SE PREVEEN REQUERIMIENTOS ALTOS DE MAN–TENIMIENTO.

DOS BOMBAS DIMENSIONADAS AL 100% DE CAPACI–DAD CON EL MISMO TIPO DE ACCIONADOR.

PROVOCA LA PARADA DE UNA UNIDAD GRANDE,QUE DE OTRA MANERA PODRIA ESTAR FUN–CIONANDO DURANTE UNA BREVE FALLA DE E–NERGIA SI EL BOMBEO NO FUERA INTERRUMPIDO.

EL REQUERIMIENTO DE SERVICIO INCLUYE BOMBEODE EMERGENCIA; ACEITE LUBRICANTE DEL COM–PRESOR CENTRIFUGO; COMUNMENTE USADO DONDELA CONFIABILIDAD DEL SUMINISTRO DE ENERGIAELECTRICA ES BAJA.

DOS BOMBAS DIMENSIONADAS AL 100% UNA CON AC–CIONADOR TIPO TURBINA; ARRANQUE AUTOMATICODE LA DE REPUESTO.

IMPLICA RIESGO DE SEGURIDAD, TAL COMO LAGRAN DESCARGA DE VALVULAS DE SEGURIDAD EN UNA UNIDAD DE GRAN CAPACIDAD.

BOMBAS DE REFLUJO EN UNIDADES GRANDES. DOS BOMBAS DIMENSIONADAS AL 100% UNA CON AC–CIONADOR TIPO TURBINA; ARRANQUE AUTOMATICODE LA DE REPUESTO.

PROVOCA PARADA DE MUCHAS UNIDADES O DEUNA REFINERIA COMPLETA.

ESTACION DE BOMBEO DE AGUA DE ENFRIAMIENTO. TRES BOMBAS DIMENSIONADAS AL 50%; ARRANQUEAUTOMATICO DE LA DE REPUESTO.

PROVOCA PARADA DE MUCHAS UNIDADES O DEUNA REFINERIA COMPLETA.

AGUA DE ALIMENTACION DE CALDERA (REQUERIDA TRES BOMBAS DIMENSIONADAS AL 100% CON DOS TI–POR ALGUNOS CODIGOS NACIONALES); ACEITE LU–BRICANTE DE TURBINA DE GAS (POR NORMALIZA–CION DE UN SUPLIDOR PRINCIPAL).

POS DIFERENTES DE ACCIONADOR; ARRANQUE AUTO–MATICO DE CADA BOMBA DE REPUESTO.

CAUSA SERIO RIESGO A LA SEGURIDAD DEL ALIMENTACION A HORNO DE CRAQUEO CON VAPOR. CUATRO BOMBAS DIMENSIONALES AL 50% CON DOSPERSONAL O DE LOS EQUIPOS. TIPOS DIFERENTES DE ACCIONADOR; ARRANQUE AU–

TOMATICO (ESTA PRACTICA EXTREMADAMENTE CON–SERVADORA NO ES ESTANDAR PARA ALIMENTACIONDE HORNOS, SINO QUE REQUIERE DE UNA JUSTIFI–CACION ESPECIAL).




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Fig 1. RANGO DE APLICACION DE VARIOS MODELOS DE BOMBAS CENTRIFUGASVELOCIDADES DE MOTOR DE 60 HZ.

CLAVE:

A. HORIZONTAL, UNA ETAPA 30 rps (1750 rmp) A. VERTICAL, MULTIETAPA 60 rps (3550 rpm)B. HORIZONTAL, UNA ETAPA 60 rps (3550 rpm) B. EN LINEAC. HORIZONTAL, DOS ETAPAS 60 rps (3550 rpm) C. ALTA VELOCIDAD – EXPERIENCIA EXTENSAD. HORIZONTAL, MULTIETAPAS ETAPAS 60 rps (3550 rpm) D. ALTA VELOCIDAD – EXPERIENCIA LIMITADA Y

SELECCION DE MODELO

NOTAS:

1. LA SELECCION ENTRE BOMBAS CENTRIFUGAS CON RECICLO Y OTROS TIPOS DE BOMBAS REQUIERE UNESTUDIO INDIVIDUAL.

2. EL CAUDAL DE FLUJO EN ESTA REGION REQUIERE MODELOS DE BOMBAS ESPECIALMENTE ELABORADOS.




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Fig 2. RANGO DE APLICACION DE VARIOS MODELOS DE BOMBAS CENTRIFUGASVELOCIDADES DE MOTOR DE 60 HZ.

CLAVE:A. HORIZONTAL, UNA ETAPA 25 rps (1450 rmp) E. VERTICAL, MULTIETAPA 50 rps (2950 rpm)B. HORIZONTAL, UNA ETAPA 50 rps (2950 rpm) F. EN LINEAC. HORIZONTAL, DOS ETAPAS 50 rps (2950 rpm) G. ALTA VELOCIDAD – EXPERIENCIA EXTENSAD. HORIZONTAL, MULTIETAPAS ETAPAS 50 rps (2950 rpm) H. ALTA VELOCIDAD – EXPERIENCIA LIMITADA Y

SELECCION DE MODELO

NOTAS:1. LA SELECCION ENTRE BOMBAS CENTRIFUGAS CON RECICLO Y OTROS TIPOS DE BOMBAS REQUIERE UN

ESTUDIO INDIVIDUAL.2. EL CAUDAL DE FLUJO EN ESTA REGION REQUIERE MODELOS DE BOMBAS ESPECIALMENTE ELABORADOS.




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Fig 3. DATOS DE FUNCIONAMIENTO DE BOMBAS CENTRIFUGASVELOCIDADES DE MOTOR DE 60 HZ.

NOTAS:

1. LA EFICIENCIA ES EN %2. EL CNSPR (NPSHR) ESTA EN METROS Y EN PIES3. NO SUPONGA UN CNSPR (NPSHR) MENOR QUE 1.83m (6 Pie) SIN CONSULTA CON UN ESPECIALISTA DE MA-

QUINAS4. LA DISCONTINUIDAD EN EL CNSPR (NPSHR) EN ESTA REGION SE DEBE AL CAMBIO EN LA VELOCIDAD DE LA

BOMBA DE 30 a 60 rps. (1750 a 3550 rpm).




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Fig 4. DATOS DE FUNCIONAMIENTO DE BOMBAS CENTRIFUGASVELOCIDADES DE MOTOR DE 50 HZ.

NOTAS:

1. LA EFICIENCIA ES EN %2. EL CNSPR (NPSHR) ESTA EN METROS Y EN PIES3. NO SUPONGA UN CNSPR (NPSHR) MENOR QUE 1.83m (6 Pie) SIN CONSULTA CON UN ESPECIALISTA DE MA-

QUINAS4. LA DISCONTINUIDAD EN EL CNSPR (NPSHR) EN ESTA REGION SE DEBE AL CAMBIO EN LA VELOCIDAD DE LA

BOMBA DE 30 a 60 rps. (1750 a 3550 rpm).




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Fig 5. DATOS DE FUNCIONAMIENTO TIPICOS PARA BOMBAS CENTRIFUGASDE ALTO CABEZAL Y CAPACIDAD (2).

NOTAS:

1. LA EFICIENCIA ES EN %. CNSPR ESTA EN METROS (m) Y EN PIES2. LA FRECUENCIA DE LA LINEA DE ENERGIA ELECTRICA NO ES UNA CONSIDERACION PRIMARIA YA QUE LAS

BOMBAS EN ESTE RANGO NORMALMENTE REQUIEREN ALGUN CAMBIO DE VELOCIDAD CON SINCRONISMOCON UNIDADES DE ENGRANAJE, PARA UNA OPERACION OPTIMA.

3. LA EFICIENCIA EN ESTA AREA ES 85% DE LA NOMINAL. SE PUEDE USAR BOMBAS VERTICALES Y HORIZON-TALES.

4. LA EFICIENCIA EN ESTA AREA ES 85% DE LA NOMINAL. PARA BOMBAS DE AGUA EN ESTE RANGO EL ESTI-LO DE CONSTRUCCION ES VERTICAL CON CNSP ADAPTADO AL DISEÑO DE SUMERSION DEL SUPLIDOR.




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Fig 6. MODULACION DE LA VALVULA DE CONTROL DE FLUJODE BOMBAS CENTRIFUGAS.




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