Cur urso so Bá Bási sico co de bo bomb mba as
TEMARIO • • •
•
Tipos ipo s de bombas bom bas Tipos ip os de d e bomb bo mba as Cent Centr r ífugas Bases Bases de dise dis eñ o hidr áulico
• Caudal Peso espec ífico • Peso • Presi ó n • Al A l t u r a • Potencia ot encia al al freno f reno • Eficiencia • Viscosidad • NPSH • Velocidad eloci dad espe sp ec ífica • Velocidad eloci dad espe sp ec ífica fic a de succi ó n • Balanceo Balanceo de d e empu empuje je radial y • • •
axial Curvas de desemp desempe eñ o Operaci ó n de la bomba bomb a Leyes de afi afini nidad dad
Construcci ó n b ásica sic a de bomba bom ba
• • • • • • • • • • •
Tipos ipo s de bom bas API d e bombas API Dife if erencias entr e bomb bo mba as API A PI rencia renci as entre AP PI y ANS A NSII Donde on de usar bom bas ANS bo mba bomb as ANSI A NSII AN Au A u x i l i ares ar es Pregu Pre gunt nta as y re rrespue espue spu esta st as Pregun reguntas tas respu Sell Se Sellos ll os mec ánicos Bomb Bo mba as ANSI ANSI • Hands o n Model Caus Ca usas as de fall fa lla a en bom bas falla en bombas b ombas Ppios . b ásic sicos os de d e Vibr ibra aci ó n Mejo Me joras ras y Re Re-Rates Pregu Pre gunt nta as y re rrespue espue spu esta st as Pregun reguntas tas respu
Tipos ip os de bomb bo mba as
Tipos de bombas Desplazamiento positivo
Alternativas BLOW CASE Rotativas
Bombas
CENTRIFUGAS Cin éticas
Regenerativas Efectos especiales (Pitot , etc )
Tipos de bombas Pist ó n ALTERNATIVAS
Embolo Buzo Diafragma
DESPLAZAMIENTO POSITIVO
BLOW CASE Engranajes L ó bulos ROTATIVAS
Tornillo Vanos Cavidades progresivas
Tipos de bombas CENTRIFUGAS
IMPULSOR EN VOLADIZO IMPULSOR ENTRE COJINETES
TIPO TURBINA
CINETICAS
CENTRIFUGA REVERSIBLE ESPECIALES
CARCASA ROTATIVA
IMPULSOR EN VOLADIZO TURBINAS REGENERATIVAS
IMPULSOR ENTRE COJINETES
Diseñ o Hidr áulico B ásico
Succión
Voluta de Caja
Descarga
Impulsor
Caudal: es el rango de flujo con el cual se mueve el líquido por la bomba a un punto deseado del sistema. Comúnmente es medido en galones por minuto (gpm) o metros cúbicos por hora (m3/hr).
GPM =
Lb/Hr 500 x P.E. Nota: (500 = 60 min / hr x 8.33 lb/gal)
El caudal depende de distintos factores como:
• • • • • •
Características del líquido, como Peso Específico, Viscosidad, etc. Tamaño de bomba y de sus secciones de succión y descarga Tamaño del impulsor Velocidad de rotación del impulsor (rpm) Tamaño y forma de cavidades entre alabes Condiciones de presión y temperatura de succión y descarga
Peso Específico: Peso por unidad de volumen de un líquido, medido en libras por pie cúbico o gramos por centímetro cúbico. El Peso Específico se expresa sin unidades, ya que es relativo al agua, de Peso Específico 1,0
Gasolina P.E. 0,70
Agua P.E. 1,0
Presión atmosférica : 14.7 psi a nivel del mar – Peso de columna de aire sobre el manómetro. Presión manométrica (psig) : Es la presión del sistema menos la presión atmosférica 0 100
20
80
0 psig
40 60
= 14.7 psia
Presión absoluta (psia) : Es la suma de la presión atmosférica y la presión manométrica en el sistema de bombeo.
0 100
20
80
0 psig
40 60
= 40 psi manométricos + 14.7 atmosféricos 54.7 psia
Altura (Cabeza) – (Cabeza) Es la medida de la columna líquida que la bomba puede crear por la energía cinética impartida al líquido.
Altura (Cabeza)
Por que se usa la altura y no la presión para evaluar el comportamiento de una bomba? Abajo hay tres sistemas idénticos con diferentes líquidos (diferentes pesos específicos). Cuál de los sistemas produce la mayor altura?
Soluci ó n de ácido sulf ú rico P.E. 1.47
Gasolina P.E. .70
Agua P.E. 1.0
En 1589 Galileo descubrió que el peso de un objeto no afecta su velocidad de caída. Las bombas centrífugas son dispositivos generadores de velocidad. En el problema previo los tres fluidos abandonan la bomba a igual velocidad porque las bombas son idénticas e igual las rpm. La misma fuerza de gravedad está actuando en los fluidos.
1 lb
5 lbs.
La aceleración debida a la gravedad es 32.2 ft/s 2
Los tres fluidos alcanzan la misma altura. Hay más energía (HP) requerida para impulsar el líquido de mayor peso específico que al más liviano. Este incremento de energía aparece en el manómetro de descarga.
Gasolina P.E. .70
150 Ft
Agua P.E. 1.0
Solución de ácido sulf úrico P.E. 1.47
150 Ft
150 Ft
Puede observarse la diferencia de energía de presión en los manómetros. Aún cuando los fluidos son impulsados a igual velocidad, las lecturas manométricas difieren. Por este motivo se usa la altura en lugar de la presión para hacer mediciones en descarga de bomba.
Gasolina P.E. .70
150 Ft
45.45 psig
Agua P.E. 1.0 64.9 psig
Soluci ó n de ácido sulf ú rico P.E. 1.47 95.45 psig
150 Ft
150 Ft
Cálculos de Altura y Presi ó n PSIG x 2.31 Altura (ft) = P.E.
Altura ( ft ) x P.E. PSIG = 2.31
Altura de succión (hs): Existe altura de succión positiva cuando el líquido fluye desde una fuente elevada a la succión de la bomba por gravedad. Esta condición también se denomina " succión inundada” y es recomendada para las bombas centrífugas.
Altura de succión estática
Altura de succión (hs):es igual a la altura estática del líquido sobre el ojo del primer impulsor, menos todas las pérdidas en línea de succión, más la presión actuante en la superficie libre del líquido.
14.696 psia
hs =
zs - fs + psig
Agua a 68 F
z s = 10.0 ft fs z = 10.0 ft s
= 2.92 ft
Pg = 0 psig (0 psig = 14.696 psia) h s = 10.0 – 2.92 + 0 = 7.08ft
f s = 2.92 ft
Altura estática de elevación: es la altura a la que un líquido debe elevarse para alcanzar el ojo del impulsor . Esta aplicación requiere una bomba de diseño autocebante.
Altura estática de elevación
En este ejemplo, la altura estática es la diferencia entre la altura estática de descarga y la altura estática de succión. La razón de esto es que el líquido buscará su propio nivel. Como se trata de un sistema abierto (Presión atmosférica actuante tanto en succión como en descarga), el líquido llenará la bomba y cañería de descarga hasta la altura estática de succión simplemente abriendo una válvula
Altura estática
Altura estática De descarga Altura estática de succión
Altura est ática de elevaci ó n & Altura est ática total
Altura estática de descarga Altura estática total
Altura estática de elevación
Altura estática total es la suma de la Altura estática de elevación y la altura estática de descarga
Curva de altura del sistema Fricción pura
a r u t l A
Curva de altura del sistema
Fricción
Altura de fricción (hf): Es la altura requerida para superar la resistencia al flujo en tuberías y accesorios. Depende del diámetro, condición y tipo de la tubería, cantidad y tipo de accesorios, caudal y naturaleza del líquido
Pérdida de carga
Curva de altura del sistema Hs Estática + Fricción
a r u t l A
Curva de altura del sistema Fricción Estática Caudal
Altura de Tensión de Vapor (hvp): La tensión de vapor es la presión a la cual el líquido y sus vapores coexisten en equilibrio a determinada temperatura. La tensión de vapor de líquidos puros pueden obtenerse de tablas. Cuando la tensión de vapor es convertida en altura, se denomina altura de tensión de vapor, hvp. El valor de hvp de un líquido se incrementa cuando se eleva la temperatura, y se opone a la presión en la superficie del líquido. Se reduce por lo tanto la altura de presión de succión
AGUA
120 F 1.692 PSIA
2120F 14.696 PSIA
3200F 89.66 PSIA
Altura de presión (hp): La altura de presión debe ser considerada siempre que el sistema de bombeo empiece o termine en un tanque cuya presión no sea la atmosférica. La presión en dicho tanque debe ser convertida a altura de líquido. Se debe trabajar con la presión absoluta en la superficie del líquido, y si se trata de un sistema abierto a la atmósfera, hp es la presión atmosférica del lugar. Altura de velocidad (hv): Se refiere a la energía del líquido como resultado de su movimiento a una velocidad “v”. Es la altura equivalente desde donde debería caer el líquido para alcanzar v, o la altura necesaria para acelerar el líquido. Su valor es usualmente insignificante en la mayoría de los sistemas de bombeo. Sin embargo, puede ser un factor importante en sistemas de baja altura.
Altura total de succión (HS): Es la altura de presión del tanque de succión (hpS) más la altura estática de succión (hS) más la altura de velocidad en brida de succión (hVS) menos la altura de fricción en línea de succión (hfS). HS = hpS + hS + hvS – hfS La altura total de succión es la presión leída en brida de succión convertida en altura de líquido. Altura total de descarga (Hd): Es la altura de presión en tanque de descarga (hpd) más la altura estática de descarga (hd) más la altura de velocidad en brida de descarga (hvd) más la altura de fricción total en línea de descarga (hfd). Hd = hpd + hd + hvd + hfd La altura total de descarga es la lectura de presión en brida de descarga convertida en altura de líquido.
Altura diferencial total (HT): Es la altura total de descarga menos la altura total de succión: HT = Hd + HS (con altura estática de elevación) HT = Hd - HS (con altura estática de succión)
HT = Hd - HS (con altura estática de succión )
AGUA S.G. 1.0
105 ft 10 ft
H s = 2 ft
H d = 35 ft
Solución: 105 ft - 10 ft 95 ft altura estática + 2 ft + 35 ft
132 ft HT
HT = Hd + HS (con altur a estática de elevación )
AGUA 1.0 S.G.
92 ft
H d = 28 ft
H s = 3 ft 11 ft
Solution 92 ft + 11 ft 103 ft cabeza estática + 3 ft + 28 ft
134 ft HT
Potencia al freno: Es el monto de potencia que ingresa a la bomba por su eje, no el consumido por el accionamiento.
Caudal (gpm) x Altura (ft) x Peso Específico BHP = 3960 x Eficiencia de bomba (%)
En sistema métrico: Caudal (m3/h) x Altura (m) x Peso Específico BkW = 367 x Eficiencia de bomba (%)
Eficiencia es la relación de potencia de salida con la potencia de entrada
Cabeza x Capacidad x S.G. Eficiencia =
3960 x HP
Viscosidad: La fricción interna o resistencia al movimiento relativo del líquido entre sus partículas se llama viscosidad. Esto puede ser mejor interpretado en términos de habilidad de un liquido a fluir. A más viscosidad, resulta flujo más lento debido a la fricción interna. Se mide normalmente en Centipoise o SSU. Tipos de fluidos, según su variación de viscosidad d a d i s o c s i V
d a d i s o c s i V
d a d i s o c s i V
Rango de corte NEWTONIANO La viscosidad es constante con el rango de corte.
Rango de corte TIXOTROPICO La viscosidad disminuye con el rango de corte ( pinturas, melasas, almidón, brea)
Rango de corte DILATANTE Barros minerales – Son difíciles de bombear porque la viscosidad aumenta con el rango de corte
1700
85%
Si la viscosidad aumenta: • Disminuye la eficiencia
1600 1500
80% 75% EFFICIENCY
• Disminuye la altura • Disminuye el caudal
1400 1300
70% 65%
1200
60%
1100
55%
1000
50%
) m 900 ( d a e 800 H
y n e i c i 40% f f E 45% c
HEA
700
35%
600
30%
500
25%
400
20%
Referencias: Referencias: 00 cSt cSt 150 150 cSt cSt 332 332 cSt cSt 410 410 cSt cSt
300 200 100
15% 10% 5%
0
0% 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
Si la viscosidad aumenta: • Se incrementa la potencia
4000 3500
) W3000 k ( r 2500 e w o2000 P
POWER
1500 1000
Referencias: Referencias: 00 cSt cSt 150 150 cSt cSt 332 332 cSt cSt 410 410 cSt cSt
NPSH: La altura total de succión en pies de líquido (absoluta, referida al ojo del impulsor) menos la tensión de vapor (en pies) del líquido bombeado. Para succión inundada: NPSH = Ha – Hvpa + Hst – Hfs Ha =
Presión absoluta (en pies) en la superficie del recipiente de succión.
Hvpa = Presión de vapor del líquido a temperatura de bombeo (en pies) Hst =
Altura estática (en pies) del líquido respecto al ojo del impulsor
Hfs =
Pérdidas de fricción totales (en pies) incluyendo las de entrada, en la cañería, válvulas, accesorios, filtros,
NPSH = Presión en el fluído menos la presión de vapor, multiplicado por 2,31, dividido por Peso Específico, más o menos la altura de succión, menos las pérdidas de carga. P
P = Presión en superficie del líquido VP = Presión de vapor del fluido
+Z
P.E.
P.E. = Peso Específico
L = Pérdidas de carga
-Z P
P.E.
NPSHA =
(P - VP) 2.31 P.E.
+Z-L
NPSHA : Ejemplo de NPSH DISPONIBLE
NPSHA = 0
(14.7 - 1.692) 2.31 .99
Agua120 F NPSHA = 30.4 + 6 = 36.4 ft 9 ft
H s = 3 ft Presión de vapor del agua a 120 0 F = 1.692 PSIA 0 Peso Específico del agua a 120 F = 0.99
+9 -3
NPSHA : Ejemplo de NPSH DISPONIBLE
H s = 2 ft 8 ft
NPSHA =
(14.7 - .5069) 2.31 -(8+2) .998
NPSHA = 32.85 - 10 = 22.85 ft
0
Agua a 80 F Presión de vapor del agua a 80 0 F = 0.5069 PSIA 0 Peso Específico del agua a 80 r F = 0.998
Cavitación: Es el proceso que ocurre dentro de la bomba cuando el NPSHA
Velocidad Específica (Ns) – Es un índice que clasifica el diseño hidráulico de un impulsor. Describe la forma de un impulsor
Ns =
donde: Q = Caudal @ BEP in g pm H = Altura por etapa, en f t., basada en max. diámetro de impu lsor
Q x RPM H
3/4
Valores de velocidades espec íficas (Simple Succi ó n) 0 0 5
0 0 0 1
Vano r adial
0 0 0 2
Francis
0 0 0 3
0 0 0 6
Flujo mixto
0 0 0 0 1
0 0 0 5 1
Flujo axial
Diseñ os de impulsor Flujo radial: Bombas con este tipo de impulsor tienen baja velocidad específica (hasta aprox. 1150). El líquido entra al ojo del impulsor y sale por acción de los álabes en dirección perpendicular al eje de bomba. Flujo radial modif icado: Este tipo de bombas usualmente tiene velocidades específicas en el rango 1150 a 4650. Los impulsores son normalmente de simple succión. El líquido que entra por el ojo del impulsor sale y sale casi radialmente, a un ángulo entre 60° y 70° respecto al eje. Flujo mixto: Este tipo de bomba tiene simple succión con ingreso en dirección axial y descarga a aprox. 45° respecto al eje. Bombas de este tipo tienen una velocidad específica desde 4650 a 10,000. Flujo axial: Son también llamadas bombas propulsoras, tienen simple succión con flujo en dirección axial en la entrada y casi axial en descarga. La velocidad de succión normalmente supera 10000. Los propulsores de flujo axial no tienen cubo.
Velocidad Específica de Succión (Nss) – Es un parámetro o índice descriptivo del diseño hidráulico de la capacidad de succión y características dadas de un impulsor de primera etapa.
Nss =
Q x RPM NPSHR
3/4
RPM =
Nss x NPSH Q
3/4
(Nota)
Nota: La sustitución de NPSHA por NPSHR puede ayudar a seleccionar un impulsor y las rpm adecuadas sin exceder los límites de Nss.
Velocidad Específica de Succión Si aumenta la velocidad específica de succión, se reduce la capacidad de operar a la izquierda del BEP
Balanceo radial: Las fuerzas actuantes entre caja e impulsor enfrentadas a 180 grados son iguales.
Ejemplo de bomba no balanceado radialmente (Simple voluta)
Ejemplo de bomba balanceado radialmente (Doble voluta)
Balanceo axial : Las fuerzas actuantes en impulsor son iguales en cada lado de la línea de centro del impulsor.
Fuerzas por presión de descarga
Fuerzas por presión de succión
Fuerzas por presión de descarga
Fuerzas por presión de succión
Fuerzas por presión de succión
Axialment e balancead o
Fuerzas por presión de descarga
Fuerzas por presión de descarga
BALANCEO AXIAL
Diseñ o hidr áulico b ásico (Curva de Performance)
Proposed Performance Example
Curve No.:
Pump Division 300
30
250
25
) W200 k ( r 150 e w o 100 P
) m ( R 15 H S 10 P N
POWER Curve
20
50
5
NPSHR
0 200
0 100%
180
90%
160
80%
EFFICIENCY
140
70% 292.1 mm - Trim Diameter
120
) m ( d 100 a e H
60%
y c n e 50% i c i f f E
HEAD
80
40%
Curva Caudal - Altura
60
30%
40
20%
20
10%
0
0% 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
Capacity (m3/hr) 2015 Condition:
Flow (m3/h)
Head (m)
Efficiency
BkW
% of BEP
Head Rise to S.O.
NPSHR
860
110
84.0%
258
100.0%
9.0%
8.1
1200
Proposed Performance Example
Curve No.:
Pump Division 300
30
250
25
) W200 k ( r 150 e w o 100 P
) m ( R 15 H S 10 P N
POWER Curve
20
50
5
NPSHR
0 200
0 100%
180
90%
Curva de eficiencia
160
80%
EFFICIENCY
140
70%
292.1 mm - Trim Diameter
120
) m ( d 100 a e H
60%
y c n e 50% i c i f f E
HEAD
80
40%
60
30%
40
20%
20
10%
0
0% 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
Capacity (m3/hr) 2015 Condition:
Flow (m3/h)
Head (m)
Efficiency
BkW
% of BEP
Head Rise to S.O.
NPSHR
860
110
84.0%
258
100.0%
9.0%
8.1
1200
Proposed Performance Example
Curve No.:
Pump Division 300
30
250
25
) W200 k ( r 150 e w o 100 P 50 0 200
) m ( R 15 H S 10 P N
POWER Curve
20
Curva de Potencia
5
NPSHR
0 100%
180
90%
160
80%
EFFICIENCY
140
70%
292.1 mm - Trim Diameter
120
) m ( d 100 a e H
60%
y c n e 50% i c i f f E
HEAD
80
40%
60
30%
40
20%
20
10%
0
0% 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
Capacity (m3/hr)
2015 Condition:
Flow (m3/h)
Head (m)
Efficiency
860
110
84 0%
BkW 258
% of BEP
Head Rise to S.O.
NPSHR
100 0%
9 0%
81
1200
Proposed Performanc Example
Curve No.:
Pump Division 300
30
250
25
) W200 k ( r 150 e w o 100 P
POWER Curve
)
20 ( m 15 R H
S N
10 P
50
5
NPSHR
0 200
0 100%
Curva de NPSH
180
90%
160
80%
EFFICIENCY
140
70%
292.1 mm - Trim Diameter
120
) m ( d 100 a e H
60%
y c n e 50% i c i f f E
HEAD
80
40%
60
30%
40
20%
20
10%
0 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
Capacity (m3/hr) 2015 Condition:
Flow (m3/h)
Head (m)
Efficiency
BkW
% of BEP
Head Rise to S.O.
NPSHR
860
110
84.0%
258
100.0%
9.0%
8.1
0% 1200
Proposed Performanc Example
Curve No.:
Pump Division 300
30
250
25
) W200 k ( r 150 e w o 100 P
POWER Curv e
)
20 ( m 15 R H
S N
10 P
50
5
NPSHR
0 200
0 100%
180
90%
160
80%
EFFICIENCY
140
70% 292.1 mm - Trim Diameter
120
) m ( d 100 a e H
60%
HEAD
Puntos relevados
80
y c n e 50% i c i f f E 40%
60
30%
40
20%
20
10%
0 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
Capacity (m3/hr) 2015 Condition:
Flow (m3/h)
Head (m)
Efficiency
BkW
% of BEP
Head Rise to S.O.
NPSHR
860
110
84 0%
258
100 0%
9 0%
81
0% 1200
Best efficiency point (B.E.P) Es el punto de la curva de mayor eficiencia. Corresponde al punto de funcionamiento donde la potencia entregada por la bomba es más cercano a la potencia al freno. El eje de bomba experimenta niveles de vibración menores en dicho punto. 200
100%
180
90%
160
EFFICIENCY
140
80%
70%
292.1 mm - Trim Diameter
120
) m ( d100 a e H
60%
BEP Point 860 m3/hr
80
HEAD
y c n e 50% i c i f f E 40%
60
30%
40
20%
20
10%
0
0% 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
Rango de operación preferido por API Definido entre 70-120 % del BEP para el impulsor de diseño.
200
100%
180
90%
160
EFFICIENCY
140
80%
70%
292.1 mm - Trim Diameter
120
) m (
60%
d100 a e H
50%
HEAD
80
60
40%
30%
Preferred Operating Range 40
20%
20
10%
0
0% 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
y c n e i c i f f E
Mínimo Caudal Continuo Es el mínimo caudal al cual la bomba puede operar sin exceder los límites de vibración impuestos por API. Es definido por el fabricante. 200
100%
180
90%
160
EFFICIENCY
140
80%
70%
292.1 mm - Trim Diameter
120
) m (
60%
d100 a e H
50%
HEAD
80
40%
MCSF = 300 m3/hr 60
30%
Preferred Operating Range 40
20%
20
10%
0
0% 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
y c n e i c i f f E
Rango de operación permitido Es la región en la cual el vendedor aprueba la operación de la bomba. Está limitado por el Mínimo Caudal Continuo y normalmente por el último punto de la curva de performance. En esta zona no se esperan problemas de vibración. 200 100% 180
90%
160
EFFICIENCY
140
80%
70%
292.1 mm - Trim Diameter
120
) m (
60%
d100 a e H
50%
HEAD
80
60
40%
30%
Allowable Operating Range 40
20%
20
10%
MCSF
End of Curve
0
0% 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
y c n e i c i f f E
Diseñ o hidr áulico b ásico (Operaci ó n de la bomba)
Operaci ó n en paralelo Bomba 1
Bomba 2
Bomba 3 (Stand by)
• • • •
Para sistemas con altura estática importante (ej. bombeo sobre montañas). Bombas 1 y 2 operan con igual altura aportando c/u la mitad del caudal total. Generalmente se usan bombas multietapas para bombeo en paralelo. Incrementos de altura del 10% o mayores requieren adecuado control del flujo para que se comparta la carga equilibradamente. • Estrangulamientos en descarga se necesitan a menudo para lograr más altura a flujos menores. Estrangulamiento = Potencia desperdiciada. • Las bombas deben operar a velocidades cercanas para equilibrar flujos. • Las bombas deben tener curvas de forma similar para para equilibrar flujos.
Proposed Perfo rmance Curve Station: 3 stg Perfo rmance
Pump Division No. of Units in Op. Pump 1 Size Pump 2 Size API Code
Product Pumped Specific Gravity Viscosity (cst) Temperature
3 8x15 DMX 8x15 DMX BB 3
Diesel Oil 0.8421 6.08 38
FPD Proposal No. Sales Engineer Date Drawn By
Customer Project Location Operation:
Sinopec Southwest China Pipeline China Series
Rev. A
Curves are approximate. Pump is guaranteed for one set of conditions. Capacity, head, and efficiency guarantees are based on shop test and when handling clear, cold, fresh water at a temperature of not over 85 degrees.
2139-30001 Steven Li 26, Feb, 2003 M. Smith
Typical Parallel Pump Operation - 3 Pumps 5000
100%
4500
1 Pump Efficiency
2 Pump Efficiency
90%
3 Pump Efficiency
4000
80%
3500
70%
3000
60%
H/Q
y c n i 50% e c i f f E
d a 2500 e H 3 Pump Condition
2000 SYSTEM CURVE
1500
2 Pump Condition
1 Pump Condition
40%
30%
High Static Head / Low Friction
1000
500
20%
10%
0 0
300
600
900
1200
1500
1800
2100
2400
2700
0% 3000
Operaci ó n en serie Bomba 1
Bomba 1
Bomba 3 (Stand b y)
• La descarga de bomba 1 alimenta directamente la succión de bomba 2. • Bombas 1 y 2 operan al mismo caudal, entregando juntas el doble de altura . • La disposición en serie es comunmente usada en oleoductos, donde el sistema está conformado básicamente por pérdidas de carga, y baja altura estática. • La curva de bombeo combinada se obtiene sumando verticalmente las alturas a igual flujo. • Son deseables curvas de altura planas. • Las bombas en serie pueden operarse a diferentes velocidades. • Las bombas pueden ser distintas (en cuanto al tipo, perfil de curva, número de etapas, etc)
Proposed Perfo rmance Curve Station: 3 stg Perfo rmance
Pump Division No. of Units in Op. Pump 1 Size Pump 2 Size API Code
Product Pumped Specific Gravity Viscosity (cst) Temperature
FPD Proposal No. Sales Engineer Date Drawn By
Customer Project Location Operation:
Sinopec Southwest China Pipeline China Series
Rev. A
Curves are approximate. Pump is guaranteed for one set of conditions. Capacity, head, and efficiency guarantees are based on shop test and when handling clear, cold, fresh water at a temperature of not over 85 degrees.
2 8x15 DMX 8x15 DMX BB 3
Diesel Oil 0.8421 6.08 38
2139-30001 Steven Li 26, Feb, 2003 M. Smith
Typical Series Pump Operation - 2 Pumps 1500
100%
1350
90%
1200
EFFICIENCY
2 Pump Condition
1050
80%
70%
900
60%
y c n i 50% e c i f f E
d a 750 e H 600
40% 1 Pump Condition
450
30% HEAD
300
20%
SYSTEM CURVE
150
10%
0 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
0% 1300
Diseñ o hidr áulico b ásico (Leyes de afinidad)
Leyes de afinidad Cambios de velocidad:
√
RPM 1 GPM 1 = = RPM 2 GPM 2
[ [
Altura Altura
3 RPM 1 BHP1 = RPM 2 BHP
RPM 1 RPM 2
]
2
2
]
HEAD 1 = HEAD 2
1 2
√
3 BHP 1 = BHP 2
Leyes de afinidad Cambios de di ámetro de impulsor: IMP 1 GPM = IMP 2 GPM
[ [
1 2
IMP 1 IMP 2 IMP 1 IMP 2
√
Altura Altura
=
]
1 2
3
BHP 1 = BHP 2
2
]
HEAD 1 = HEAD 2
√
3 BHP = BHP
1 2
Com ompo pone nent nte es b ásicos de bomba
Com ompo pone nent nte es b ásico sicos s de bomba Descarga
Cubierta
Soporte opo rte de cojinetes Cojinete de empu empuje je mpuj mp uje e
Caja
Carter de aceit aceite e Eje Ej e Succi ó n
Sello ll o me m ec ánico mec Impulsor An A n i l l o s d e des d esg g ast as t e
Componentes b ásicos de bomba Caja mitad superior DESCARGA
Soporte de coji netes interno
Soporte de cojinetes externo
Anillos de desgaste
Cojinete de empuje
SUCCION Eje del rotor Impulsor
Sello mec ánico Caja mitad
Diseñ o hidr áulico b ásico (Terminolog ía) Cubo
Alabe
Plato
IMPULSOR
Componentes b ásicos de bomba Sleeve / Ball Bearing Arrangement (BB Type Pumps) Cojinete De empuje
Cojinete radial hidrodinámico Sellos de soportes de cojinetes
Cojinete radial hidrodinámico Eje
Soporte de cojinetes externo
Soporte de cojinetes interno
Componentes b ásicos de bomba Sleeve / Ball Bearing Arrangement (BB Type Pumps) Cojinete radial hidrodinámico Cojinete de zapatas pivotantes Acoplamiento de bomba auxiliar
Soporte de cojinetes externo
Sellos de soportes de cojinetes Cojinete radial hidrodinámico Eje
Soporte de cojinetes interno
Bombas API
Bombas API (Tipo OH2)
Bombas API (Tipo OH2)
Horizontal, En voladizo Simple etapa Succi ó n frontal Descarga superior
Modelo Flowserve : HPX
Bombas API (Tipos OH3, OH4 & OH5)
Bombas API (Tipos OH3, OH4 & OH5)
(OH5) Vertical In -Line, Acople cerrado Modelo Flowserve : W (OH4) Vertical In -Line, Acople r ígido Modelo Flowserve : WM (OH3) Vertical In -Line, Soporte de cojietes separado Modelo Flowserve HWX
Bombas API (Tipo BB1)
Bombas API (Tipo BB1)
Axialmente partida Horizontal Entre cojinetes Simple etapa Succi ó n lateral Descarga lateral Modelo Flowserve: DVSH & LPN
Bombas API (Tipo BB2)
Bombas API (Tipo BB2)
Simple etapa Radialmente partida Horizontal Entre cojinetes Modelo Flowserve: HDX
2 Etapas Radialmente partida Horizontal Entre cojinetes Modelo Flowserve :
HED
Bombas API (Tipo BB3)
Bombas API (BB3 Type)
Horizontal, Entre cojinetes
Multi -Etapas Succi ó n lateral Descarga lateral Modelo Flowserve: DMX
Bombas API (Tipos BB4 & BB5)
Bombas API (Tipos BB4 & BB5)
Horizontal, Entre cojinetes Multi -Etapas Radialmente partida Tipo difusor Modelo Flowserve : WCC
Horizontal, Entre cojinetes Multi -Etapas Radialmente partida Tipo difusor Modelo Flowserve : HSO
Bombas API (Tipo VS7)
Bombas API (Tipo VS7)
Suspendida verticalmente De barril Modelo de Flowserve: VTP
Bombas API (Other Types)
Bombas API (Otros Tipos)
Twin Screw Rotary Pump Twin Screw Rotary Pump Entre cojinetes Radialmente Radialmente partida Construcci ó n Multif ásica
Entre cojinetes Radialmente partida Construcci ó n Multif ásica
Bombas API (Otros Tipos)
Bomba y motor Submergible
Bomba alternativa
Bombas ANSI
Bo Bom m bas ba ANSI Bomb mba as ANS
Vertical Inline Horizontal En vol v ola adiz di zo Simpl im ple ee tapa etapa eta pa Modelo Flowserve : Mark III
Simpl im ple e etapa Modelo Flowserve: Mark III Inline
Dif ife ere renc ncia ias nota tabl ble es ent entre re rencia renci as no bom bo m bas AP A PI y A NSI
Dif ife erenci rencia as notable no tables ntre nt re bomb bo mba as API ANS rencias renc ias notabl table es e ent A PI y ANSI AP A NSI AN 3
3
2
2
1
1 1 2 3 4
A NSI ANSI Montadas de pie Caja de sello est ándar. Dimensiones homologadas por ANSI estándar Diseño de servicio liviano y medio
1 2 3 4
A PI API Montadas en línea de centro Caja de sello API 682 Sin limitaciones dimensionales API estándar. Diseño de Servicio pesado
Diferencias notables entre bombas API y ANSI 2
3
1 2 3 4
3
1
General Industry Pumps Montadas de pie Soportes de cojinetes de servicio liviano Bridas de servicio de carga liviano Diseño de servicio liviano y medio
1
1. 2. 3. 4.
API Pumps Montadas en línea de centro (o cerca) Soportes de cojinetes de servicio pesado Bridas de servicio de carga pesado Diseño de Servicio pesado
Donde usar bombas ANSI para servicio de gas y petr ó leo
•
Servicios no inflamables, no riesgosos, que no excedan los límites abajo indicados. (API 610 parágrafo 1.1.4, 8th)
• • • • • •
Máxima Presión de descarga Máxima Presión de Succión Máxima Temp. de bombeo Máxima Velocidad de rotación Máxima Altura Total Máximo Diámetro de impulsor (Bombas en voladizo)
275 psig 75 psig 300 °F 3600 rpm 400 ft 13 inch
Auxiliares (Tipos de accionamientos)
Bombas accionadas con motor el éctrico
Es el tipo de accionamiento comúnmente usado.
Bombas accionadas con motor a explosi ó n
• Típicamente usado en lugares remotos sin energía eléctrica.
• Utilizados como repuestos en caso de corte de suministro eléctrico.
Bombas accionadas con turbina
Auxiliares (Opciones de Velocidad Variable)
Opciones para variar la velocidad
• Caja de engranajes • Acoplamiento hidr áulico • Variador de frecuencia
Caja de engranajes Hay aplicaciones que requieren velocidades distintas a las de accionamientos estandar. En tales casos, se puede instalar una caja de engranajes incrementadora o reductora entre el accionamiento (motor eléctrico, motor a explosión o turbina) a la máquina accionada (bomba).
Desventajas:
Aplicaciones comunes : • Con motor a explosión • Con turbina • Ajuste de de velocidad
• Agrega costos al proyecto • Incrementa el ruido • Requiere más espacio • Requiere mayor capacidad en sistema de lubricación
Acoplamiento flu ído Los acoplamientos fluídos conectan el accionamiento primario (normalmente un motor eléctrico) con la máquina accionada (bomba). El acoplamiento transmite la potencia a la bomba por medio de la energía cinética del líquido. El nivel de fluído puede ser variado permitiendo controlar la velocidad.
Desventajas:
• Alto costo
Aplicaciones comunes:
• Con motor a explosión • Incrementa el ruido • Con turbina • Requiere más espacio • Ajuste de velocidad • Requiere mayor capacidad en sistema de lubricación • Agrega ítems que requieren antenimiento
Variadores de frecuencia (VFD) •
Los variadores de frecuencia son usados para controlar la frecuencia de alimentación de motores eléctricos. La variación de frecuencia resulta en una variación de velocidad del motor.
•
Permite un amplio rango de control de velocidades. Permite más flexibilidad para alcanzar distintas condiciones de servicio.
•
Reduce las pérdidas de eficiencia y la potencia desperdiciada,resultando en ahorros operativos del usuario
•
Normalmente el límite de velocidad mínima está fijado por la bomba más que por el sistema de accionamiento.
•
Permite ser controlado desde locaciones satélites.
Variadores de frecuencia
•
Un típico alcance de provisión incluye: Sala de contr ol (Ambiente controlado)
•
Transformador
•
Sistema Variador de velocidad (VFD) VFD
•
Motor eléctrico
Motor Transformador
Bomba
Proposed Performance Curve Station: Maoming
Pump Division Liquid Specific Gravity Temperature (°C)
Viscosity (Cp) Operation
Diesel Oil 0.8421 38
FPD Prop. No. Date Drawn By
Customer Project Service
Sinopec Southwest China Pipeline Product Pipeline
6.08 Series
2139-30001 25, February, 2003 M. Smith
Rev. A
Curves are approximate. Pump is guaranteed for one set of conditions. Capacity, head, and efficiency guarantees are based on shop test and when handling clear, cold, fresh water at a temperature of not over 85 degrees.
Variable Speed - 3 Stage - Pump 1
2000
) 1600 W k ( 1200 r e 800 w o P 400
50 40 )
POWER - basis .8421 Specific Gravity
m ( R H 20 S P 10 N 30
NPSHR
0 800
0
MCSF
3200 RPM
700 80%
82%
84%
3000 RPM
85% 85.5% - BEP
600
85%
2800 RPM
84% 82%
500
2600 RPM
) m ( d 400 a e H
HEAD
2400 RPM 2200 RPM
300
2000 RPM
200
100
0 0
100
200
300
400
500
600
700
Capacit y (m3/hr)
800
900
1000
1100
1200
1300
Auxiliares (Instrumentaci ó n y control)
Ins nstr trum ume ent ntos os se s ens nsor ore es de vi vibr bra aci ó n Senso Sensores res de proxi midad Dispositivo de no-contacto que mide el desplazamiento y posición de una superficie con relación a la superficie de montaje del dispositivo. Normalmente son usados en máquinas rotativas para sensar desplazamiento del eje respecto a cojinetes o sus soportes).
Overview Los transductores son instalados en o sobre máquinas para tomar adecuadas medidas de vibración, Posición, velocidad, presión, potencia, etc. Se ofrece un amplio Rango de instrumenta instrumentación ción diseñada para soportar el rigor de ambientes industriales y algunos aptos para áreas peligrosas.
Keyphasor® Transduct Transduct or Un transductor que produce un pulso de tensión por cada rotación del eje, llamado señal del Keyphasor®. Keyphasor®. Esta señal sirve para medir la velocidad de rotación y como referencia para medir el ángulo de retardo de fase de la vibración. El Keyphasor® es el sensor de proximidad adecuado para instalaciones instalaci ones fijas donde se monitorea el evento de variación de un espacio físico. Transd Transduct uctores ores de Aceleració Aceleración n y Veloc Velocidad idad A diferencia de los sensores de proximidad que que observan observan el eje en forma directa, los transductores de velocidad de vibración miden la vibración de la superficie donde son montados, usualmente de soportes de cojinetes. Estos dispositivos dispositivos incluyen tanto transductores transductores de aceleración y y de velocidad.
Probes ro bes X & Y Miden el movimiento radial del eje
Probe Prob e Z Mide el movimiento axial del eje
Non Dri rive ve En End d RTD Mide temperatura de cojinete
Probes ro bes X & Y Measures Radial Movement of Shaft
RTD Mide temperatura de cojinete
Prox roximi imity ty Prob Probe es
Key Phasor Mide la velocidad de rotación
Drive End En d
Instrumentos sensores de temperatura RTDs & Thermowells Dispositivos usados para monitorear temperatura. Normalmente instalados en soportes de cojinetes de bomba y motor. Otras Aplicaciones incluyen caja de bomba o bridas de succión y descarga monitoreando temperaturas de operación.
Monitoreo
Condición de monitoreo
3500 Series
Los sistemas de protección de máquinas están diseñados para recibir señales de transductores, monitorearlas y mostrarlas en pantalla en forma continua . Se programan niveles de alarma cuando las condiciones operativas exceden a las establecidas por el usuario. Estas alarmas producen detenciones de la máquina cuando el parámetro controlado alcanza valores que pueden perjudicar al personal, la operación o el equipamiento.
Detecci ó n de p érdida de sellos
Detecci ó n de p érdida de sellos La eventual pérdida de sello mecánico se acumula en un reservorio donde un detector de nivel alerta al usuario de problemas en en sello. Tipo Switch : Nivel Presión
Auxiliares (Sistemas de lubricaci ó n)
Auxiliares (Sistemas de lubricaci ó n) •
Propósito: Suministrar aceite filt rado y refrigerado a los cojinetes hidrodinámicos del motor y bomba. • Diseñado conforme a especificaciones del usuario • Total cumplimiento con API 610 o API 614 cuando se requiere • Refrigeración por aire para instalaciones remotas. • Usados en bombas de alta energía según requiere el usuario o criterio de límite de densidad de energía API 610 (HP x rpm > 5,4 x 10*6). Normalmente usado sobre 4000 HP. • También usado con cajas de engranajes o acoples hidráulicos.
Auxiliaries (Lube Oil Systems)
