equipos rotativos

Ingeniería, Consultoria, Adiestramiento E Informática

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CALLE COMERCIO ENTRE BOLIVIA Y ECUADOR EDIF LA SORTARIA PISO 03 LOCAL 09 TLF 02692466892 Fax 0269-2473952 Email [email protected]

OPERADOR DE PLANTAS

EQUIPOS ROTATIVOS

Instructor: T.S.U. Edgardo Yrausquin


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INTRODUCCIÓN. Desde el comienzo de la civilización, el hombre se ha visto en la necesidad de transportar líquidos. Uno de los principales fue el agua, el cual empleó para abastecerse a sí mismo y a sus tierras. Para solucionar este problema ideó diferentes tipos de máquinas. La invención de la bomba data en consecuencia de las primeras etapas de la vida. Hoy día en los procesos de una refinería se usan bombas, compresores para mover los diversos fluidos. Equipos estos que son actuados por la fuerza que genera un motor o una turbina. LIQUIDOS EN MOVIMIENTO. La fuerza de gravedad hace que un líquido fluya de un plano elevado a otro plano de menor elevación. Energía potencial es energía almacenada. Un líquido a presión alta tiene mayor energía que un líquido a presiones menores. Así, Un líquido fluye desde un área de presión alta a un área de presión baja. Un líquido en un plano elevado tiene más energía potencial que un líquido situado en una elevación menor.


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La necesidad de bombear los fluidos surge de la necesidad de transportar estos de un lugar a otro a través de ductos o canales. El movimiento de un fluido a través de un ducto o canal se logra por medio de una transferencia de energía. Los medios comúnmente empleados para lograr flujo en los fluidos son: gravedad, desplazamiento, fuerza centrífuga, fuerza electromagnética, transferencia de cantidad de movimiento, impulso mecánico. Después de la gravedad, el medio más empleado actualmente es la fuerza centrífuga. FUERZA CENTRÍFUGA – CALCULO – APLICACIONES.

� Fuerza Centrípeta : es una fuerza que atrae o impele hacia el centro, se llama también fuerza de gravedad.

� Fuerza Centrífuga : fuerza que tiende a arrastrar en sentido opuesto al

centro. Ejemplo : si se ata una piedra a un cordel y luego se le impele un movimiento circular, se desarrolla una fuerza que tiende a estirar el cordel, esa fuerza se llama FUERZA CENTRÍFUGA . La resistencia que ofrece el cordel para impedir que la piedra se escape, se llama FUERZA CENTRÍPETA y es exactamente igual a la FUERZA CENTRÍFUGA . Si se corta el cordel o se suelta la piedra se escapa por la tangente en línea recta.


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� Cálculo . Fuerza centrífuga en Kgrs = 4,03 x P x R x N2 Donde: 4,03 / (rev/seg)2 x mts = es una constante. P = peso del cuerpo que gira en Kgrs. N = numero de revoluciones / seg. R = radio del circulo descrito por el centro de gravedad del cuerpo, en metros . Ejercicio: si al extremo de una cuerda de 60 cms de largo se hace girar a razón de 600 rpm una bola que pesa 2 kilos. Cuál es la fuerza centrífuga en la cuerda. Solución: F = 4,03 x 0,60 x (600 / 60)2 F = 483,6 kilos.

� Aplicaciones . La fuerza centrífuga tiene variadas aplicaciones, como medio de separación de líquidos de sólidos, máquinas secadoras centrífugas, y la más para impulsar líquidos Cuando se utiliza fuerza centrífuga, esta es proporcionada por medio de una bomba centrífuga o de un compresor. Aunque varía mucho es aspecto físico de los diversos tipos de compresores y bombas centrífugas, la función básica de cada uno de ellos es siempre la misma, o sea, producir energía cinética mediante la acción de una fuerza centrífuga y, a continuación, convertir parcialmente esta energía en presión, mediante la reducción eficiente de velocidad, del fluido en movimiento. Cuando se gira o se rota en círculo un objeto, este tiende a alejarse del centro del círculo. Una manera de aumentar la energía de un líquido es hacerlo girar en remolino. Esta fuerza hacia fuera es la fuerza centrífuga. Esta es la manera de trabajar una bomba centrífuga. Primero, él líquido llega hasta el centro.


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Luego, él líquido es forzado hacia fuera del centro. En general, los dispositivos centrífugos de transporte de fluidos tienen las características que siguen:

• La descarga está relativamente libre de pulsaciones. • El diseño mecánico se presta a gastos elevados, lo que significa que las

limitaciones de capacidad constituyen raramente un problema. • Pueden asegurar un desempeño eficiente a lo largo de un intervalo amplio

de presiones y capacidades, incluso cuando funcionan a velocidad constante.

• La presión de descarga es una función de la densidad del fluido. • Son dispositivos de velocidad relativamente bajos y más económicos.

CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS . Dada la gran diversidad de condiciones de trabajo a que son sometidas las bombas y tomando en cuenta la importancia de sus funciones como conductor de productos por bombear, es tarea de técnicos especialistas seleccionar la bomba cuyas características sean las más apropiadas para cada aplicación.

• Reciprocantes

� Desplazamiento Positivo � Rotatorias

• Dinámicas

� Centrífugas


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Esta clasificación nos permite apreciar los tipos de bombas que existen, la cual se hace más compleja si tomamos en cuenta los materiales de construcción, diferentes tamaños, según gastos y presiones variables, diferentes líquidos, etc. FACTORES PARA LA SELECCIÓN DEL TIPO DE BOMBAS. Para determinar cuál es la bomba más apropiada en una operación de bombeo específica, se han de tomar en cuenta tres factores determinantes: presión, gastos y las características del líquido a bombear. Estas últimas son:

• Índice de acidez – alcalinidad. • Índice de viscosidad del fluido que esta bombeando. • Temperatura. • Presión de vapor del líquido • Densidad del líquido. • Materiales en suspensión, tamaño, naturaleza, etc. • Condiciones de abrasión. • Una columna de un pie de agua ejerce una presión de 0,433 lbs / pulg2.

una columna de un pie de un líquido de densidad 0,5 ejerce una presión de (0,433 x 0,5) = 0,211 lbs / pulg2

CARACTERÍSTICAS DE LOS DIFERENTES TIPOS DE BOMBAS. Las bombas de desplazamiento positivo reciprocantes son aplicables para:

• Volúmenes pequeños. • Altas presiones. • Líquidos limpios.

Las bombas de desplazamiento positivo rotatorias son aplicables para:

• Volúmenes pequeños y medianos. • Altas presiones. • Líquidos viscosos.

Las bombas centrífugas (dinámicas) son aplicables para:

• Grandes volúmenes. • Bajas presiones o medianas. • Líquidos de todos los tipos, menos viscosos.

BOMBAS CENTRÍFUGAS .

� Definición : son aquellas que convierten la energía cinética en energía potencial. Este trabajo se logra por medio de un impulsor que al rotar,


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valiéndose de la acción de la fuerza centrífuga, descarga a una voluta o aun difusor, los cuales transforman la velocidad de fluido en presión.

� Principio de Funcionamiento : La bomba centrífuga es el tipo que se utiliza más en la industria, para transferir líquidos de todos los tipos. Las ventajas primordiales de una bomba centrífuga son la sencillez, el bajo costo inicial, el flujo uniforme, el pequeño espacio necesario para su instalación, los costos bajos para su mantenimiento, y su capacidad de adaptación para su empleo con una unidad motriz de motor eléctrico o de turbina. Una bomba centrífuga, en su forma más simple, consiste en un impulsor que gira dentro de una carcaza.

El impulsor consta de cierta cantidad de hojas, ya sean abiertas o resguardadas, montadas sobre un árbol o un eje que se proyecta al exterior de la carcaza. Los impulsores resguardados o de tipo cerrado suelen ser más eficientes. Los impulsores del tipo abierto se emplean para líquidos viscosos o que contengan materiales sólidos.


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Las carcazas son de tres tipos generales, pero consisten siempre en una cámara en la que gira el impulsor, con una entrada (succión) y una salida (descarga) para el líquido que se bombea.

� Diseño y Construcción de una Bomba Centrifuga: Clasificación de los Impulsores.

• Impulsor Abierto: tiene los alabes fijados sólo a un aro central sin ninguna forma de pared lateral o refuerzos; son usados generalmente en bombas pequeñas y poco costosas o en aquellas que manejan líquidos abrasivos.

• Impulsor Semi-abierto: uno que tiene una cubierta o pared en un sólo lado. • Impulsor Cerrado: usado para manejar líquidos limpios tiene paredes a

cada lado que cierran por completo los conductos desde la entrada u ojo del centro hasta la periferia del impulsor.

� Partes de una Bomba Centrifuga.


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� Como se determina el Régimen de una Bomba Centrífug a: El régimen de las bombas se determina parcialmente de acuerdo con sus características de bombeo. La capacidad es generalmente un factor en la determinación del régimen de una bomba. Ejemplo: si una determinada bomba desplaza 100 galones/min, tiene un régimen o capacidad nominal de 100 GPM. La capacidad de una bomba es la cantidad de líquido que la bomba mueve en un determinado tiempo. Se mide generalmente en galones / minutos.

� Arranque y Parada de Bombas Centrífugas : Antes de poner en servicio una bomba centrífuga, el operador debe verificar que los sistemas de lubricación estén alineados y trabajando correctamente, que el sistema de enfriamiento con agua esté en servicio.

� Arranque: • Abrir la válvula de succión para llenar la bomba. • Abrir la válvula de venteo para cebar la bomba. • Cerrar las válvulas en líneas de drenaje y válvulas de venteo. • Poner en funcionamiento la fuente de impulsión. • Abrir lentamente la válvula de descarga, inmediatamente después que la

bomba tome velocidad y registre presión. • Verificar que la bomba y el motor no provoque ruidos extraños, que no hay

pérdidas, sobrecalentamiento y vibración evidente.

� Parada : • Cerrar la válvula de descarga. • Cortar la energía (parar fuente de impulsión). • Cerrar la válvula de succión. • Cerrar la válvula en los sistemas de lubricación y enfriamiento. • Abrir válvulas en las líneas de drenaje.

Nota :


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Parar inmediatamente la bomba si:

• La operación de la bomba cambia de suave a ruidosa. (vibración). • La presión de descarga se cae. • La circulación de agua de enfriamiento se interrumpe. • La circulación de aceite de lavado de sellos se interrumpe. • El nivel de aceite lubricante baja hasta el punto donde no se ve o la purga o

rocío de aceite se interrumpe. � Problemas de Operación.

La operación de una bomba centrífuga puede efectuarse por dificultades hidráulicas o mecánicas. Es importante tener en cuenta que con frecuencia hay una conexión definida entre estas dos clases de dificultades. Por ejemplo, un aumento de desgaste en los espacios libres móviles se debe clasificar como una dificultad mecánica, pero dará por resultado una disminución de la capacidad neta de la bomba, un síntoma hidráulico, sin que origine necesariamente un colapso mecánico o siquiera una vibración excesiva. Como consecuencia, es una gran ventaja clasificar los síntomas y las causas por separado y enlistar una relación de posibles causas contribuyentes para cada síntoma.

� La bomba no descarga líquido. � La capacidad de descarga de la bomba es insuficiente. � La presión es inferior a la de diseño. � La bomba pierde el cebado después de arrancar. � La bomba sobrecarga al motor. � La bomba vibra o chirrea. � Los soportes de los cojinetes se recalientan. � La caja de empaquetadura se recalienta. � La caja de empaques tienen escape excesivo.

� Teoría de la Bomba Centrifuga . • Cálculo de Alturas.

Presión en PSI = Altura (pies) x Peso Espec. (Lbs / pies3) 144 lbs/pie2 / lbs/pulg2


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Ejemplo: para una columna de agua de 200 pies de altura se ejerce una presión de: Presión = 200 pies x 62,45 Lbs / pies3 = 86,73 PSI 144 lbs/pie2 / lbs/pulg2

• Definición de los términos de Altura .

� Altura de succión: es la altura de la columna de líquido que ejercería una

presión igual a la presión de succión. � Altura de descarga: la presión del líquido que sale de la bomba, llamada

presión de descarga, se puede reducir también a altura. � Altura total: es la diferencia entre la altura de succión y la altura de

descarga.

• Curva de Actuación de la Bomba . Altura, capacidad, potencia y eficiencia son las características de la bomba que indican como actuará una bomba centrifuga.

� Capacidad: la capacidad de una bomba depende de la altura, la velocidad, el diámetro del impulsor y el ancho del impulsor. A una capacidad constante, disminuye la capacidad a medida que aumenta la altura.

� Altura: varía a medida que varía el cuadrado de la velocidad, o a medida que varía el cuadrado del diámetro del impulsor.

� Potencia: varía con el cubo de la velocidad o el cubo del diámetro del impulsor.

� Eficiencia: aumenta con el régimen hasta un máximo y luego disminuye a medida que se aumenta más el régimen.


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� Cavitación. Cuando un sistema de bombeo se encuentra deficiente en términos del NPSH disponible, es decir si el NPSH disponible es inferior al NSPH requerido, ocurrirá una vaporización del líquido dentro de la bomba. Este proceso de vaporización seguido de la implosión (colapso) de las burbujas se denomina cavitación . El resultado de la cavitación es un alto esfuerzo de compresión sobre la superficie del impulsor. La cavitación puede producirse por diferentes factores:

• Una reducción de la presión de succión. • Un aumento de la temperatura del líquido bombeado. • Un aumento de la velocidad del flujo. • Una separación y contracción del flujo debido a cambios en la viscosidad

del fluido bombeado. • Condiciones indeseables del flujo motivadas a obstrucciones o cambios

forzados en la dirección de flujo. La cavitación en una bomba es reconocida por el ruido que produce, y que puede variar desde un crujido hasta un estruendoso choque con la correspondiente vibración del equipo. ARREGLOS DE OPERACIÓN DE SISTEMAS DE BOMBEO En instalaciones de sistemas de bombeo las bombas pueden disponerse para operaciones en serie y en paralelo.

� Arreglo de Bombas en Serie. Se hacen instalaciones en serie cuando se requiere de una altura superior a la que se lograría con una sola bomba. Para que las bombas puedan operar en serie la capacidad de cada una de ellas debe ser igual al caudal del sistema.


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� Arreglo de Bombas en Paralelo. Cuando se requieren capacidades

mayores descargando al mismo sistema con la misma altura se utilizan bombas en paralelo.

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO . En estas bombas, el fluido que se desplaza siempre está contenido entre el elemento impulsor que puede ser un émbolo, un diente de engrane, un aspa, etc. y la carcaza o el cilindro. En el caso de las centrífugas, el fluido es impulsado, y no guiado, a lo largo de toda su trayectoria entre el elemento impulsor y la carcaza. Las bombas de desplazamiento positivo, se dividen en dos grupos principales:

• Bombas reciprocantes para el manejo de líquidos y gases. • Bombas rotatorias (engranes, aspas, levas, tornillos, etc.).

� Bombas reciprocantes : es una bomba en la cual el pistón desplaza

positivamente en un cilindro un volumen de líquido entregado. Las variaciones en la presión de descarga no alteran apreciablemente el


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volumen de fluido desplazado, siempre que se aplique suficiente fuerza para mantener constante la velocidad del pistón. Hay tres clases de bombas reciprocantes o movimiento alternativo, estas son:

• Las de pistón.

• Las de émbolo. • Las de diafragma.

� Bombas Rotatorias : el desplazamiento del líquido en estas bombas se produce debido a la rotación de uno o más miembros dentro de una carcaza estacionaria. La selección de los materiales de construcción para estas bombas es de vital importancia; los materiales deben ser resistentes a la corrosión, compatibles cuando una parte actúe contra otra y tener resistencia a la abrasión.


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� Arranque y Parada de Bombas Reciprocas.

Arranque

• Verificar sistemas de lubricación. • Abrir los drenajes y venteo. • Abrir las válvulas de escape de vapor. • Abrir la válvula de succión y descarga. • Abrir la válvula reguladora. • Cerrar los venteo y drenajes. • Regular la velocidad.

Parada.

• Cerrar la válvula reguladora. • Cerrar la válvula de escape. • Abrir válvulas de venteo y drenajes. • Cerrar las válvulas de succión y descarga.

� Arranque y Parada de Bombas Rotatorias.

Arranque .

• Verificar sistemas de lubricación. • Abrir válvula de descarga. • Abrir válvula de succión. • Poner en servicio en la bomba. • Revisar la presión.

Parada .

• parar la bomba. • cerrar las válvulas.

� Sistemas de Enfriamiento :

Las bombas que hacen servicios extrafuertes y las bombas que mueven líquidos calientes, pueden tener camisas o chaquetas de agua; Es decir las partes de la bomba sometidas a altas temperaturas están rodeadas con chaquetas de agua. El agua circula para enfriar el aceite lubricante, la empacadura y otras piezas donde la temperatura desarrollada es alta. La finalidad de las chaquetas de agua es


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evitar el recalentamiento del eje y la empacadura. Mientras más sea la cantidad de calor que tenga que manejar una bomba, con más apremio requerirá chaquetas de agua.

� Sistemas de Lubricación. La lubricación en las bombas puede ser de dos tipos:

• Por medio de anillos. • Forzada por medio de bombas.

Lubricación por medio de anillos: el anillo corre sobre el eje en una ranura cortada en la parte central de la mitad superior de la chumacera y al hacerlo levanta aceite que deposita en la caja de los cojinetes. Lubricación forzada: cuando la velocidad de operación de las bombas es relativamente alta se usa la circulación forzada de aceite por medio de bombas de engranaje, conectadas a extremo del eje de la bomba, por medio de un acoplamiento flexible. La bomba de engranaje toma el aceite de la caja de cojinetes y lo descarga a presión a través de un enfriador. Del enfriador, el aceite fluye a los cojinetes y por gravedad regresa al depósito de los cojinetes cerrando el circuito.

� Cojinetes . La función de los cojinetes en las bombas centrífugas es mantener el rotor en correcto alineamiento con las partes estacionarias. En las bombas hay dos puntos de apoyos uno es el apoyo fijo que mantiene el rotor, y otro flotante, el cual absorbe cualquier movimiento en forma axial. Empuje Radial .- Cuando una bomba de una sola etapa está operando a alta presión a caudal reducido, desarrolla un fuerte empuje radial en dirección aproximadamente opuesta a la abertura de la impulsión. La fuerza así desarrollada actúa sobre los cojinetes radiales y puede llegar a romper el eje, por lo que su grosor debe ser suficientemente grande. Los cojinetes radiales absorben fuerzas según esta dirección y pueden ser:

• de bolas o rodillos (no hidrodinámicos) y • de camisa (hidrodinámicos).


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� Cojinetes no hidrodinámicos . Teóricamente no requieren lubricación dado que las bolas o rodillos ruedan sin deslizamiento dentro de una pista.

� Cojinetes de camisa o hidrodinámicos . En este tipo de cojinetes el árbol gira, casi concéntricamente dentro de un cilindro que le sirve de soporte. Si por su parte superior se deja caer aceite, el eje de la bomba en su giro comunica al aceite una presión, que crea un empuje sobre el eje que hace que éste nunca llegue a tocar el cilindro soporte (cojinete).

� Acoplamientos . La transmisión del movimiento de rotación entre el eje de la máquina conductora y el de la conducida, se realiza por medio de un acoplamiento; si éste es rígido, los errores en la alineación y los desplazamientos debidos a la dilatación por las altas temperaturas del líquido bombeado, originan grandes esfuerzos axiales y radiales que se transmiten a ambas máquinas con el consiguiente deterioro, por lo que es necesario que el acoplamiento tenga la elasticidad suficiente para absorber estos esfuerzos. Los acoplamientos pueden ser de discos flexibles, de laminillas en forma de resorte o bien de engranajes con dientes abombados para permitir desplazamientos angulares entre ejes.

� Sistemas de Sellado . Cuando el eje de una bomba sale de la carcaza a otro punto (cojinetes, acoplamientos) se presenta un problema de filtración del fluido bombeado en este


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punto. Para evitar la filtración del líquido a presión desde la carcaza, o la entrada de aire hacia la carcaza se usa algún sistema de sellado. En una bomba centrífuga se usan dos sistemas de sellado:

• Empaquetaduras. • Sellos mecánicos.

� Empaquetaduras .

Se llaman empaquetaduras o cierres, a ciertos dispositivos cuyo fin es proporcionar un cierre que reduzca la cantidad de líquido que se pierde por fugas entre una parte en movimiento y otra fija de un equipo. No obstante, y cuando las características del líquido que se bombea lo permitan, esa empaquetadura no está diseñada para crear una total estanqueidad, ya que estas mismas fugas sirven para lubricar las partes móviles y fijas en contacto. Las formas más simples de empaquetaduras están formadas por varios anillos de un material flexible insertados dentro de una cámara circular que se llama caja de empaquetaduras. Un anillo circular que se mantiene mediante pernos ajustables, ejerce presión contra los anillos, apretándolos fuertemente contra el eje. Si el líquido que se maneja no es apto para la lubricación, ésta se consigue mediante un aceite que se suele introducir hacia la mitad de la caja de prensaestopas o de empaquetaduras y es el que lubrica el eje. Este aceite cumple uno o más de los siguientes puntos:

a) Como lubricante cuando el líquido bombeado no puede hacerlo b) Como un medio para limpiar partículas abrasivas. c) Para eliminar líquidos corrosivos que pudieran fugar d) Como refrigerador de las empaquetaduras cuando se manejan líquidos

calientes; en este caso el aceite circula y se enfría a fin de ir eliminando calor.

e) Evita que el aire o agua pueda entrar en la carcasa si la presión en su interior es inferior a la atmosférica.


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� Cierres o Sellos Mecánicos . Los cierres mecánicos están sustituyendo paulatinamente a los sistemas de empaquetaduras; su principal ventaja sobre éstas radica en la reducción de las fugas o pérdidas. Su uso por ahora está limitado para bombas en las condiciones de temperatura y presión inferiores a 250ºC y 35 kg/cm2, aún cuando su diseño y duración van mejorando continuamente. Además de las limitaciones de temperatura y presión, los cierres mecánicos solo se pueden emplear en bombas centrífugas y no en las alternativas. Cuando una bomba que tenga cierres mecánicos está en reserva, conviene mantenerla a su presión de aspiración. La principal desventaja de los cierres mecánicos, es su mayor coste inicial y el hecho de que una vez que empiezan a perder líquido no hay forma de cortar la fuga. Para cortarla hay que parar la bomba y la reparación lleva un tiempo mayor que el que se necesitaría para reparar un cierre de empaquetaduras, por lo que el uso de cierres mecánicos está justificado sólo cuando se pretenda una reducción de pérdidas de líquido.

Precauciones al Operar una Bomba.

� La bomba debe ponerse en servicio con la válvula de succión abierta.


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� Una bomba de reserva con dispositivo automático de arranque, debe tenerse preparada con sus dos válvulas de succión y descarga abiertas.

� Las bombas centrifugas nunca deben trabajar en seco, porque se recalientan.

� Antes de poner en servicio una bomba, hay que cebarlas. � Si el líquido que se va a bombear es nocivo, se debe desahogar la bomba

hacia un sistema de drenaje cerrado. � Se debe estar pendiente de que la línea de succión de la bomba

permanezca llena de líquido. � Con el motor funcionando correctamente, la bomba estará lista para ponerla

en servicio cuando: • La bomba haya sido cebada. • Válvulas de venteo y drenajes están cerradas. • Los sistemas de lubricación y enfriamiento estén en servicio. • Las lineras de trazas de vapor (si las hay) estén en servicio. • Las válvulas de succión y descarga estén correctamente alineadas. � Cuando la bomba ha adquirido velocidad, el operador va abriendo

lentamente la válvula de descarga. � Si la presión de descarga permanece normal y estabilizada, es índice de

que la bomba ha tomado succión y está operando correctamente. � Si la bomba opera por mucho tiempo con la válvula de descarga cerrada, se

puede recalentar. TURBINAS Hay muchas turbinas de vapor en una refinería. La mayoría de las turbinas actúan bombas centrífugas. También se usan para actuar generadores, sopladores, compresores. Las turbinas son de varios tipos y manufacturas, las velocidades de operación varían de 1100 a 8300 rpm. En una turbina típica de una etapa (ver figura), el vapor entra en la válvula reguladora después de pasar a través del cedazo y la válvula. La posición de la válvula reguladora determina la cantidad de vapor admitida a la caja de vapor y a las boquillas. Mientras el vapor pasa a través de las boquillas, la presión del vapor baja y la velocidad aumenta a valores muy altos. El vapor a alta velocidad entra a la primera fila de alabes, donde parte de su energía es usada para actuar la rueda de alabes. Los alabes estacionarios de inversión sirven para invertir la dirección del flujo, para que el vapor vaya en la dirección correcta para entrar a la segunda fila de alabes movibles. En la segunda fila de alabes se extrae más energía del vapor. Al fin, el vapor sale de la turbina a través de la tubería de escape.


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La mayor parte de las turbinas en la refinería descargan su vapor a 15 0 20 lbs/pulg2 o al vacío. El vapor de 15 0 20 lbs/pulg2 de presión se usa para calentar fluidos o para otras necesidades del proceso. La caja de la turbina está sellada en la entrada del eje por varios anillos segmentales de carbón sostenidos en sitios por resortes. El eje está sujeto por cojinetes de bolillas o guarnición con lubricación por anillos. El regulador y su empalme controlan la posición de la válvula reguladora. Si la carga aumenta, la turbina reducirá su velocidad. La acción del regulador, transmitida por el empalme, abrirá más la válvula y permitirá la entrada de más vapor, manteniendo la velocidad de la turbina a la velocidad marcada. Una reducción en la carga tiene el efecto contrario. Se usa el cambiador manual de velocidad para fijar la velocidad de operación de la turbina.

� Operación . • Se debe verificar periódicamente el nivel de aceite en los cojinetes y oír si

existe cualquier ruido extraño. De esta manera el operador, puede percibir cualquier mal antes de que cause daños serios.

• Los fabricantes de turbinas proveen el mecanismo de desenganche por velocidad excesiva para proteger vida y equipo. Ocasionalmente, algunos operadores hacen inoperable este mecanismo por medio de alambres.

• También debe inspeccionarse el color del aceite lubricante. El aceite lubricante para turbinas a veces se pone negro y gomoso. Si tal cosa ocurre, se debe llamar a un mecánico para drenar el aceite y renovarlo.


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� Procedimiento para Parar una Turbina. • Cierre la válvula de entrada de vapor a la turbina y así dejará de funcionar. • Abra el desvío de la válvula de entrada de vapor para que la turbina se

mantenga caliente y rotando lentamente para futuros arranques.

� Tipos de Turbinas . En la industria petrolera existen dos tipos de turbinas:

• Turbinas de vapor • Turbinas a gas • Turbinas de Vapor .

Estas, máquinas son de flujo permanente en las cuales el vapor entra por las toberas y se expande hasta una presión más pequeña, siendo capaz de convertir la energía termodinámica del vapor de agua en energía mecánica en su propio eje. Al hacerlo, el chorro de vapor adquiere una gran velocidad. Parte de la energía cinética de éste chorro es cedida a los alabes de la turbina. Las turbinas de vapor se dividen en:

• Turbinas de acción. • Turbinas de reacción. • Turbinas de acción: estas turbinas son las que utilizan el impulsor del

chorro para mover los alabes. En ellas las toberas son fijas y van montadas sobre el bastidor. Pero también es posible construir la turbina de manera que los espacios comprendidos entre los alabes tengan la forma de toberas. En este caso la acción ejercida sobre estas toberas por el vapor saliente hace girar la rueda.

• Turbinas de reacción: en la turbinas de reacción los alabes de los rotores, sobre los que ejerce acción el fluido, son asimétricos, con perfil de ala de avión. También los alabes de los estatores tienen el mismo perfil, pero invertido, constituyendo verdaderas toberas donde el fluido de trabajo acelera ganando velocidad a expensas de la presión.

• Partes de una Turbina de Vapor :

• Rotor: es el elemento rotativo formado por el eje, la rueda o disco. • Estator: es la carcaza de la turbina, la cual es de forma circular, donde van

alojados los alabes fijos y las toberas.


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• Alabes rotativos: es un accesorio que va montado en la rueda de la turbina,

el cual recibe toda la energía del vapor para convertirla en trabajo. • Alabes fijos: van instalados en el estator de la turbina o en los diafragmas y

sirven para invertir la dirección del flujo de vapor que sale de las ruedas continuando así la inyección de vapor hasta llegar a la última rueda. Esta acción realizada por loa alabes fijos se denomina reversión del flujo.

• Sellos de carbón: tienen como función impedir que el vapor que se encuentra dentro del estator de la turbina salga a la atmósfera.

• Sellos de laberinto: se emplean para evitar fugas de vapor entre el eje y la cámara de sello.

• Toberas: son accesorios en forma de boquillas que tienen como función inyectar el flujo de vapor a la rueda de la turbina.

• Gobernadores: son accesorios que controlan la velocidad de la turbina, manteniéndola constante mediante un control de acción mecánico movido por contrapesos que actúan por efecto de la fuerza centrifuga.

• Disparo de sobre velocidad: es un dispositivo diseñado para detener la turbina cuando ésta se exceda su velocidad de trabajo, todo disparo está calibrado para disparar la turbina cuando alcance un 10% de exceso en su velocidad nominal.

• Turbinas de Gas .

Es una máquina utilizada para mover compresores, generadores, bombas centrifugas de gran tamaño. Poseen dos ejes, un eje acciona la caja y el otro acciona al compresor axial de la turbina que comprime al aire a alta presión dentro de la cámara de combustión y son descargados a través de la pieza de transición en el ducto de entrada a la turbina el cual está conectado directamente con las toberas. Los gases entran a la tobera de 1era etapa a una presión muy cercana a la descarga del compresor axial. La tobera incrementa la velocidad de los gases y los dirige hacia la 1era etapa del rotor donde se expanden reduciendo la temperatura y presión e incrementando la velocidad y así sucesivamente a través de las etapas. El flujo de gas a través de los álabes del rotor causa movimiento en el eje de la turbina convirtiendo la energía de los gases calientes en potencia, la cual es utilizada para mover el compresor axial ya que la turbina de alta presión y el compresor axial están conectados a un mismo eje.

� Partes de una Turbinas de Gas .

• Rotor: es un componente que gira en una turbina. • Estator: es el componente que permanece estático en forma circular. • Sellos: es un componente estático que tiene la función de evitar el escape

de gases a través del eje.


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• Pieza de transición: es una pieza de enlace entre la cámara de combustión y la turbina, su función es asegurar que el gas esté lo suficientemente mezclado y que no existan puntos calientes y a la vez hace de pase o ducto del gas dentro de los dos componentes.

• Toberas: es un accesorio en forma de boquillas que forma parte del estator, su función es transformar la presión de gas en velocidad a fin de imprimir movimiento.

• Interducto: es el ducto que separa a ambas turbinas, puede ser de grande o pequeño tamaño.

• Ducto de escape: es el ducto por el que salen los gases.

COMPRESORES.

� Definición .

Los compresores son máquinas que tienen por finalidad aportar una energía a los fluidos compresibles (gases y vapores) sobre los que operan, para hacerlos fluir aumentando al mismo tiempo su presión. En esta última característica precisamente, se distinguen de las soplantes y ventiladores que manejan grandes cantidades de fluidos compresibles (aire por ejemplo) sin modificar sensiblemente su presión, con funciones similares a las bombas de fluidos incompresibles. Un compresor admite gas o vapor a una presión p1 dada, descargándolo a una presión p2 superior. La energía necesaria para efectuar este trabajo la proporciona un motor eléctrico o una turbina de vapor.

� Clasificación de los Compresores .

Los principales tipos de compresores se clasifican en dos grandes grupos: dinámicos y de desplazamiento positivo. Los compresores dinámicos son máquinas rotatorias de flujo continuo en la cual el cabezal de velocidad del gas es


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convertido en presión. Los compresores dinámicos se clasifican de acuerdo al flujo que manejan en centrífugos (flujo radial), axial (flujo axial) y flujo mezclado. Los compresores de desplazamiento positivo son unidades de flujo intermitente, donde sucesivos volúmenes de gas son confinados en un espacio y elevado a alta presión. Se dividen en dos grandes grupos: reciprocantes y rotatorios. Los compresores reciprocantes son máquinas en las cuales la compresión y el elemento desplazado es un pistón con un cilindro. Los compresores rotatorios son máquinas en la cual la compresión y el desplazamiento es afectado por la acción positiva de los elementos que rotan.

Los tipos de compresores más comunes usados a nivel industrial, son los centrífugos, axiales y reciprocantes.

� Principio de Operación .

� Compresores Centrífugos. Los compresores centrífugos generan un cabezal de descarga por desarrollar altas velocidades del gas en un impulsor centrífugo, convirtiendo una porción de esta velocidad en presión en el impulsor y completando la conversión en el pasaje del difusor, este modo de operación clasifica el equipo como un compresor “dinámico”. La cantidad de energía que un compresor es capaz de impartir a cada unidad de masa de gas es limitada por la velocidad periférica de los álabes del impulsor.

� Compresores Axiales. Los compresores axiales son máquinas “dinámicas” por cuanto desarrollan presión acelerando el gas y convirtiendo (por difusión) la alta velocidad resultante en presión. Mientras el compresor centrífugo (que también es una máquina de tipo “dinámico”) desarrolla velocidad por medio de “fuerza” centrífuga, con flujo en la dirección radial, el axial emplea álabes especialmente construidos para forzar el flujo en una dirección predominantemente axial. La energía es transmitida al gas usando los álabes del rotor para incrementar el impulso en la dirección tangencial. La función primaria de los álabes del estator es redireccionar el flujo de una hilera de álabes rotatorios hacia la siguiente con un ángulo eficiente. La conversión de velocidad a presión (difusión) es compartida entre los álabes rotatorios y los álabes estacionarios en la mayoría de los diseños de compresores comerciales.


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� Compresores Reciprocantes.

Los compresores reciprocantes son máquinas de “desplazamiento positivo” los cuales operan mediante una reducción positiva de un cierto volumen de gas atrapado dentro del cilindro mediante un movimiento reciprocante del pistón. La reducción en volumen origina un alza en la presión hasta que la misma alcanza la presión de descarga; y ocasiona el desplazamiento del fluido a través de la válvula de descarga del cilindro. El cilindro está provisto de válvulas las cuales operan automáticamente por diferenciales de presión, al igual que válvulas de retención (check valves), para admitir y descargar gas. La válvula de admisión abre cuando el movimiento del pistón ha reducido la presión por debajo de la presión de entrada en la línea. La válvula de descarga se cierra cuando la presión acumulada en el cilindro deja de exceder la presión en la línea de descarga luego de completar el golpe de descarga, previniendo de esta manera el flujo en sentido reverso.

� Arranque Típico de un Compresor Recíproco . Se podrían enumerar los siguientes pasos como la secuencia lógica a seguir:

• Drenar línea de succión, para eliminar condensado. • Abra los drenajes de los cilindros, abra la válvula de descarga. • Llene con aceite, hasta el nivel requerido, el carter del lubricador de los

cilindros. Lubrique manualmente el sistema dando varias vueltas a la manija del lubricador. Establezca un flujo correcto de aceite a los cojinetes.

• Dele el rodamiento al compresor para verificar que no esté trabado. • Drene el posible líquido que se acumule en los cilindros del compresor,

para así evitar daños al equipo.


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• Poner en servicio el agua de enfriamiento a los cilindros del compresor y a los enfriadores inter-etapas. Verificar la salida para asegurar de que hay circulación de agua.

• Abra las válvulas de bloque en la succión y descarga en el compresor. • Mantenga el nivel apropiado (3/4 lleno) en el tanque de aceite a los

cojinetes del compresor. • Arranque el compresor. • Vea que los lubricadores funcionan normalmente. Asegúrese de que no hay

golpeteos o ruidos extraños. • Permita que el compresor trabaje a baja carga durante varios minutos

mientras se observan temperaturas, presiones, agua de enfriamiento, etc. • Nota : aun cuando cada tipo de compresor, tiene su procedimiento propio

para el arranque, podríamos tomar estos pasos como la secuencia lógica a seguir.

MOTORES. � Definición . Un motor eléctrico es un aparato que tiene como acción principal la rotación de su eje o rotor la cual se convierte en trabajo cuando está acoplado a otra unidad, puede ser una bomba centrífuga, una caja de engranajes, un molino, una cortadora, etc. El motor es accionado por electricidad alterna o continua. La selección de un motor eléctrico depende sobre todo del ambiente y de las condiciones requeridas. � Clasificación .

Los motores se clasifican en:

• Motores abiertos: es aquel que tiene ventilación con pasajes de aire exterior sobre y alrededor de las paletas del cuerpo.

• Motores totalmente cerrados: está construido para prevenir el libre intercambio de aire entre la parte interna y la externa del motor pero no lo suficientemente cerrado como para permitir que el aire interior llegue a calentarse por estar encerrado.


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� Partes de un Motor .

Los motores eléctricos están constituidos básicamente por un:

• Estator: es la carcaza o cuerpo del motor, en el van montadas las bobinas y conexiones eléctricas, bornes, etc.

• Rotor: es el elemento rotativo el cual puede ser macizo, de barras; va montado sobre los cojinetes quienes soportan totalmente su peso.

� Tipos de Motores Eléctricos .

Existen dos tipos de motores eléctricos:

• Motor horizontal • Motor vertical • Mantenimiento de un Motor .

Los motores requieren hacerles mantenimiento para aumentar su tiempo de vida útil. El mantenimiento consiste en: sacar la tapa del ventilador y hacer limpieza con chorro de arena a todo el cuerpo del motor, incluyendo ventilador y tapa y luego hacerle su tratamiento con pintura anticorrosiva y luego con pintura de aceite. Después se envía al taller para desarmarlo, se sacan tapas y rotor, se envía el estator al taller eléctrico para lavarlo con agua y jabón o con solventes especiales, para luego introducirlo en el horno por un tiempo de 72 horas a una temperatura de 200ºC para lograr un secado uniforme de las bobinas. Al rotor se le hace su respectivo chequeo en el taller mecánico que consiste en: chequeo visual de las zonas de trabajo de los cojinetes y de los ventiladores, se miden el apriete de los rodamientos con respecto al rotor, debe tener 0.01 de mm ó 0.0”, luego el rotor se prepara y coloca en la máquina para hacerle su respectivo balanceo. Después se procede a armar el motor y luego de armado se coloca en el banco de pruebas para arrancarlo y hacerle su respectivo chequeo de vibración, temperatura, ruido, etc.

equipos rotativos

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