mdp 02 p-05 tipos de bombas

PDVSA N° TITULO

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

APROB. FECHAAPROB.FECHA

BOMBAS

�1994

MDP–02–P–05 TIPOS DE BOMBAS

APROBADA

NOV.97 NOV.97

NOV.97 L.R.0 28 L.R.

MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO

ESPECIALISTAS

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TIPOS DE BOMBAS NOV.970

PDVSA MDP–02–P–05

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.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma

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

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

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

4 ILUSTRACIONES 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 INFLUENCIA DEL DISEÑO DE SERVICIO SOBRELA SELECCIÓN DEL TIPO DE BOMBA 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 COMPARACIÓN DE TIPOS DE BOMBAS Y ESTILOS DECONSTRUCCIÓN 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7 BOMBAS CENTRIFUGAS 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8 BOMBAS DE FLUJO AXIAL 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9 BOMBAS RECIPROCANTES 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10 BOMBAS ROTATIVAS 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11 NOMENCLATURA 21. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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 ALCANCEEste Documento presenta información acerca de los tipos de bombas disponiblescomercialmente para cumplir diversos requerimientos de servicio en las áreas deaplicación de: procesos, químicos y servicios. Se desea ayudar al diseñador delservicio a especificar el mejor tipo general de bomba para un determinado servicio,y familiarizarlo con los factores que afectan la selección de los estilos deconstrucción y las características del diseño específico.

2 REFERENCIASAmerican Voluntary Standard for Centrifugal Pumps for Chemical Industry Use.Proposed Voluntary Standard for Vertical in–line Centrifugal Pumps for ProcessUse, by Manufacturing Chemists Association.

API, Standard 610, Centrifugal Pumps for Petroleum, Heavy Duty Chemical, andGas Industy Service.

Perry’s Chemical Engineer’s Handbook – Section on Pumping Liquids and Gases.

3 ANTECEDENTESLa gran mayoría de las bombas que se usan actualmente en las refinerías, plantasquímicas y de servicios son centrífugas. El cambio de las bombas dedesplazamiento positivo principalmente reciprocantes comenzó en la década delos 30 y se completó a mediados de los 50.

El diseñador del servicio de bombeo usualmente indica, en la Especificación deDiseño, el tipo general de bomba, tal como se explica en este Documento. Laselección del estilo de construcción y las características de diseño usualmente serealiza en la ingeniería de detalles. A veces, sin embargo, un estilo deconstrucción y/o característica de diseño es tan importante para el cumplimientoexitoso de un servicio que el diseñador del mismo especificará también estedetalle.

El tipo de bomba comúnmente usado en las aplicaciones de plantas de procesoentra en las siguientes categorías: centrífuga, axial, tipo turbina regenerativa,reciprocante, dosificadora, diafragma y rotativa.

4 ILUSTRACIONESLas ilustraciones de tipos de bombas, estilos y nomenclatura de componentes sepueden encontrar en Perry’s Chemical Engineer’s Handbook, Sección de“Pumping of Liquids and Gases”. El apéndice de este Documento contieneilustraciones complementarias. (Figura 1).




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5 INFLUENCIA DEL DISEÑO DE SERVICIO SOBRE LASELECCIÓN DEL TIPO DE BOMBA

Los siguientes aspectos del diseño de servicio de bombeo tienen la mayorinfluencia en la selección del tipo de bomba más económica, usualmente en esteorden:

1. Caudal de flujo

2. Requerimientos de cabezal

3. Requerimientos de mantenimiento, confiabilidad

4. Viscosidad a temperatura de bombeo y ambiente

5. Requerimientos de control de flujo.

La selección del estilo particular de construcción, dentro de un tipo general, estáinfluenciada principalmente por:

1. Presión de descarga

2. NPSH disponible

3. Temperatura del fluido

4. Restricciones de instalación y oportunidades, tales como limitaciones deespacio, montaje en línea, montaje directo de la bomba en un recipiente deproceso, etc.

6 COMPARACIÓN DE TIPOS DE BOMBAS Y ESTILOS DECONSTRUCCIÓN

Generalidades

Los tipos y estilos de construcción de bombas usadas en servicios de bombeo enrefinerías, plantas químicas y de servicios se resumen y describen en las Tablas1 y 2. Los valores reportados para los distintos parámetros de funcionamiento sonde naturaleza típica y descriptiva y no son suficientemente precisos parapropósitos de tomas de decisión.

Las bombas dinámicas ––centrífugas y axiales–– operan desarrollando unavelocidad de líquido alta y convirtiendo la velocidad en presión en un pasaje dedifusión de flujo. Tienden a tener una eficiencia menor que las bombas dedesplazamiento positivo, pero operan a una velocidad relativamente alta parapermitir un caudal de flujo alto en relación con el tamaño físico de la bomba. Lasbombas dinámicas tienden a tener requerimientos mucho menores demantenimiento que las bombas de desplazamiento positivo.




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Las bombas de desplazamiento positivo operan forzando a un volumen fijo delíquido a ir desde la zona de presión de entrada de la bomba hacia la zona dedescarga. Esto se lleva a cabo intermitentemente en el caso de las bombasreciprocantes y continuamente, en el caso de las bombas rotativas de tornillo yengranaje. Las bombas de desplazamiento positivo operan a una velocidadrotativa menor que las bombas dinámicas y tienden a ser físicamente más grandesque las bombas dinámicas de igual capacidad.

Tipos de Bombas de Alto Cabezal

Los siguientes estilos de construcción de bombas están disponibles paracabezales mayores que los de una centrífuga de una sola etapa (300 m),ordenados en orden descendiente de conveniencia según sus requerimientos deservicio y mantenimiento.

Estilo ComentariosDos etapas de suspensión superior Si se requiere lavado externo, asegúrese

que la presión sea suficiente paraoponerse a la presión que existe en la cajade estoperas.

Multietapa horizontal Adecuada para temperaturas y presionesmayores que las bombas de altavelocidad.

Alta velocidad Con frecuencia son significativamentemás baratas que las bombas multietapapara servicios dentro de sus rangos depresión–temperatura, pero tienden atener un requerimiento de NPSH alto yestán limitadas a 230/260°C (450/500°F).

Multietapa vertical Bajo requerimiento de NPSH. Altorequerimiento de mantenimiento.

Bombas reciprocantes Caudales de flujo bajos, capacidad decabezal muy alta.

7 BOMBAS CENTRIFUGAS

Generación de Presión

Las bombas centrífugas comprenden una clase muy amplia de bombas en las quela generación de presión se logra con la conversión del cabezal de velocidad encabezal estático. El movimiento rotativo de uno o más impulsores comunicaenergía al fluido en la forma de un incremento de velocidad que se convierte encabezal estático útil en la sección de difusión del cuerpo. No hay válvulas en lasbombas de tipo centrífugo; el flujo es uniforme y libre de pulsaciones de bajafrecuencia. Como este tipo de bomba opera convirtiendo el cabezal de velocidaden cabezal estático, una bomba que opera a velocidad fija desarrollará el mismo




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cabezal teórico en metros (pies) de fluido bombeado, independientemente de sudensidad. Sin embargo, la presión en kPa (psi) (correspondiente al cabezaldesarrollado) depende de la densidad del fluido.

El cabezal máximo (en m (pie) de fluido) que una bomba centrífuga puededesarrollar se determina principalmente por la velocidad de la bomba (rps (rpm)),el diámetro del impulsor, y el número de impulsores en serie. Refinaciones en eldiseño del impulsor y el ángulo de hoja principalmente afectan la pendiente y laforma de la curva cabezal–capacidad y tiene un efecto menor sobre el cabezaldesarrollado. Existen bombas de múltiples etapas que desarrollarán cabezalesmuy altos; de hasta 1500 m (5000 pie) y flujos de hasta 75 dm3/s (1200 gpm). Yaque 1500 m (5000 pie) es equivalente a 6900 a 13800 kPa (1000 a 2000 psi) parael rango de líquidos normalmente encontrados en los servicios de refinería, lasbombas centrífugas pueden cumplir con casi todos los requerimientos de refineríay son por lo tanto ampliamente aplicados.

Los impulsores convencionales de bombas centrífugas se limitan a velocidadesde boca en el orden de 60 m/s (200 pie/s). Para limitar la erosión, las velocidadesde boca de impulsores de bomba para suspensiones de sólidos se limitannormalmente a 30 m/s (100 pie/s).

Capacidad Normal

Las Figuras 1 y 2 en MDP–02–P–02 muestran el rango de capacidad normal paravarios tipos de bombas centrífugas a dos rangos de velocidades diferentes: 60 rpsy 50 rps (3550 rpm y 2950 rpm). Estos valores corresponden a las máximasvelocidades disponibles con corriente de 60 y 50 Hz, respectivamente. La mayoríade las aplicaciones de refinería usan estos rangos de velocidad. Velocidadesmenores se usan cuando hay requerimientos bajos o medianos de cabezal y altosde flujo, y para suspensiones especiales abrasivas o líquidos corrosivos. Lasaplicaciones de bombas centrífugas de baja capacidad pueden requerir circuitosde recirculación especiales en el sistema de proceso para mantener un flujomínimo a través de la bomba. Por consideraciones prácticas en la construcciónde impulsores, el tipo de bomba centrífuga más pequeña disponible tiene su puntode mayor eficiencia (PME) en alrededor de 3 dm3/s (50 gpm).

Capacidad Alta y Baja

Las bombas con capacidades que exceden los límites mostrados en las Figuras1 y 2 de MDP–02–P–02 tendrán normalmente altos requerimientos de potencia.Normalmente se justificarán investigaciones especiales sobre eficiencia,velocidad, requerimientos de NPSH, etc., para servicios por encima de la líneamostrada en la Figura 5 de MDP–02–P–02. Cabezales en o por encima de loslímites mostrados para bombas de multietapa a velocidades de motor típicas sepueden obtener con un aumento de velocidad de los engranajes (accionador demotor), o de las turbinas para suministrar a la bomba velocidades de operación por




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encima de las velocidades máximas del motor. Los requerimientos de NPSHtambién se incrementan con la velocidad.

En general, las bombas centrífugas no se deberían operar continuamente acaudales de flujo menores que 10 a 25% de su punto de mayor eficiencia. ElDocumento MDP–02–P–10 presenta información para el diseño de sistemas derecirculación de bajo flujo para protección contra flujo insuficiente. La relación deflujo nominal a PME y la necesidad de sistemas de recirculación para flujo bajo sepuede estimar sólo durante la etapa de diseño de la planta. Después que seseleccionan los modelos específicos de bombas, las necesidades pueden serreevaluadas y el diseño del sistema finalizado.

Características de Funcionamiento

Las características de funcionamiento de las bombas centrífugas se presentan enlos Documentos MDP–02–P–02 y MDP–02–P–07.

Sensibilidad a la Viscosidad

Los niveles normal y máximo de viscosidad tienen un impacto significativo en laselección del tipo de bomba debido al deterioro del funcionamiento de las bombascentrífugas con el incremento de la viscosidad. El deterioro es continuo y gradualy por lo tanto cualquier regla que aplique a niveles específicos de viscosidad esnecesariamente arbitraria. Las siguientes guías indican la práctica típica.

Viscosidad, Guíasmm2/s SSU

7 50 Viscosidad nominal mínima para bombasrotativas. La eficiencia de las bombascentrífugas comienza a disminuir a medidaque la viscosidad aumenta a este nivel. Laviscosidad debería ser especificada paraservicios de bombas centrífugas cuandoexcede este nivel.

< 30 < 150 Siempre se prefieren las centrífugas frentea las rotativas donde las condicionespermiten la aplicación de los dos tipos.

30 50 Las condiciones de cabezal–capacidad dela centrífuga comienzan a deteriorarse.

30–110 150–500 Normalmente se prefieren las bombascentrífugas frente a las rotativas a pesar dealguna caída de eficiencia.

110–220 500–1000 Las bombas de desplazamiento positivoson casi siempre usadas si la viscosidadesperada excede este nivel.




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220–650 1000–3000 Se prefiere la rotativa si la viscosidad estáusualmente en este rango; si la viscosidadrara vez es tan alta como esta se prefiere lacentrífuga.

650 3000 No se deben especificar bombascentrífugas cuando se espera que laviscosidad llegue a este nivel.

El efecto de la viscosidad en el funcionamiento de las bombas centrífugas sepresenta en MDP–02–P–07.

Líneas de Succión Para Cebado de la Bomba

Las bombas centrífugas convencionales no son autocebantes. O sea, no sepuede evacuar vapor de la línea de succión para que el líquido fluya en la línea yen el cuerpo de la bomba, sin ayuda externa.

La razón por la cual las bombas centrífugas no son auto–cebantes es por que susimpulsores están diseñados para bombeo eficiente de líquido, y no son operadasa velocidades de boca lo suficientemente altas para hacerlas efectivas comocompresores de vapor. La diferencia de cabezal que es capaz de desarrollar elimpulsor de la bomba es la misma para vapor y para líquido, pero, la capacidadde elevación de presión diferencial equivalente es ampliamente menor. Por lotanto, los impulsores de las bombas centrífugas no pueden producir una reducciónsignificativa de la presión del vapor en la línea de succión para permitir el flujo delíquido.

Las bombas de desplazamiento positivo, por otro lado, pueden autocebarse, sedispone de tiempo suficiente, sacando el vapor desde la línea de succión hacia elsistema de descarga (o a la atmósfera). El hecho de que las bombas dedesplazamiento positivo pueden autocebarse, no implica, sin embargo, quetengan requerimientos despreciables de NPSH. Sus requerimientos de NPSH sonfrecuentemente tan críticos como los de las bombas centrífugas.

Algunos modelos de bombas centrífugas son diseñadas especialmente para ser“auto–cebantes”, pero estos tipos rara vez se aplican en servicios continuos deproceso. Un tipo de bomba auto–cebante logra la evacuación del vapor de la líneade succión por arrastre de burbujas de vapor desde el lado de succión del impulsoren una carga de líquido mantenida en el cuerpo de la bomba, o en una botella deretención/separación unida a él. La carga de líquido es recirculada hacia el ladode succión después de separar el vapor arrastrado.

Otro tipo de bomba auto–cebante es el “Roto–prime” de Gilbarco que tiene unapequeña bomba de álabe deslizante (del tipo usado en las bombas dispensadorade las estaciones de servicio de gasolina), dentro del cuerpo de la bomba principal,del lado de la caja de estoperas del impulsor de la centrífuga. Cuando existe vaporen la línea de succión, la bomba de álabes deslizantes lo evacúa a través de losorificios y aberturas especiales de balance del impulsor. Cuando el cebado se ha




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completado, el estator de la bomba cebante se reposiciona automáticamente paraparar la operación de cebado.

Como las bombas centrífugas convencionales no son auto–cebantes, se debencebar antes de arrancar, o sea, la línea de succión y el cuerpo de la bomba sedeben llenar con líquido antes de arrancar la bomba. Cuando la fuente de succiónestá a presión positiva, o se coloca encima de la bomba, el cebado se lleva a cabosimplemente abriendo la válvula de succión y descargando o “ventilando” el vaporatrapado desde una conexión con válvula en el cuerpo de la bomba o en la líneade descarga (antes de la válvula de bloqueo de descarga). El líquido fluye en lalínea de succión y el cuerpo de la bomba para desplazar el vapor a ventilar.

Ventilación del Cuerpo de la Bomba

La mayoría de los tipos de construcción aplicados a los servicios de proceso son“auto–ventilantes”. Es decir, que una cantidad mínima de vapor atrapado en elcuerpo al arranque, después que el cebado de succión es completado, esrápidamente sacado, hacia la línea de descarga, cuando la bomba se arranca.Algunos tipos de bombas centrífugas como las horizontales con cuerpos divididos,sin embargo, no están concebidas para ser auto–ventilantes y están provistas conconexiones especiales con válvula de venteo las cuales requieren operaciónmanual. Las bombas centrífugas de una sola etapa con conexiones de descargaen el tope tienen un buen funcionamiento de auto–venteo a pesar de que la formadel cuerpo coloca una pequeña bolsa de vapor de punto alto en el tope de la espiralde descarga. La decisión de que un tipo de construcción sea auto–ventilada o nose basa en si es necesario sacar las bolsas de vapor atrapadas en los puntos altospara lograr el funcionamiento especificado. Mientras que las predicciones de lascaracterísticas auto–ventilante se puede hacer por inspección de geometría, ladeterminación es hecha en base a demostración de funcionamiento.

Los requerimientos de ventilación del cuerpo de la bomba rara vez espreocupación del diseñador del servicio, pero ocasionalmente, los venteos debenser llevados hasta los recipientes de succión, por seguridad, control de emisioneso buenas razones de cuidado. Las bombas criogénicas, por ejemplo, requierenlíneas de venteo del cuerpo para remover continuamente el producto vaporizadodurante las operaciones de arranque.

Costos

Los costos de las bombas centrífugas, se pueden estimar usando los paquetescomerciales de estimación de costo. Las bombas en línea, donde se puedenaplicar, son con frecuencia las más económicas. Con ellas se ahorra endisposición, fundaciones, tubería y válvulas, mantenimiento, y pueden reducir lanecesidad de repuestos.




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Características de los Tipos de Construcción más ComunesLas características generales y de funcionamiento de los tipos de construcción debombas centrífugas usadas más comúnmente en los servicios de refinerías sepresentan en las Tablas 1 y 2. La siguiente información complementa las tablas.

Una Sola Etapa de Suspensión Superior – El tipo de construcción usado máscomúnmente en los servicios de proceso, y comúnmente llamadas “bombas deproceso de refinería” tiene un impulsor de una sola etapa de suspensión superior;su cuerpo es soportado en la línea media. Los dos cojinetes del eje son montadosjuntos en la misma cartela de cojinetes, con el impulsor suspendido por encima deellos. Este tipo por lo general tiene bridas de succión y descarga superiores;anillos de desgaste en el frente y detrás del impulsor y del cuerpo; opciones deagua de enfriamiento en el pedestal, caja de estopera y cojinetes; una solasucción, impulsores cerrados, y una caja de estopera lo suficientemente profundapara 6 anillos de empaque, pero fijada con un sello mecánico. Los aspectos mássignificativos de su diseño son la disponibilidad para operaciones de temperaturaalta, la remoción fácil del rotor y de los cojinetes internos del cuerpo paramantenimiento sin desensamblar las bridas de las tuberías, y la seguridad en elmanejo de fluidos inflamables.

Dos Etapas de Suspensión Superior – Una variante menor de la bomba de procesode una sola etapa es la versión de dos etapas de este mismo tipo de bomba, quesimplemente tiene mayor capacidad de cabezal. Con este tipo, la presión de lacaja de estopera normalmente es un valor intermedio entre las presiones desucción y descarga.

Una Sola Etapa, Impulsor–entre–Cojinetes – Bombas con capacidades porencima del rango de las de construcción de suspensión vertical tienen el impulsor(es) montado entre los cojinetes y por lo tanto tienen dos cajas de estoperas. Lasversiones de una sola etapa desarrollan cabezales hasta 330m (1100 pie). Loscuerpos pueden ser divididos axialmente para temperaturas de 200 a 260°C (400a 500°F), y son divididos radialmente para temperaturas hasta 455°C (850°F).

En Línea – Las bombas en línea son verticales con el cuerpo diseñado para seratornillado directamente en la tubería, como una válvula. Existen modelos paraservicio de procesos de alrededor 65 dm3/s (1000 gpm), y para servicios detransporte a caudales de flujo mayores. El campo de funcionamiento de losmodelos en línea disponibles se incluyen en las Figuras 1 y 2 de MDP–02–P–02.

Las bombas en línea se construyen comúnmente en dos tipos: acopladas y deacople cercano (el impulsor sobre la extensión del eje del motor sin acoplesintermedios). La vida de servicio y los requerimientos de mantenimiento de los dostipos han demostrado ser prácticamente los mismos. El tipo acoplado se prefierenormalmente para simplificar el mantenimiento de la bomba y del motor.

Las refinerías que han usado un gran número de bombas en línea han encontradoque son económicamente competitivas con las bombas horizontales




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convencionales. El servicio de mantenimiento del tipo en línea ha sido másfrecuente (intervalos de 25 a 30% mas cortos entre períodos de mantenimiento)que para bombas horizontales convencionales, pero el costo menor de cadaservicio y el ahorro en el costo primario han eliminado la desventaja de la mayorfrecuencia de mantenimiento, como resultado de lo anterior, la selección entre losdos tipos no depende del precio y los costos potenciales de mantenimiento, sinode las situaciones específicas de instalación. Si el costo de tubería asociado conla bomba se puede reducir por una instalación en línea, o si el espacio es un factordominante, entonces se prefiere el tipo en línea. Por otro lado, si se requiere unsello mecánico doble, o si se desea tiempo máximo entre acondicionamiento,entonces se prefiere el tipo horizontal convencional.

La experiencia de refinería ha indicado que las bombas en línea para serviciosmedianamente pesados no tienen requerimientos de mantenimiento mayores quelos modelos para servicio pesado; por lo tanto se prefiere el más bajo costo de lasbombas para servicios medianamente pesados cuando las condiciones delservicio lo permiten. La experiencia también ha indicado que las bombas en líneade estructura extendida con un acople rígido entre motor y bomba tienen unosrequerimientos de mantenimiento iguales a los de estructura corta sin acople.

La duración promedio de tiempo de trabajo entre períodos de mantenimiento endos refinerías con experiencia extensa con bombas en línea ha sido de 11 meses.

Las normalizaciones de la industria química para bombas en línea se resumen en“Proposed Voluntary Standard: Vertical In line Centrifugal Pumps for Process Use”,febrero 1971, por Manufacturing Chemists Association.

Altas Velocidades – Las bombas de velocidad alta son modelos de un soloimpulsor diseñado para velocidades de 170 a 280 rps (10000 a 17000rpm), yocasionalmente tan altas como 400 rps (24000 rpm), y para cabezales de hasta1600 m (5200 pie). Las altas velocidades de los modelos que se encuentrancorrientemente en el mercado se logra con engranajes de precisión entre el motoreléctrico y el eje de la bomba. Las Figuras 1 y 2 en MDP–02–P–02 muestran elcampo de funcionamiento actualmente disponible. La temperatura de bombeoestá limitada a 230/260°C (450/500°F).

Un modelo de dos etapas fue introducido en 1970 con cabezales hasta 3650 m(12000 pie), presión hasta 31000 kPa man.(4500 psig), y rangos de flujo de 3.2 a25 dm3/s (50 a 400 gpm).

El cabezal alto se logra en esta clase de bombas centrífugas usando velocidadesperiféricas de 20 a 60% mayores que la que se emplean en las bombasconvencionales. Los niveles de esfuerzos en los impulsores son mayores que enlas bombas convencionales, pero son minimizados por el uso de construcciónsemiabierta y álabes simples radiales. La forma de los álabes radiales tiende a




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producir un decremento indeseable en la forma de la curva cabezal–capacidad,pero maximiza la generación de cabezal.

Las bombas de alta velocidad tienden a tener un requerimiento alto de NPSH porel repentino incremento de velocidad que sufren cuando el líquido entra en elimpulsor. A veces se requiere un NPSH tan alto como 30 m (100 pie). Si el NPSHDestá limitado, se puede estipular un inductor helicoidal de aumento de espacio,semejante a un tornillo extendiéndose desde el ojo del impulsor hacia el pasaje desucción, el cual contribuirá a un aumento suficiente en presión para compensar elincremento de velocidad y producir un 50 a 75% de reducción en el NPSHR. Comola configuración helicoidal es difícil de manufacturar con la mayoría de lasaleaciones, su costo es significativo. Por lo tanto, es aplicado solamente cuandose justifica por reducción del NPSHR.

Los requerimientos de mantenimiento para bombas de alta velocidad tienden a sermayores que para bombas de una sola etapa de velocidades típicas, peroaproximadamente iguales a los de modelos de múltiples etapas con los cualesellas compiten para los servicios de cabezal alto.

Químicas – La clasificación de bombas químicas es imprecisa, pero el términogeneralmente describe bombas cuyo cuerpo tiene un diseño de formas quepueden ser moldeadas en aleaciones de alto costo a precios moderados. Confrecuencia los cuerpos de estas bombas se soportan por la base o mediantecartelas de cojinetes en lugar de soportarlos por su línea central. Las bombasestán limitadas a presiones, temperaturas y caudales de flujo relativamente bajos.Ellas son frecuentemente manufacturadas según AVS, en vez de lasnormalizaciones API. Algunos modelos especiales de bombas químicas sondiseñados con recubrimiento fenólico o de vidrio lo cual evita la exposición delmetal al fluido bombeado.

Suspensiones – Las bombas para suspensiones son modelos con característicasconcebidas para combatir las condiciones severas del bombeo de suspensiones.Las características especiales frecuentemente utilizadas son:

1. Pasajes de flujo anchos para evitar taponamiento.

2. Impulsores abiertos o semiabiertos que son menos sensitivos que losimpulsores cerrados al taponamiento.

3. Impulsores de algunos tipos de bombas no–taponables, de cabezal bajo sonsemiabiertos y protegidos hasta el punto que la acción del vórtice, y no laacción directa del álabe, es la que cumple el bombeo.

4. Arreglos que desintegran las partículas grandes (semejante al “demoledorde coque”).

5. Velocidades de fluido bajas generadas por el uso de velocidades rotativas yperiféricas tan bajas como sea posible.




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6. Arreglos especiales de sello de eje que minimizan los requerimientos demantenimiento.

7. Posición del rotor ajustable para restaurar el espacio axial sin desmantelarla bomba.

8. Platos de desgaste reemplazables y álabes de bombeo detrás del impulsor,en vez de anillos de desgaste que están sujetos a erosión.

9. Recubrimientos especiales del cuerpo, de caucho por ejemplo, algunos delos cuales son reemplazables.

10. Selección de materiales para resistencia a la erosión y la corrosión.

11. Velocidad ajustable y variable para limitar la velocidad interna al mínimorequerido para cumplir los requerimientos de cabezal.

Bombas encapsuladas – Las bombas encapsuladas son unidades motor–bombacon el rotor rotativo y el impulsor completamente dentro de un sistema cerrado apresión. El arreglo elimina la necesidad de una caja de estopera. Los cojinetesson lubricados por el fluido bombeado, y el rotor del motor es enfriado por élmismo. El tipo de construcción está limitado a servicios de presión, flujo ytemperaturas bajas en las aplicaciones químicas, pero los modelos grandes ysofisticados se aplican a sistemas de potencia con reactor nuclear y algunosservicios de proceso.

Horizontales multietapa – Las bombas horizontales de múltiples etapasusualmente se limitan a aproximadamente 12 etapas debido a la dificultad enlimitar la deflexión sobre el gran tramo entre cojinetes. Las bombas horizontalesde múltiples etapas tienden a ser 10% menos eficientes que su contra partevertical por debajo de 20 dm3/s (300 gpm) y 3 a 5% menos eficientes entre 20dm3/s y 32 dm3/s (300–500 gpm). Ellas tienen aproximadamente los mismosrequerimientos de NPSH que las bombas de una etapa de la misma capacidad.

Verticales multietapa – Las bombas verticales múltiples etapas pueden tenerhasta 24 etapas, y a veces más. Los modelos de alto diferencial de presión usanun arreglo de presión opuesta. Por debajo de aproximadamente 370 m decabezal, están fácilmente disponibles bombas verticales con construcción tipoplato (Bowl), para valores de NPSHR tan bajos como 0.3 m (1pie) en la brida desucción. Frecuentemente se usan impulsores de flujo “mezclado” (o de velocidadespecífica alta). La primera etapa está en el fondo del ensamblaje, de bajo delnivel. El requerimiento de NPSH en la brida de succión es usualmente alrededorde 1.8 m (3 pie) pero puede hacerse tan bajo como 0.3m (1 pie).

Las bombas verticales de múltiples etapas emplean frecuentemente impulsoresde alta velocidad específica o de “flujo mezclado”, que generan un cabezalrelativamente bajo por etapa. Esta es la razón que origina el gran número deetapas encontradas frecuentemente en las bombas verticales. Las razones para




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el uso de impulsores de alta velocidad específica son: la necesidad de minimizarel diámetro de los impulsores y el cuerpo de la bomba, y el deseo de mantener unaeficiencia alta en una unidad de múltiples etapas y de cabezal alto.

El tipo de construcción de bombas de múltiples etapas verticales requiere un grannúmero de espacios estrechos de movimiento. Por lo tanto la bomba esusualmente sensible al daño por admisión de sólidos y por operaciones en secoo de dos fases. Cuando se efectúa el mantenimiento, muchas partes deben serdesarmadas, reparadas o sustituidas, y luego reensambladas.

Estos factores causan que las bombas verticales de múltiples etapas requieran demantenimiento con mayor frecuencia que las bombas horizontales, y además queel costo de cada servicio sea mayor que el comparable de las bombashorizontales. Para evitar estos costos de mantenimiento más altos y la bajaconfiabilidad, los servicios de bombeo se deben diseñar para evitar la necesidadde usar bombas verticales de múltiples etapas, siempre que sea posible.

Facilidad Relativa del Mantenimiento para los Tipos de Construcción másUsuales

Los distintos tipos de construcción de bombas centrífugas de uso común difierenen su facilidad de mantenimiento, siguiendo aproximadamente este orden:

(más fácil) Vertical en línea, una etapa.Horizontal de una sola etapa y de dos etapas desuspensión superior, dividida radialmente.Horizontal de una sola etapa, impulsor entre loscojinetes, dividida axialmente.Horizontal de múltiples etapas, dividida axialmente.Alta velocidad de una sola etapa.Horizontal de una sola etapa, impulsor entre loscojinetes, dividida radialmente.Horizontal de múltiples etapas, dividida radialmente.Vertical, eje largo, una etapa.Vertical, eje corto, de múltiples etapas.

(más difícil) Vertical, eje largo, de múltiples etapas.

Características de Diseño de las Bombas Centrífugas

Una amplia variedad de características de diseño están disponibles y se aplicana muchos de los tipos básicos de construcción. El siguiente sumario deseafamiliarizar al diseñador del servicio con la naturaleza y la terminología de lascaracterísticas más significativas de diseño mecánico disponibles.

Clasificación de Carga al Cuerpo – La clasificación de presión–temperatura de losmodelos de bomba suministra un índice para la clasificación de carga del servicio.El tipo Construcción para servicio “liviano” o “general” está disponible




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comúnmente, para servicios industriales domésticos e intermitentes, pero suscaracterísticas no están bien normalizadas ni claramente definidas. El servicio“medianamente pesado” corresponde a rangos entre –29 y 150°C (–20 y 300°F),a 2100 kPa man. (300 psig), 32 dm3/s (500 gpm), y 60 rev/s (3600 rpm). El tipode construcción para servicio “pesado”, se refiere a rangos fuera de estos límites.

Para servicios no inflamables, no riesgosos, y por debajo de los limites de servicio“pesado” se puede considerar la compra de bombas que no cumpla API 610 enalgunos renglones y con otras restricciones según se define en dicha norma.

La experiencia ha indicado que las bombas para servicio “medianamente pesado”trabajan tan bien como las bombas para servicio pesado que no tienenrequerimientos de mantenimiento mayores.

Diseño de Conversión de Presión: Espirales, Difusores – Muchas bombascomerciales tienen canales divergentes llamados espirales colocados en lasección de descarga del cuerpo. El flujo a través de la espiral causa unadisminución en la velocidad desde la velocidad de boca (típicamente 60 m/s (200pie/s)) a la velocidad de la línea de descarga (típicamente 5 m/s (15 pie/s)), lo cuala su vez causa un incremento de la presión.

Los pasajes de las espirales individuales se usan en la mayoría de los diseños debombas ya que son simples y eficientes. Sin embargo, el diseño delas espiralesindividuales impone una carga radial no balanceada en el impulsor, debido a lavariación en presión alrededor de la periferia. Para diseños donde los niveles defuerzas no balanceados puedan causar una deflexión significativa del eje,(típicamente por encima de 150 m/etapa (500 pie/etapa)) se usa el diseño deespiral doble. Los canales dobles de descarga tienden a balancear las fuerzasradiales y por lo tanto a reducir el esfuerzo cíclico en el eje.

Pocas bombas de proceso usan difusores con álabes para conversión de presiónen vez de espirales. Estas incluyen algunas bombas en línea, algunas bombasde flujo axial, y algunas bombas diseñadas para cabezal alto, y rango de bajo flujo.Las ventajas de los difusores con álabes son las fuerzas radiales balanceadas, eltamaño compacto, y la eficiencia pico a cabezales altos y flujos bajos. Lasdesventajas son que estas resultan más complicadas de construir y reparar quelas bombas con espirales, y las curvas de funcionamiento tienden a caer, concaídas severas en las eficiencia debajo del 50% del PME.

Tipos de Impulsores – La mayoría de los impulsores usados en las bombas derefinería están encerrados con todos los discos y las cubiertas y se denominan“cerrados”. Los impulsores semiabiertos son usados ocasionalmente, y tienen undisco de apoyo completo, pero sin cubierta. Los impulsores completamenteabiertos, que tienen álabes pero poco o ningún material de disco, sonocasionalmente usados en cabezales bajos, en servicios de manejo de sólidos.




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La mayoría de los impulsores usados en las bombas de refinería tienen arreglospara succión de un solo lado y se denominan diseño de “una sola succión”. Losmodelos de bomba de flujo alto usan impulsores que aceptan succión de amboslados y se denominan de “succión doble”. La mayoría de los impulsores usadosen las bombas de refinería son del tipo centrífugo puro, caracterizados por unavelocidad específica baja. Las bombas de flujo muy alto usan impulsores de “flujomezclado” que incluyen un componente axial significativo en la dirección del flujode fluido. La mayoría de las bombas verticales de múltiples etapas, especialmentelas bombas de pozo profundo, usan impulsores de flujo mezclado para mantenerpequeño el diámetro por conveniencias de instalación. El diámetro pequeño y lavelocidad específica se combinan para limitar el cabezal por etapa a valores bajos,típicamente de 30 m a 45 m (100–150 pie), y tienden a requerirse muchas etapas.Este estilo de bomba vertical es a veces llamado bomba tipo “turbina”, (por ladirección semi–axial del flujo) a pesar que su diseño es totalmente diferente al delas bombas clásicas de tipo turbina regenerativa.

Arreglos de anillos de desgaste – La mayoría de las bombas de refinería sediseñan con espacios estrechos de corrida por el lado de la succión para separarla zona de presión de descarga de la bomba, de las zonas de la presión de succióny minimizar el retroflujo o “deslizamiento”. Los anillos de desgaste se acomodanen el espacio estrecho del cuerpo de la bomba y usualmente en una posiciónopuesta sobre el impulsor para permitir un recobro fácil del espacio libre de diseño.Estos dos anillos se denominan anillos de desgaste del “cuerpo” y del “impulsor”,respectivamente.

En muchas bombas de refinería de alta presión, los anillos de desgaste tambiénse colocan en el lado trasero (disco) del impulsor para reducir la fuerza de presiónsobre el impulsor, y para minimizar la presión a la que se expone la caja deestoperas. En algunos modelos, se colocan pequeños álabes de bombeo en laparte de atrás del impulsor con el mismo propósito que los anillos de desgastetrasero. En algunos modelos de bombas para servicios de baja presión donde elpotencial de presión de carga es insignificante, no se aplican arreglos paralimitación de la contrapresión y la caja de estoperas opera a la presión dedescarga.

Localización y Orientación de las Boquillas – La mayoría de las bombashorizontales de proceso en refinerías están provistas de boquillas de succión ydescarga en el tope del cuerpo. Este arreglo es conveniente para arreglos degrupos de bombas en filas y sus bancos de tuberías y para diseñar las tuberíaspara fuerzas y momentos mínimos contra las bridas de las bombas.

Las boquillas de succión pueden también ser ubicadas en los extremos de lasbombas horizontales de proceso, coaxialmente a la línea central del eje. Lasbombas para temperaturas moderadas y las bombas de transferencia deproductos frecuentemente se seleccionan con succión en los extremos. Las




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bombas diseñadas para limpieza de anillos de desgaste, con frecuencia,solamente están disponibles con arreglos de succión en el extremo, debido a losrequerimientos de configuración del cuerpo.

Las conexiones de succión lateral usualmente se utilizan en bombas horizontalesdivididas horizontalmente, para permitir la colocación de la boquilla en la mitad delfondo del cuerpo, a fin de que esta mitad no requiera ser removida cuando serealiza mantenimiento en los internos de la bomba. Las conexiones de descargalateral se usan frecuentemente en bombas horizontales divididashorizontalmente, y con poca frecuencia en las bombas horizontales divididasverticalmente.

En servicios como agua de alimentación de calderas ocasionalmente existe lanecesidad de que una parte del flujo total está a una presión menor que la presiónfinal de descarga. Las bombas se pueden diseñar con boquillas de descargalateral al nivel de presión intermedio deseado a fin de suplir esta necesidad a loscostos mínimos de equipos y operación. Sin embargo, la construcción de labomba es no convencional, garantizando una consulta con el especialista demáquinas durante el diseño del servicio.

Construcción del Cuerpo: Simple, Doble – La mayoría de las bombas centrífugasusadas en los servicios de refinería tienen cuerpos simples, es decir, una solapared entre el líquido a la presión de descarga y la atmósfera. Por otro lado, loscuerpos dobles se usan en dos tipos importantes de bombas. El tipo más comúnde bombas horizontales, de múltiples etapas, y de alta presión usadasactualmente envuelven el grupo de diafragmas de las etapas con una pesadacarcaza en forma de barril. El grupo de diafragmas es conocido como el cuerpointerno, y el barril como el cuerpo externo. Las bombas de alimentación a calderascon frecuencia son de este tipo de construcción.

Un segundo ejemplo de bombas de doble cuerpo es la bomba vertical que consisteen un cilindro vertical enterrado en el suelo en el que se inserta un elemento debombeo. El líquido de succión normalmente entra en el cilindro o cuerpo externo,fluye hacia el fondo y luego hacia arriba a través de las etapas de la bomba. Losdiafragmas de las etapas en los elementos de bombeo incluyen el cuerpo internode la bomba.

Orientación de las Juntas del Cuerpo – Los cuerpos de las bombas deben tenerjuntas para permitir el ensamblaje y el desensamblaje. El cuerpo puede estarunido en el mismo plano del eje (dividido axialmente), o perpendicular al eje(dividido radialmente). Las bombas horizontales divididas axialmente se llamancon frecuencia “divididas horizontalmente”. Las bombas horizontales divididasradialmente se llaman con frecuencia “divididas verticalmente”.

Las juntas axiales se usan comúnmente en las bombas para agua y otros líquidoscon densidades superiores a los 700 kg/m3 (44 lb/pie3), temperaturas bajas (por




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debajo de 200°C (400°F)) y presiones de bajas a moderadas. Las juntas radialesse usan en bombas horizontales de proceso suspendidas superiormente parapermitir una remoción conveniente del rotor y del ensamblamiento de las cartelasde cojinetes para mantenimiento. También se usan en bombas de alta presión demúltiples etapas por el problema estructural de diseñar tornillos adecuados paralas porciones del cuerpo divididas axialmente expuestas a presión interna alta.

El cuerpo externo de bombas verticales es dividido radialmente. El cuerpo internode bombas verticales de doble cuerpo se diseña para juntas radiales, axiales oradiales y axiales.

Soportes de Cuerpo – La mayoría de las bombas horizontales de refinería tienensus cuerpos soportados por las placas de base, y las cartelas de cojinetes, a suvez, se apoyan en el cuerpo. Esta construcción simplifica el mantenimiento ya quelos internos de la bomba pueden recibir servicio sin molestar las bridas de lasboquillas.

La mayoría de las bombas con cuerpo soportado tienen extensiones a los ladosdel cuerpo a nivel de la línea central que descansan sobre pedestales. Este tipode bomba se define como “soportadas por la línea central”. El movimiento de lalínea central a medida que la temperatura del cuerpo de la bomba aumenta esminimizado con este arreglo ya que se mantiene una buena alineación de lasuniones. Los cuerpos de bombas para servicios a niveles de temperaturasambientales y moderadamente bajos son soportados con frecuencia por el fondodel cuerpo y se conocen como “soportados por el fondo”.

Algunos modelos de bombas se diseñan para soportar el cuerpo mediante la cajade los cojinetes internos, la cual es soportada por la placa de base. Esto requierela desconexión de las bridas de las boquillas para efectuar el mantenimientointerno de la bomba. Este tipo de construcción usualmente se limita a bombaspequeñas de costo bajo, y no cumple con los requerimientos del API.

Control de Presión Axial en Bombas de una Sola Etapa – Las fuerzas axiales queactúan sobre el impulsor de la bomba en dirección hacia el acople raramente soniguales a las que actúan en sentido contrario. O sea, las fuerzas de presión noestán perfectamente balanceadas, y la carga neta resultante es soportada por loscojinetes de presión de la bomba. Para mantener el cojinete de presión a bajacarga y dentro de su rango de carga admisible, el diseñador debe tener cuidadode balancear las fuerzas de presión axial tan bien como sea posible.

Las fuerzas resultantes de la presión de succión, descarga e intermedia del líquidobombeado, más la presión atmosférica sobre los extremos de los acoples del ejese aplican sobre las diversas áreas proyectadas. En el diseño de bombas paraaltas presiones de succión y descargas, el elemento principal en el desbalance depresión es la presión de succión impuesta contra el área final del eje. A esta fuerzasólo se opone la presión atmosférica en el extremo del acople.




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En las bombas que tienen presión de descarga actuando sobre la parte posteriordel impulsor, el elemento principal del desbalance de presión es la presión dedescarga que actúa sobre la parte posterior del disco. Para reducir esta fuerza,se colocan anillos de desgaste en la parte posterior del impulsor y se perforan unosorificios de balance en el disco para bajar la presión detrás del área de orificio delimpulsor hasta virtualmente la presión de succión. El espacio pequeño del anillode desgaste mantiene el flujo que recircula a través de las perforaciones debalance, en un mínimo. A veces se usan álabes de bombeo en la parte posteriordel impulsor en vez de los anillos de desgaste para lograr los mismo propósitos,es decir, reducción de presión, y limitación de la presión de la caja de estoperas.

Un método para predecir la presión a la que esta expuesta la caja de estoperasse presenta en la MDP–02–P–09.

Control de Presión Axial en Bombas Múltiples Etapas – Las bombas de múltiplesetapas para diferenciales de presión moderados se diseñan para cargas depresión unidireccional, con los cojinetes de presión absorbiendo la totalidad de lacarga. En el caso de bombas verticales el peso de rotores usualmente aditivo ala presión hidráulica.

Para diferenciales de presión altos, se usan arreglos de impulsores opuestos, demodo tal que la presión axial de un grupo de impulsores está opuesta en direccióna la del segundo grupo. La fuerza de presión es por lo tanto mantenida a un nivelbajo.

Diseños de Cajas de Estoperas – La mayoría de las bombas de refinería sediseñan con cajas de estoperas convencionales que pueden ser llenadas conmaterial empacado como alambre trenzado o anillos de hoja metálica, o con unsello mecánico.

Los cuerpos de bomba que se diseñan para montar sólo un sello mecánico del ejey no son convertibles a sello empacado, se dice que tienen sellos “internos”. Esteestilo minimiza la suspensión del eje, y cuesta menos que el tipo de caja deestopera convencional. Se usa comúnmente en servicios limpios, de presión desucción moderada y niveles de temperatura moderados. Las desventajas de estetipo de construcción son:

1. Alta sensibilidad al sucio en el líquido bombeado

2. Se pueden aplicar menos remedios para corregir los problemas crónicos enservicios de sellos mecánicos

3. “El último recurso” de recurrir a empacado convencional no es posible.

Por estas razones, la aplicación de “sellos internos” ha sido limitada en las plantasde proceso.

Arreglos de Acoples del Eje – Los ejes de las bombas pueden estar unidos al ejedel accionador por un acople separado removible y flexible, o pueden estar




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directamente integrados con el eje del accionador. La gran mayoría de bombasde plantas de proceso tienen acoples separados. El tipo de eje integral se conocecomo “acople cercano”. Las bombas de servicio de nivel comercial pequeño soncon frecuencia de este tipo. Las bombas verticales de aceite vertical auxiliaraccionadas con turbinas de vapor en sistemas de compresión con aceitelubricante son a veces de este tipo, así como también las bombas encapsuladas.

Facilidades de Enfriamiento – Las bombas centrífugas han sido tradicionalmenteequipadas con una variedad de facilidades de enfriamiento que los constructoreshan considerado esenciales para evitar el sobrecalentamiento de los cojinetes,para mantener la alineación, y para asegurar el funcionamiento apropiado del sellomecánico. Sin embargo, la experiencia ha demostrado que la mayoría de lasbombas en servicios por debajo de 200°C(400°F) pueden trabajar sin enfriamientocon agua, sin provocar ninguna reducción significativa de la confiabilidad de labomba. Las Basic Practices permiten el uso de agua de enfriamiento en serviciospor encima de 200°C(400°F), donde se requiera para los siguientes propósitosespecíficos:

� Enfriamiento del aceite de los cojinetes – El agua de enfriamiento se circulabien sea a través de una camisa que alberga los cojinetes, de un serpentín deenfriamiento o de un enfriador externo de aceite, para mantener la temperaturadel aceite por debajo de 82°C (180°F), que es la temperatura máximapermisible para una lubricación apropiada de los cojinetes.

� Enfriamiento de la Camisa de la Caja de Estoperas – Frecuentemente secircula el agua de enfriamiento a través de la camisa para remover el calor defricción generado por el sello mecánico, y para evitar que el líquido de lavadodel sello se evapore. También, el enfriamiento de la caja de estoperas ayudaa aislar el cuerpo de la bomba caliente de la caja de cojinetes.

� Enfriamiento de Líquido de Lavado del Sello – Para servicios entre 200 y315°C (400°F y 600°F), el liquido de lavado del sello usualmente se enfría enun enfriador externo, a fin de mantenerlo dentro de los límites de temperaturaadmisibles por los materiales de sello mecánico. (El líquido de limpieza de sellotambién se puede enfriar en servicios de temperatura baja si el líquido puedeevaporarse en la caja de estopera).

Además de las aplicaciones anteriores para agua de enfriamento, a veces se usavapor de baja presión para enfriar los platos de sello y las cajas de estoperas enservicios de temperatura alta, superiores a 315°C (600°F), por ejemplo.

Los requerimientos de servicio para cumplir con estas necesidades pueden serestimados durante la etapa de diseño de la planta usando los métodospresentados en MDP–02–P–11. Las conexiones de servicios específicos y suconsumo se calculan después de seleccionar los modelos de bombas.




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8 BOMBAS DE FLUJO AXIALLas bombas de flujo axial se aplican para caudales muy altos, y bajos cabezalesen servicios con agua y substancias químicas. Algunos servicios típicos con aguason: irrigación, control de inundación, bombas/turbinas para bombeo aalmacenaje en plantas de generación de potencia, y bombas de circulación paracondensadores barométricos, etc. Algunos servicios típicos de plantas químicasson el de circulación para el reactor de propileno, y los servicios de circulaciónasociados con evaporadores y cristalizadores en la producción de sulfato deamonio, ácido fosfórico, potasio, soda cáustica y productos de azúcar.

9 BOMBAS RECIPROCANTESLas bombas de tipo reciprocante son especificadas con poca frecuencia en losdiseños nuevos. Se prefiere el uso de bombas centrífugas y deberían usarseexcepto en las pocas situaciones donde sea necesario otro tipo.

Circunstancias especiales que pueden favorecer las bombas reciprocantesincluyen las siguientes:

1. Fluidos de alta viscosidad.

2. Capacidades relativamente bajas (de 0.2 a 1.3 dm3/s (3 a 20 gpm)) acabezales altos.

3. Servicios intermitentes, como bombeo externo o separador de lodo yresiduo, donde se debe manejar un rango de fluidos, los costos de equiposson favorables, y hay disponible un NPSH suficiente.

4. Servicio de lodo y suspensiones.

5. Servicios de bombeo simple con un rango amplio de presiones de descargao caudales de flujo.

Las bombas reciprocantes producen un flujo pulsante, desarrollan una presión deparada alta, tienen una capacidad constante cuando son accionados por un motor,y están sujetas a atrapar vapor a condiciones de NPSH bajas. Las fugas a travésdel empaque deben ser consideradas, ya que los sellos de tipo mecánico no sonaplicables a rodillos o símbolos. Ver MDP–02–P–10 para métodos de reducciónde la pulsación del flujo.

10 BOMBAS ROTATIVASLas bombas rotativas, como clase, normalmente se refieren a las bombas dedesplazamiento positivo con elementos de bombeo rotativos tales comoengranajes, tornillos, álabes y lóbulos. Sólo los tipos de engranaje y de tornillo seusan en un número significativo de servicios de refinería.

Todas las bombas rotativas tienen estrechos espacios entre las partes móviles, locual posiblemente produciría la obstrucción del movimiento de las partes en




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servicios de altas temperaturas o desgaste cuando se requieren aleaciones porcorrosión.

Las bombas rotativas para aplicaciones de refinería están disponibles en rangosde 0.06 a 315 dm3/s (1 a 5000 gpm) y para presiones diferenciales de hasta 21000kPa (3000 psi). Normalmente están limitadas a servicios con fluidos demasiadoviscosos para ser manejados económicamente por bombas centrífugas o de otrotipo, tales como aceites combustibles pesados, lubricantes, grasas y asfalto. Lasbombas rotativas que manejan líquidos por debajo de 21 mm2/s (100 SSU)pueden tener un desgaste excesivo y fugas internas. Este desgaste, debido a laspropiedades lubricantes inadecuadas del líquido, es particularmente serio enaquellos diseños que tienen cojinetes internos, engranajes de cebado internos, odonde un elemento interno acciona otros elementos de bombeo. Las bombasrotativas no son aptas para manejar fluidos con cantidades apreciables de sólidosduros o abrasivos. Cuerpos con camisas de vapor están disponibles paraservicios de alta viscosidad, tales como el de asfalto.

Las bombas rotativas se usan en los dispensadores de gasolina, bombas dedescarga de camiones (incluyendo GLP), etc., donde el requerimiento de factorde servicio es bajo, el diferencial de presión es bajo, se requiere auto–cebadoocasionalmente, y el mantenimiento usualmente consiste en la sustitución rápidade la bomba.

11 NOMENCLATURA(Ver MDP–02–P–02)




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TABLA 1. COMPARACION DE TIPOS DE BOMBAS Y TIPOS DE CONSTRUCCION:CARACTERISTICAS GENERALES

Tipos de bombasy

de construcción

Característicasresaltantes deconstrucción

Orientación N° usualusual de etapas

Requerimientorelativo de

mantenimiento

Comentarios

Dinámica La capacidad varía con elcabezal.

Centrífuga Velocidad específicaentre baja y media.

Horizontal

Tipo de procesode una etapa ysuspensiónsuperior

Un apoyo impulsordespués de los cojinetes.

Horizontal 1 Bajo Tipo más común usadoen los servicios deproceso.

Tipo de procesode dos etapas ysuspensiónsuperior

Dos apoyos de impulsordespués de los cojinetes.

“ 2 Bajo Para cabezales porencima de lascapacidades de labomba una etapa

Impulsor de unaetapa entrecojinetes

Impulsor entre cojinetes;cuerpo dividido radialmenteo axialmente.

“ 1 Bajo Para flujos altos hasta330 m (1100 pie) decabezal.

Químico Estructura del cuerpodiseñadas con seccionesdelgadas debido al altocosto de las aleaciones;tamaños pequeños.

“ 1 Medio Niveles bajos de presióny temperatura.

Suspensión Pasajes de flujo grandes,dispositivos de control deerosión.

“ 1 Alto Velocidad baja; espaciolibre axial ajustable.

Encapsuladas Bombas y motoresencerrados en carca zas apresión; sin caja deestoperas.

“ 1 Bajo Límites decabezal–capacidadbajos para los modelosusados en serviciosquímicos.

De múltiplesetapas divididohorizontalmente

Boquillas usualmente en lamitad inferior del cuerpo.

“ Multi. Bajo Para niveles moderadosde temperatura–presión.

De múltiplesetapas tipo barril

El cuerpo externo cubre elbloque de diafragmas.

“ Multi. Bajo Para niveles altos detemperatura–presión.

Vertical

Tipo de procesode una etapa

Orientación vertical. Vertical 1 Bajo Tipo usadoprincipalmente paraaprovechar losrequerimientos bajos deCNSP.

Tipo de proceso,de múltiplesetapas

Muchas etapas, bajocabezal/etapa.

“ Multi. Medio Capacidad de cabezalalto, requerimientosbajos de CNSP.

En línea Concebida para instalaciónen línea, como una válvula

“ 1 Bajo Permite lograr bajoscostos de instalación ysistemas de tuberíassimplificados.




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Tipos de bombasy

de construcción

ComentariosRequerimientorelativo de

mantenimiento

Orientación N° usualusual de etapas

Característicasresaltantes deconstrucción

Velocidad alta Velocidades hasta 380 rps(23000 rpm), cabezaleshasta 1770 m (5800 pie).

“ 1 Medio Costo atractivo paracabezal alto / flujo bajo.

Pozo Cuerpo inmerso en pozopor conveniencia deinstalación y facilidad decebado.

“ 1 Bajo Bajo costo deinstalación.

De múltiplesetapas, pozoprofundo

Eje muy largo. “ Multi. Medio Servicio de pozo de aguacon accionador a nivel desuelo.

Axial (propela) Impulsor tipo propela,usualmente de grantamaño.

Vertical 1 Bajo Pocas aplicaciones enplantas químicas yrefinerías.

Turbina(regenerativa)

Impulsor acanalado;trayectoria de flujo comotornillo hacia afuera.

Horizontal 1,2 Mediano a Alto Funcionamiento a flujobajo/cabezal alto.Capacidad virtualmenteindependiente delcabezal.

Desplazamiento positivo

Reciprocante

Pistón, émbolo Velocidades bajas;válvulas, cilindros, cajas deestoperas sujetas adesgaste.

Horizontal 1 Alto Accionado por cilindrosde máquinas de vapor omotores con caja decigueñal.

Dosificadora Unidades pequeñas consistema de precisión para elcontrol de flujo.

“ 1 Medio Tipos diafragma yémbolo empacado.

Diafragma Sin caja de estoperas;puede ser actuadaneumática ohidráulicamente.

“ 1 Alto Usado parasuspensiones químicas;diafragma propenso afalla.

Rotativas

Tornillo 1, 2 o 3 rotores de tornillo. “ 1 Medio Para viscosidad alta, altoflujo y alta presión.

Engranaje Ruedas de engranajesentrelazadas.

“ 1 Medio Para viscosidad alta,presión moderada, flujomoderado.




1100

TIPO DE BOMBA Y CONSTRUCCION

CAPACIDADdm /s

(1)

CABEZALMAX.

mP MAX.

kPa

REQ. TIPICOSDE (NPSH).

mVISC. MAX.

mm /sEFICIENCIA

%TOLERANCIADE SOLIDOS

TEMP. MAX.DE BOMBEO C

DINAMICACENTRIFUGA

HORIZONTALUNA ETAPA SUSPENSION SUPERIOR

DOS ETAPAS SUSPENSION SUPERIORUNA ETAPAS IMPULSOR ENTRE COJINETES

QUIMICASUSPENSION DE SOLIDOS (SLURRY)ENCAPSULADA

MULTIETAPAS DIVIDIDA HORIZONTALMENTEMULTIETAPAS TIPO BARRIL

VERTICALTIPO DE PROCESO EN UNA ETAPAMULTIETAPAEN–LINEAVELOCIDAD ALTAPOZOMULTIETAPA POZO PROFUNDO

1–3201–751–25006565

0.1–12501–7001–550

15042533573120150016751675

41004100680014004100689002010041400

2–62–6.72–7.61–2.61.5–7.62–62–62–6

650430650650650430430430

20–8020–7530–9020–7520–8020–7065–9040–75

Mod. ALTAMod. ALTAMod. ALTAMod. ALTAALTABAJAMEDIAMEDIA

455455205–455 (5)205455540205–260455

1–6501–50001–7500.3–251.0–450.3–25

24518302151770601830

41004800340013800138013800

0.3–60.3–62–62.4–12 (2)0.3–6.70.3–6

650430430109430430

20–8525–9020–8010–5045–7530–75

MEDIAMEDIAMEDIABAJAMod. ALTAMEDIA

345260260260

205

AXIAL (PROPELA)TURBINA (REGENERATIVA)

DESPLAZAMIENTO POSITIVORECIRPOCANTES

PISTON, EMBOLODOSIFICADORADIAFRAGMA

1–65000.1–125

12760

103010300

2 (4)2–2.5

650109

65–8555–85

ALTAMEDIA

65120

1–6500–1

345000 kPa51700 kPa34500 kPa

(3)34500024100

3.74.63.7

1100750

55–852020

MEDIABAJA

MEDIA

290300260

ROTATIVASDE TORNILLO

DE ENGRANAJES

0.1–125

0.1–320

20700 kPa

3400 kPa

20700

3400

3

3

150 x 10 (6)

150 x 10 (6)

50–80

50–80

MEDIA

MEDIA

260

345

NOTAS:

91) NORMALMENTE NO SIMULTANEO CON EL CABEZAL MAXIMO

(2) SE PUEDE REDUCIR A 3–3,66 m (10–20 pie) AGREGANDO UN INDUCTOR(3) DEPENDIENTE DE LA RESISTENCIA DE LOS MATERIALES Y PUEDE SER MAYOR QUE 345000 kPa (50000 Psi)(4) SUMERSION MINIMA DE PROPELA(5) LIMITE DE 205 – 260 C (400–500 F) PARA CUERPOS DIVIDIDOS HORIZONTALMENTE, LIMITE DE 455 C (850 F) PARA CUERPOS DIVIDIDOS

(6) VISCOSIDAD SSU.

(7) FACTORES DE CONVERSION:

PARA LLEVAR DE:

dm /sm

mm /sC

A: MULTIPLIQUE POR:

GPMPie

SSUF

15.85043.28084.6348

USE: F = 1.8 x C + 32

VERTICALMENTE.

3 22

3

2

66

° ° ° °

° °

°

0.1–6

kPa Psi 0.145

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TABLA 2. COMPARACION DE TIPOS DE BOMBAS Y ESTILOS CONSTRUCCION:CARACTERISTICAS DE FUNCIONAMIENTOS

ESTOS DATOS SON SOLO TIPICOS. EXISTEN MUCHOS CASOS EXCEPCIONALES




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Fig 1. ILUSTRACION DEL TIPO DE CONSTRUCCION DE BOMBA CENTRIFUGA YNOMENCLATURA DE SUS COMPONENTES

1–A BOMBA CENTRIFUGA DE PROCESO CON EXTREMO DE SUCCION SENCILLO, DE UNA ETAPA Y SUSPENSION SUPERIOR




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Fig 1. (CONT.)




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Fig 1. (CONT.)




mdp 02 p-05 tipos de bombas

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