Manual Curso. Mtto. de Bombas y Sellos.

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos


Preparado por: Ernesto Primera Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera

www.main-tech.com.ve

Contenido: I. Fun Fundam damen entos tos en Bombas Bombas.. - Clasif Clasifica icació ción n según según Instit Instituto uto de Hidrá Hidráuli ulica. ca. - Clasificaci Clasificación ón ASME/A ASME/ANSI. NSI. - Clas Clasif ific icac ació ión n API API Std. Std. 610. 610. - Elementos Elementos Constructi Constructivos vos (Partes). (Partes). - Elementos Elementos Rotativos. Rotativos. - Elementos Elementos Estacionar Estacionarios. ios. - Sellos Sellos Mecánicos* Mecánicos****. ***. - Cojinetes Cojinetes****. ****. - Mate Materi rial ales es y Espe Especif cific icac acio ione nes. s. (AST (ASTM M / ASM ASM / AISI AISI))

Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera


1

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Clasificación según Instituto de Hidráulica.



Clasificación según Instituto de Hidráulica.



2

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Clasificación ASME/ANSI. Clasificación ASME:



Clasificación ASME/ANSI.

Alcance: -Aplica solo para Bombas Centrifugas de Succión Simple de una etapa. -Contempla requerimientos requerimientos e íntercambiabilidad íntercambiabilidad dimensional y constructiva. (limites de Presión y Temperatura, Temperatura, Materiales, Sellos, Hidráulica...etc Hidráulica...etc ) -Designaciones de rangos para Facilidades de instalación y mantenimiento. (Vida útil, Lubricación,……etc) -Designación para dimensiones de montaje. (Bases y Fundaciones) -Designación de las dimensiones de las succiones y descargas.



3

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Clasificación ASME/ANSI.






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5







6

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Clasificación ASME/ANSI. Planes de Lubricación y enfriamiento API

ANSI

ISO

Descripción General

01

7301

01

Recirculación interna desde la descarga de la bomba.

02

7302

00

Cavidad cerrada, sin recirculación.

11

7311

02

Circulación de la descarga a la cavidad de sellado pasando por un orificio.

12

7312

-

13

7313

07

Recirculación de la cavidad de sellado a la succión de la bomba

21

7321

–

Circulación desde la descarga pasando por un orificio y un enfriador a la cavidad de sellado.

Circulación de la descarga a la cavidad de sellado pasando por un orificio y un strainer.



Clasificación API Std. 610. Clasificación API:



7

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Clasificación API Std. 610.



Clasificación API Std. 610.



8




Clasificación API Std. 610.



9




Clasificación API Std. 610. Bomba Unietapa de Succión Sencilla Radialmente partida, impulsor en voladizo Apoyo en Pie



10

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Clasificación API Std. 610. Bomba Unietapa de Succión Sencilla Radialmente partida, impulsor en voladizo Apoyo en Centro



Clasificación API Std. 610. Bomba Unietapa de Doble Succión Axialmente partida, impulsor Entre Cojinetes



11

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Clasificación API Std. 610. Bomba Unietapa de Doble Succión Radialmente partida, impulsor Entre Cojinetes



Clasificación API Std. 610. Bomba Multietapa de Voluta Axialmente partida, impulsores Entre Cojinetes



12

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Clasificación API Std. 610. Bomba Multietapa Difusora Radialmente partida, Tipo Barril



Clasificación API Std. 610. Bomba Vertical en Línea



13


Bomba Vertical Multietapas Tipo Turbina Pozo Profundo



Clasificación API Std. 676. Clasificación API:



14

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Clasificación API Std. 676. Bomba de Doble Tornillos Horizontales Entre Cojinetes



VIDEO: Bombas de Tornillo



15

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Clasificación API Std. 674. Clasificación API:



Clasificación API Std. 674. Bomba Reciprocante



16

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Elementos Constructivos (Partes). API Std.610.



Elementos Constructivos (Partes). API Std.610.



17




VIDEO: Bomba HPX.



18







19




VIDEO: Sellos de Aceite.



20







21







22







23


SELLOS MECÁNICOS



Dispositivos de Sellado Empaques

ESTATICOS Selladores Sellos Reciprocantes

DINÁMICOS Sellos Rotativos

Intersticiales Radiales Interfaciales


Axiales


24

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Principios Básicos

Empaquetadura Laberinto Lip seal Sello Mecánico.



Empaquetaduras

Son una mezcla de fibras o filamentos, finamente tejidos e impregnados con lubricantes. Generalmente de sección cuadrada y usados para sellar, tanto ejes rotativos , como reciprocantes.



25

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Por que Utilizar Empaquetaduras •C osto inicial bajo. • Fácil de usar. • No requiere paradas largas del equipo. • Minimiza riesgos de fallas. • Suministro y reposición sencillos. • Mismo tamaño para varios equipos. • Simple diseño. Manejo sin precisión. • Simples medidas. Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera


Donde Utilizarlas • Cuando las condiciones del equipo son malas. • Cuando dimensionalmente no es posible un Sello Mecánico • Cuando las condiciones mecánicas de operación son críticas. • En aplicaciones reciprocantes (Bombas and válvulas).



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Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Requisitos • Plasticidad, para amoldarse en caja/eje • Insoluble ante el Fluido Bombeado • Elasticidad, para absorber Movimientos • No debe ser corrosiva o abrasiva al eje/caja • No debe perder volumen tan rápidamente • Resistente a Temperatura, Presión, etc.



Aspectos a Considerar • Fluido Bombeado • Abrasivo • Corrosivo • Condiciones Mecánicas • Desviaciones • Dimensiones • Velocidad • Movimiento • Condiciones de Operación • Presión • Temperatura • Ciclos • Condiciones Especiales • Rata de fuga • Regulación ambiental Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera


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Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Características •

Sello Radial de Compresión

•

No Estanca, Restringe

•

Debe fugar para lubricar y disipar calor

•

Requiere de periódicos ajustes para compensar desgaste

•

Produce excesivo desgaste en Eje o Camisa



Características • Alto consumo de Energía • Alto Mantenimiento • Alto consumo (reempaque constante) • Alta Pérdida de Producto Bombeado • Alta contaminación Ambiental



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Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Consideraciones de Costos Considerando los costos de Operación y Mantenimiento en Planta, sola solame ment ntee un 3% corr corres espo pond ndee al cost costoo de la empa empaqu quet etad adur ura, a, y el otro otro 97% 97% es consu onsum mido ido por por para parada dass de Plan Planta ta,, desga esgasste de equi equipo pos, s, pérd pérdid idas as de fluid fluidos os o produ producto ctos, s, mano mano de obra, obra, manten mantenimi imien ento, to, etc. etc.

Los costos de mantenimiento de empaquetaduras incluyen ajustes const constan antes tes de empaqu empaques, es, reemp reemplaz lazoo de camis camisas, as, etc. etc.



Estadísticas de Costos

21% Costo Fluído Perdido

63% Costo Tiempo de Parada


13% Costo Mano de Obra

3% Costo de Empaquetaduras


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Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Cantidad de Fugas • Necesaria para la lubricación y enfriamiento de los empaques • Promedio normal 60 gotas por minuto • Máxima fuga Permisible: • 30 gotas por minuto, por cada pulgada de diámetro de eje



Perdida de Producto CANTIDAD


VOLUMEN/TIEMPO

1 gota/seg

34 US gals/mes

2 gotas/seg

100 us gals/mes

Chorro peq.

700 US gals/mes

Chorro 1/16”

2,500 US gals/mes

Chorro 1/8”

7,800 US gals/mes

Chorro 3/16”

12,750 US gals/mes

Chorro 1/4”

27,750 US gals/mes


30

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Perdida de Producto CANTIDAD

VOLUME/TIEMPO

1 gota/seg

132 litros/mes

2 gotas/seg

0.4 m 3 /mes

Chorro peq.

2.8 m 3 /mes

Chorro 1.5 mm

10.0 m 3 /mes

Chorro 3.0 mm

31.2 m 3 /mes

Chorro 4.5 mm

51.0 m 3 /mes

Chorro 6.0 mm

111.0 m 3 /mes



Perdida de Producto ¿Cuál es el costo del Agua o Producto perdido?

$4.5/1000gal por el suministro - $25.0/1000gal para tratarla



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Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Cambio de Empaquetaduras a Sellos Obstáculos • Desconocimiento de la Tecnología • Resistencia al Cambio • Rapidez en el Reemplazo o Mantenimiento • Creencia Falsa de que no existe sello que funcione en las aplicaciones • Costo de Inversión comparado con Empaques



Cambio de Empaquetaduras a Sellos Beneficios • Aprovechamiento de últimos avances Tecnológicos • Mejor uso de los Recursos de Mantenimiento • Reducción de Costos de Mantenimiento • Reducción de Costos de Energía • Reducción de Costos de Tratamiento de Agua • Reducción de Pérdida de Producto • Reducción de Contaminación Producto-ambiente • Mayor Rendimiento y Confiabilidad de Equipos



32

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Aspectos a Considerar

Carcaza

B

E

Area de Empaques

F

C

Prensa-estopa

A

D

Eje

A

Acabado Superficial del Eje:

16 a 20 micropulgadas

B

Acabado Superficial de la Caja:

50 a 75 micropulgadas

C

Holgura entre eje y garganta:

0.005” a 0.015”

D

Holgura entre eje y prensa-estopa:

0.010” a 0.030”

E

Holgura entre caja y prensa-estopa:

0.010” a 0.030”

F

Dureza Superficial (Emp. Metálica):

55 a 60 Rockwell C



Tamaño de Empaquetaduras Determinación del Tamaño de la Empaquetadura:

E C D

A T =

B

A B C D E

Diámetro de Caja Diámetro de Eje o Camisa Profundidad de Caja Longitud del Prensa-estopa Próxima Obstrucción

A - B 2



33

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Cantidad de Anillos de Empaquetaduras Determinación de la Cantidad de Anillos:

E C D

# =

C

A

B

T

A B C D E T

Diámetro de Caja Diámetro de Eje o Camisa Profundidad de Caja Longitud del Prensa-estopa Próxima Obstrucción Tamaño de la Empaquetadura

• Si el # de anillos resulta fracción > 1/4” agregar un anillo • Si se usa anillo linterna reste un anillo



Prensa Estopas Determinación de la Posición del Prensa-estopa:

E C D

A

B

Después de instalar los anillos:

A B C D E T

Diámetro de Caja Diámetro de Eje o Camisa Profundidad de Caja Longitud del Prensa-estopa Próxima Obstrucción Tamaño de la Empaquetadura

• El prensa-estopa debe penetrar en la caja entre 1/8” y 3/16” de “D” • La porción de “D” fuera de la caja debe ser igual al espesor de un anillo, para máxima capacidad de ajuste futuro.



34

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Instalación de Empaquetaduras • Preparar el Equipo • Determinar el Tamaño de los empaques • Determinar el número de anillos requeridos • Cortar anillos • Comience instalando el primer anillo en el fondo de la caja • Use un buje partido para fijar cada anillo en la caja



Instalación de Empaquetaduras • Instale el primer anillo con la junta en el primer cuadrante angular derecho • Subsecuentemente la junta de cada anillo debe ser colocada a 90ºdel que le precede • Asegure la posición del anillo linterna con el puerto de lubricación • Después de colocar todos los anillos instale el prensa-estopas en su posición • Gire el eje manualmente



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Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Instalación de Empaquetaduras • Si usa anillo linterna abra la línea de lubricación • Arranque y pare la bomba varias veces • Arranque definitivamente la bomba • Verifique la fuga • Si es necesario haga pequeños ajustes cada 15 minutos, hasta el goteo deseado • No ajuste si no es necesario • Si la fuga es excesiva reempaque de nuevo



Principios Básicos de Sellos Mecánicos Definición:

Sello Mecánico: Se define técnicamente como un dispositivo de sellado que previene el escape de fluido de un recipiente, al cual atraviesa un eje rotativo, realizando el sellado por contacto axial de sus caras que se encuentran perpendiculares al eje y en movimiento rotativo una respecto a la otra.



36

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Principios Básicos de Sellos Mecánicos • Luego de la revolución industrial el sellado de equipos reciprocantes se hacía mediante empaquetaduras comprimidas de cuero o algodón. • Las bombas reciprocantes, que surgen para mover los fluidos, también usan estas empaquetaduras. • En los años 30 los fabricantes de empaquetaduras y bombas experimentan la idea de sellar utilizando un disco rotatorio que desliza contra otro fijo. • Antes de la guerra del 39 al 45, los fabricantes de bombas desarrollan el primer sello mecánico.



Principios Básicos de Sellos Mecánicos

• Fuga excesiva de producto (corrosión/contaminación). • Desgaste del eje/camisa • Alto consumo de potencia


• • • •

Alta demanda de mano obra Limita velocidad del equipo Alto consumo de agua. Bajo tiempo entre fallas.


37

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Principios Básicos de Sellos Mecánicos

Un sello mecánico es un dispositivo utilizado para prevenir el egreso de un fluido a lo largo de un eje de una máquina cuando éste pasa de un lado húmedo a un lado seco (o atmosférico). Las máquinas son generalmente bombas o mezcladores, pero los sellos mecánicos son también utilizados para sellar compresores, cajas de engranajes, turbinas y muchas otras máquinas.



Principios Básicos de Sellos Mecánicos Diseño • • • • • • •

1: Cara estacionaria. 2: Sellante cara estacionaria. 3: Cara rotativa. 4: Sellante cara rotativa. 5: Resorte. 6: Brida 7: Collar

Sellado primario: es el producido al entrar en “contacto” las caras rotativa y estacionaria del sello mecánico. Sellado secundario: es el producido por los sellos secundarios (orings, gaskets, cuñas, etc.) utilizados para evitar la fuga del fluido por los intersticios creados al instalar las caras del sello.



38


Por qué usar sellos mecánicos? • Reducir fugas

• Mayor velocidad eje

• Reducir desgaste del eje o camisa (bocina-

• Bombas verticales

manga)

• Menor pérdida producto

• Mínimo mantenimiento

• Menor tiempo parada

• Menor consumo potencia

• Mayor vida útil

• Menor desgaste rodamientos

• Presión positiva / vacío

• Menor corrosión equipos



Principios Básicos de Sellos Mecánicos Como trabaja un sello mecánico: CAJERA DEL SELLO (STUFFING BOX), BRIDA (GLAND), etc. FLUIDO PROCESO ROTATORIO

ESTACIONARIO

Eje rotativo o camisa

El sellado primario se produce entre las caras rotatoria y estacionaria. Se obtiene mecánicamente por la acción de los resortes ó por la presión en la cajera del sello. Otros elementos sellantes colocados en las caras rotatoria y estacionaria producen el sellado secundario. Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera


39


Fluido Bombeado




Empaquetadura

Empaquetadura

Sello Mecánico

Lip seal Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera


40




Principios Básicos de Sellos Mecánicos Elementos Constructivos:

Unidad Rotativa.

Unidad Estacionaria.

Cabezal de Sello Rotativo.

Asiento Estacionario.

Cabezal de Sello

Asiento

Eje Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera


41

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Principios Básicos de Sellos Mecánicos Elementos Constructivos: Cabezal de Sello 

Ensamble de varios componentes (Anillo primario, Sellante Secundario, Resortes, Herrajes).



Elemento flexible que se acomoda a los movimientos axiales y radiales del equipo.



Principios Básicos de Sellos Mecánicos Elementos Constructivos: 

Es la cara dura del sello.



Es estacionario instalado en la brida.


Asiento


42

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Principios Básicos de Sellos Mecánicos Elementos Constructivos:



Principios Básicos de Sellos Mecánicos Elementos Constructivos: Cara Rotativa Aro Retenedor Anillo Anti-Extrusion O-Ring O-Ring

Disco Resorte Retenedor Prisionero

Cara Estacionaria

Eje



43

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Principios Básicos de Sellos Mecánicos Elementos Constructivos:



Principios Básicos de Sellos Mecánicos Unidad Estacionaria.

Unidad Rotativa. 

Cabezal de Sello Rotativo.



Cabezal de sello estacionario



Asiento Estacionario.



Asiento Rotativo.

Asiento

Asiento Cabezal Rotativo

Cabezal Estacionario

Eje



44

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Principios Básicos de Sellos Mecánicos Clasificación por Características de Diseño:

Según su Característica de Diseño:



Principios Básicos de Sellos Mecánicos Clasificación por Características de Diseño:

Según su Arreglo Posicional:



45

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Principios Básicos de Sellos Mecánicos Clasificación por Características de Diseño:

Tipos de Cabezales de Sello 

De Empuje.

– – – 

Tiene anillos de empaques dinámicos:

O-rings Cuñas V-rings

Tiene un sellante secundario en forma de fuelle que puede ser: – Elastómero – Metal De no empuje.




Sello de Empuje

Sellante secundario O-ring debe deslizar axialmente en la medida en que se desgasta la cara del anillo primario.


Sello de No-Empuje

Sellante secundario fuelle que expande axialmente para compensar el desgaste de la cara. La base del fuelle está fija al eje.


46

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Principios Básicos de Sellos Mecánicos Tipos de Sellos Mecánicos:

Sellos de Empuje con O-ring

Sellos de Empuje con Cuña PTFE

Sellos de Fuelle



Principios Básicos de Sellos Mecánicos Tipos de Sellos Mecánicos:

Sellos Lubricados por Gas

Sellos de Agitadores

Sellos Bipartidos

Sellos Especiales



47

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Principios Básicos de Sellos Mecánicos Monorresorte


Multirresorte


Principios Básicos de Sellos Mecánicos Monorresorte



48

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Principios Básicos de Sellos Mecánicos Sellos Secundarios Fuelle Elastomérico

Vi-Rings

U-Ring

Fuelle Metálico

Cuña


Fuelle de Teflón

O-Ring O-Ring Encapsulado


Principios Básicos de Sellos Mecánicos Clasificación por Arreglo Posicional:

Sencillo

Doble



49

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Principios Básicos de Sellos Mecánicos Clasificación por Arreglo Posicional:

Sello Montado Externamente

Sello Montado Internamente



Principios Básicos de Sellos Mecánicos Clasificación por Arreglo Posicional:

ARREGLO TANDEM

ARREGLO ESPALDA CONTRA ESPALDA

ARREGLO CARA CONTRA CARA



50

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Principios Básicos de Sellos Mecánicos Dual No Presurizado (Tandem)

n ó i s e r P

Proceso Barrera Atmosfera



Principios Básicos de Sellos Mecánicos Dual Presurizado (Doble)

n ó i s e r P

Proceso


Barrera Atmosfera


51

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Lubricación y Enfriamiento CAJERA DEL SELLO (STUFFING BOX), BRIDA (GLAND), etc. FLUIDO PROCESO ROTATORIO

ESTACIONARIO

Eje rotativo o camisa • La presión entre las caras se distribuye en forma de cuña de presión y crea la película de lubricación interfacial, que permite: – Reducir la fuga del fluido de proceso. – Evitar el contacto en seco de las caras del sello. – Controlar el incremento de temperatura entre las caras del sello.



Lubricación y Enfriamiento Sin película de lubricación: CONTACTO EN SECO, SOBRECALENTAMIENTO, DESGASTE ACELERADO.

FLUIDO

Cara Rotativa

Cara Estacionaria

FLUIDO

Película estable: INTERFACE LUBRICADA, CALOR CONTROLADO, DESGASTE REDUCIDO.


Cara Rotativa

Cara Estacionaria


52

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Lubricación y Enfriamiento Película de lubricación estable: 

Provee lubricación y previene el contacto entre las caras.



Reduce la generación de calor.



Controla la formación de sólidos.



Lubricación y Enfriamiento Película de lubricación inestable: Pérdida moderada de película: 

Incremento de temperatura.



Vaporización del producto.



Incremento de la rata de corrosión.






Cambio del estado de la película de lubricación. Formación de sólidos


53

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Lubricación y Enfriamiento Evaporación y formación de sólidos: LADO PRODUCTO Cara Rotativa

Cara Estacionaria

Cara Rotativa

LADO ATMOSFÉRICO ATMOSFÉRICO

EVAPORACION Ó

FORMACIÓN DE SÓLIDOS

FUGA

DEPÓSITOS DUROS EROSIONAN CARAS

FUGA


DEPÓSITOS SUAVES “SEPARAN” CARAS


Lubricación y Enfriamiento Película de lubricación inestable: Pérdida extrema de película: 






Contacto en seco de las caras de sellado (dry running). Desgaste excesivo de las caras de sellado. Incremento abrupto del calor generado entre las caras.



Rata de corrosión extrema.



Formación de sólidos.


54

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Lubricación y Enfriamiento Factores Factores que afectan película: • Diseño del sello mecánico (caras (caras de sellado – longitud de trabajo). • Proceso de manufactura del sello mecánico. – Calidad de la materia prima utilizada. – Fabricación de los componentes. – Planitud y paralelismo de las caras de contacto.

• Presión en la cajera del sello (considerada en el diseño). • Entorno de las caras de contacto del sello mecánico. • Instalación del sello mecánico. – Sello de componente. – Sello de “tipo” cartucho. – Sello cartucho.



Lubricación y Enfriamiento Longitud de trabajo: Medida que determina la correc recta presión interfacial de un sello mecánico. Exis Existe tenn norm normat ativ ivas as que que esta establ blec ecen en la lon longitu gitudd de trab trabaj ajoo de sell sellos os mecánicos, no obstante los fab fabric ricantes de sellos no siempre se adap adapta tann a las las mism mismas as.. Incl Inclus usoo la form formaa de repr repres esen enta tarr grá gráfica ficame ment ntee la mism mismaa long longititud ud de trab trabaj ajoo de un sell selloo mecá mecáni nico co pued puedee varia ariarr de un fabr fabric ican ante te a otro otro..



55

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Lubricación y Enfriamiento Longitud de trabajo:

Cajera DIN

Standard DIN 24960 Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera


Lubricación y Enfriamiento

Sistema de Lubricación y Enfriamiento



56

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Lubricación y Enfriamiento

Sin Circulación



Lubricación y Enfriamiento

Con Circulación



57

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Lubricación y Enfriamiento Película de Lubricación Interfacial

• • •

En funcionamiento, el fluido a Presión se introduce entre las caras. El fluido introducido, forma una película que las lubrica. La presión hidráulica a la vez cierra las caras.



Lubricación y Enfriamiento Película de Lubricación Interfacial

Para que la película se forme adecuadamente, es necesario instalar sistemas para extraer el calor que se genera en las caras de contacto por el deslizamiento de una contra la otra.



58

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Lubricación y Enfriamiento Sistemas de Protección

Los sistemas de protección se utilizan para proveer al sello del ambiente apropiado facilitando la formación de la película de lubricación para reducir el roce entre las caras y extrayendo el calor que se genera en ellas.



Lubricación y Enfriamiento 



Evitar el roce en caras de contacto. Lubricación

Disipar el calor generado en caras de contacto. Enfriamiento

Inyección



59

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Planes API

PLANES FLUSHING PRIMARIO

PLAN API 1

PLAN API 11

PLAN API 12

P LA N A PI 23

PLAN API 13

P LA N A PI 31

PLAN API 14

P LA N A PI 3 2

PLAN API 21

PLAN API 22

P LA N A PI 4 1



Planes API

PLANES FLUSHING SECUNDARIO

PLAN API

PLAN API

PLAN API

PLAN API

PLAN API

PLAN API

PLAN API

51

52

53A

53B

53C

54

62



60

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Planes API ACCIÓN REQUERIDA

FLUIDO BOMBEADO

PLANES API PLAN 1 Circulación Integral

1 Fluidos Limpios

1 Circulación (Lubricación)

PLAN 11 Recirculación PLAN 12 Recirculación con Filtro PLAN 13 Recirculación Inversa PLAN 14 Recirculación con Retorno

2 Fluidos a

2 Enfriamiento

PLAN 2 PLAN 21 PLAN 22 PLAN 23

3 Fluidos

3 Lubricación

PLAN 31 Recirculación con Separador PLAN 32 Inyección Fuente Externa

4 Enfriamiento

PLAN 41 Recirculación con Separador y Enfriador

Temperatura Abrasivos 4 Fluidos Abrasivos a temperatura

y Lubricación

Enfriamiento Integral Recirculación con Enfriador Recirculación con Enfriador y Filtro Circuito Cerrado con Enfriador



Planes API FLUIDO BOMBEADO

ACCIÓN REQUERIDA

5 Fluidos Peligrosos

PLAN 51 Sello Sencillo

- Ácidos y Cáusticos - Tóxicos y Cancerígenos - Explosivos e Inflamables

5 Seguridad

6 Fluidos en General

6 Manejo de

7

Gases


PLANES API

Emisiones

7 Barrera de Gas

PLAN 52 Sello Dual No-presurizado PLAN 53 Sello Dual Presurizado PLAN 54 Sello Dual Presurizado PLAN 61 Venteo y Drenaje PLAN 62 Lavado y Drenaje PLAN 65 Venteo y Drenaje (Recolector de fuga) PLAN 71 Barrera de Gas Opcional PLAN 72 Barrera de Gas No Presurizada PLAN 74 Barrera de Gas Presurizada PLAN 75 Drenaje de Fuga que condensa PLAN 76 Venteo de Fuga que no condensa


61


1 Fluidos Limpios

1 CIRCULACION PLAN 1 Circulación Integral PLAN 11 Recirculación PLAN 12 Recirculación con Filtro PLAN 13 Recirculación Inversa PLAN 14 Recirculación Con Retorno



Planes API Plan 11 Descripción

Usos

Elementos Plan

Recirculación desde la descarga de la bomba hasta las caras de sello, pasando por una Placa Orificio

Bombas horizontales.

Placa Orificio

Servicio General.

del Verificaciones Placa Orificio de 1/8” mínimo si el diferencial de presión sobrepasa 50 psi. Caudal recomendado 1 gpm por cada pulgada de sello. Para aplicaciones de mas de 3600 rpm o presiones superiores a 500 psi debe calcularse el calor generado y el flujo de enfriamiento



62

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Planes API Plan API 11:

RECIRCULACIÓN DESDE LA DESCARGA DE LA BOMBA AL SELLO A TRAVÉS DE PLACA ORIFICIO Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera


Planes API

Tamaño de Placa Orificio d0= 3/16” d0= 1/8”

10 5

d0= 3/32”

Rata de Flujo (GPM)

1

d0= 1/16”

0.5 0.2

10

50 100

500

Presión Diferencial (psi) Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera

100 0


63

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Planes API Plan 12 Descripción

Usos

Elementos del Verificaciones Plan

Recirculación desde la descarga de la bomba hasta las caras de sello, pasando por un filtro y una Placa Orificio


Placa Orificio

Líquidos limpios con eventuales partículas.

Filtro en “Y”

Verificar exista la Placa Orificio según el diferencial de presión. Verificar que el filtro no se encuentre obstruido.

Servicio General.




Usos

Elementos de Plan

Verificaciones

Circulación desde la cavidad de sellado hasta la succión pasando por una Placa Orificio

Bombas verticales.

Placa Orificio

Verificar que exista la Placa Orificio de 1/8” mínimo.

Líquidos limpios. Servicio General.


Se recomienda un caudal de 1 gpm por cada pulgada de sello. Verificar que el liquido llegue a las caras el sello.


64


RECIRCULACIÓN DESDE CAJERA DEL SELLO A LA SUCCIÓN DE LA BOMBA A TRAVÉS DE PLACA ORIFICIO Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera



Usos

Elementos del Plan

Verificaciones

Circulación desde la descarga hasta la cavidad de sellado pasando por de una placa orificio y desde la cavidad de sellado hasta la succión.

Bombas horizontales o verticales.

Placa Orificio

Verificar que tenga instalada la Placa Orificio de 1/8” mínimo. Se recomienda para fluidos viscosos en bombas verticales donde el buje restrinja el ingreso de fluido a la cavidad de sellado

Líquidos limpios. Servicio General.



65


2 Fluidos a Temperatura

2

ENFRIAMIENTO

PLAN 2 Enfriamiento Integral PLAN 21 Recirculación con enfriador PLAN 22 Recirculación con Enfriador y Filtro PLAN 23 Circuito cerrado con Enfriador PLAN 24 Recirculación con Enfriador y Retorno Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera



Usos

Elementos del Plan

Verificaciones

Uso de chaqueta de enfriamiento o calentamiento en la camara de sellado.


Chaqueta o cavidad en la bomba.

Líquidos que solidifican al bajar la temperatura.

No es un plan de recirculación.

Verificar que el líquido que se inyecta a la chaqueta se encuentre a la temperatura adecuada y en condiciones convenientes.

Líquidos a altas temperaturas


No existe entrada ni salida directa de flujo en la cámara de sellado

No se recomienda en bombas verticales.


66


Usos

Elementos del Plan

Verificaciones

Circulación desde la descarga hasta la cavidad de sellado pasando por de una placa orificio y un intercambiador de calor.


Placa Orificio

Verificar que tenga instalada la Placa Orificio de 1/8” mínimo.

Líquidos limpios a altas temperaturas.

Intercambiador de Calor

Se utiliza para evitar la vaporización del fluido en las caras del sello.

Termómetro Bimetálico

Verificar que el intercambiador no se encuentre obstruido Se debe considerar el diferencial de temperatura para la selección del intercambiador Verificar que la temperatura del líquido que sale del intercambiador se encuentre 50°F mínimo por debajo de la temperatura de vaporización del producto



Planes API Plan API 21:

RECIRCULACIÓN DESDE DESCARGA DE BOMBA AL SELLO A TRAVÉS DE PLACA ORIFICIO Y ENFRIADOR Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera


67


Usos

Elementos del Plan

Verificaciones

Circulación desde la descarga hasta la cavidad de sellado pasando por de una placa orificio, un filtro y un intercambiador de calor.


Placa Orificio

Verificar que tenga instalada la Placa Orificio de 1/8” mínimo.

Líquidos limpios a altas temperaturas con eventuales partículas.

Filtro en “Y” Intercambiador de Calor Termómetro Bimetálico


Verificar la limpieza del filtro Verificar que el intercambiador no se encuentre obstruido Verificar que la temperatura del líquido que sale del intercambiador se encuentre 50°F mínimo por debajo de la temperatura de vaporización del producto



Usos

Elementos del Plan

Verificaciones

Circulación forzada por un anillo de bombeo desde la caja de sellado pasando por un intercambiador de calor y retornando a la caja del sello.

Bombas horizontales o verticales

Anillo de Bombeo

Verificar que la altura del intercambiador se encuentre de 18” a 24”por encima del eje de la bomba

Líquidos limpios a altas temperaturas. Agua caliente, productos de alimentación de calderas . Aceites térmicos. Hidrocarburos a alta temperatura.

Intercambiador de Calor Termómetro Bimetálico

Verificar que el intercambiador no se encuentre obstruido Verificar que la temperatura del líquido que sale del intercambiador se encuentre 50°F mínimo por debajo de la temperatura de vaporización del producto. No se recomienda en fluidos altamente viscosos porque el anillo de bombeo no realizaría la circulación forzada



68


RECIRCULACIÓN POR ANILLO DE BOMBEO DESDE CAJA DEL SELLO A TRAVÉS DE ENFRIADOR Y RETORNO A CAJA DEL SELLO Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera


Planes API Plan 23

vents

vent

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3 Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera


69

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Planes API Instalación Plan 23 Leyenda 1 Salida del Sello hacia el Enfriador 2 Entrada al Sello desde el Enfriador 3 Punto Alto para Venteo 4 Punto Bajo para Drenaje 5 Arreglo en bombas verticales 6 Arreglo para bombas horizontales 7 Enfriador 8 Drenaje del agua de enfriamiento CWI = Entrada Agua de Enfriamiento CWO = Salida Agua de Enfriamiento



Planes API

3 Fluidos Abrasivos    

Por Efecto Térmico Por Contacto Atmosférico Inherentes Por Sólidos en Suspensión



70


3 Fluidos Abrasivos

3 LUBRICACION PLAN 31 Separador Ciclónico PLAN 32 Inyección de Fuente Externa: - Sin Retorno - Con Retorno




Usos

Elementos del Verificaciones Plan

Circulación desde la descarga de la bomba hasta la caja de sellado pasando por un separador ciclónico, el fluido con sólidos es devuelto a la succión.


Separador Ciclónico Verificar que el separador ciclónico sea el adecuado para la concentración de sólidos y el tamaño de las partículas.

Líquidos con sólidos en suspensión con gravedad especifica dos veces menor que la de los sólidos. En bombas verticales debe incluirse un buje al fondo de la cajera


Verificar las condiciones operativas de presión para la selección correcta del separador de abrasivos. Verificar la presión diferencial permitida para que el separador funcione. Diferencial de presión mínimo 15 psig, máxima 160-200 psig


71

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Planes API Separador Ciclónico

Al sello mecánico Desde la descarga de la bomba A la succión de la bomba



Planes API Separador Ciclónico



72


Usos

Elementos del Plan

Verificaciones

Inyección de fuente externa de liquido limpio compatible con el producto bombeado a una presión de 30 psi (2 bar) por encima de la presión en la cavidad de sellado. Se utiliza generalmente con buje de restricción en la caja para mantener la presión.


Válvula reguladora de presión.

Líquidos abrasivos.

Válvula check.

Verificar que la presión este regulada a 30 psi (2 bar) por encima de la presión en la cavidad de sellado.

Se utiliza en aplicaciones donde pueda haber cristalización o formación de coque.

Filtro en “Y”.

El liquido a inyectar debe ser compatible con el producto bombeado

Válvula de bloqueo. Manómetro. Flujómetro

Verificar que la válvula check y la válvula de bloqueo se encuentren operando correctamente. Verificar que el manómetro y el flujométro tengan el rango y los materiales apropiados para el servicio. NOTA: se debe dejar inyectado el líquido a la presión recomendada al parar el equipo para evitar contaminación del sello.



Planes API Plan API 32:

INYECCIÓN DE UN FLUIDO PROVENIENTE DE UNA FUENTE EXTERNA A LA CAJA DEL SELLO Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera


73


4 Fluidos Abrasivos a Temperatura

4 LUBRICACION Y ENFRIAMIENTO PLAN 41 Separador Ciclónico y Enfriador




Usos

Elementos del Plan

Verificaciones

Circulación desde la descarga de la bomba hasta la caja de sellado pasando por un separador ciclónico y un intercambiador de calor.


Separador Ciclónico

Verificar que el separador ciclónico sea el adecuado para la concentración de sólidos y el tamaño de las partículas.

Líquidos con contenido de sólidos abrasivos a altas temperaturas.

Intercambiador de Calor Termómetro Bimetálico

Verificar que el intercambiador no se encuentre obstruido Verificar que la temperatura del líquido que sale del intercambiador se encuentre 50°F mínimo por debajo de la temperatura de vaporización del producto

Considerar las limitaciones de los planes 21 y 31



74


5 Fluidos Peligrosos Acidos y Cáusticos  Tóxicos y Cancerígenos  Explosivos e Inflamables 



Planes API

5 Fluidos Peligrosos

5 SEGURIDAD PLAN 51 Sello Sencillo con Barrera PLAN 52 Sello Dual No Presurizado (Tandem) PLAN 53 Sello Dual Presurizado (Doble) PLAN 54 Sello Dual Presurizado (Doble)



75


Usos

Elementos del Plan

Verificaciones

Columna estática de liquido no presurizado a través de la conexión de sofoque (quench) de la brida en arreglo de sello sencillo.


Reservorio

Verificar que el manómetro tenga el rango apropiado para el servicio.

Líquidos que cristalizan al contacto atmosférico.

Manómetro

Líquidos peligrosos de baja concentración.

Switch de Presión

Placa Orificio

Switch de Nivel

Verificar que el switch de presión se encuentre calibrado para punto de disparo entre 10 y 20 psi subiendo. Verificar que el switch de presión se active cuando no se observe nivel de líquido en la mirilla del reservorio.

Nota: La brida del sello mecánico requiere un sistema auxiliar de sellado que pueden ser empaquetaduras o buje segmentado.




Usos

Elementos el Plan

Verificaciones

Circulación forzada a través de un anillo de bombeo o por efecto termosifonico de líquido amortiguador no presurizado contenido en un reservorio.


Reservorio


Arreglo de sellos duales no presurizados (Tandem Líquidos que cristalizan o vaporizan al contacto atmosférico. Líquidos peligrosos de baja concentración. Líquidos explosivos o inflamables


Placa Orificio Manómetro Switch de Nivel (Opcional) Switch de Presión Válvulas de bloqueo para Venteo y Drenaje

Verificar que el switch de presión se encuentre calibrado para punto de disparo entre 10 y 20 psi subiendo. El sistema no es presurizado y debe estar venteado. La válvula de venteo debe estar abierta. El sistema debe tener una placa orificio en la línea de venteo. Verificar que líquido circule correctamente. Entrada al sello por la parte inferior y salida por la parte superior. La tubería de salida debe estar mas caliente que la tubería de entrada


76


CIRCULACIÓN DE UN FLUIDO BUFFER ENTRE UN RESERVORIO Y EL SELLO EXTERIOR DE UN ARREGLO 2. Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera



Usos

Elementos del Plan

Verificaciones

Circulación forzada a través de un anillo de bombeo o por efecto termosifonico de líquido de barrera presurizado contenido en un reservorio.


Reservorio


Arreglo de sellos duales presurizados (dobles) Líquidos que cristalizan o vaporizan al contacto atmosférico. Líquidos peligrosos de alta concentración. Líquidos explosivos o inflamables


Manómetro Switch de Nivel Switch de Presión Válvulas de bloqueo para Venteo y Drenaje Sistema de presurización con Nitrogeno

Verificar que el switch de presión se encuentre calibrado bajando para que se active 5 psi por encima de la presión del líquido de barrera. La presión del líquido de barrera debe estar 30 psi (2 bar) por encima de la presión en la cavidad de sellado. Verificar que el switch de nivel se active cuando no se observe líquido en la mirilla del reservorio. Entrada al sello por la parte inferior y salida por la parte superior. La tubería de salida debe estar mas caliente que la tubería de entrada


77

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Planes API Plan API 53A:

CIRCULACIÓN DE FLUIDO BUFFER ENTRE UN RESERVORIO Y EL SELLO EXTERIOR DE UN ARREGLO 2. Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera



Usos

Elementos del Plan

Verificaciones

Inyección de fuente externa de liquido de barrera presurizado.


Sistema de presurización externa.

Verificar que la presión del líquido de barrera se encuentre a 30 psi (2 bar) por encima de la presión en la cavidad de sellado.

Arreglo de sellos duales presurizados a alta presión (dobles) Líquidos que cristalizan o vaporizan al contacto atmosférico.

Verificar que líquido circule correctamente. Entrada al sello por la parte inferior y salida por la parte superior.

Líquidos peligrosos de alta concentración y Líquidos explosivos o inflamables



78


6 Fluidos en General

6 MANEJO DE EMISIONES PLAN 61 Sello Sencillo PLAN 62 Sello Sencillo con Enjuague




Usos

Elementos del Plan

Verificaciones

Conexiones para Venteo y Drenaje taponados para ser utilizadas cuando el cliente lo requiera.


La Brida tiene conexiones para Venteo y Drenaje con un Buje de restricción de Bronce.

Ninguna

Arreglo de sellos sencillos.



79


Usos

Elementos del Plan

Verificaciones

Conexiones para Lavado y Drenaje para efectuar lavado con fluido externo (vapor, agua, etc.)


Válvula Check

Verificar que la válvula Check opere correctamente.

Arreglo de sellos sencillos. Fluidos que cristalizan al contacto atmosférico o produce depósitos sólidos que atasquen o peguen las caras del sello

Válvula de Bloqueo Manómetro. Nota: La brida del sello mecánico puede usar un sistema de restricción como empaquetaduras, buje segmentado o buje fijo.

Verificar que cuando el fluido a inyectar sea vapor este deber seco. Verificar que se tenga instalado en el sistema un trampa de vapor. La presión del vapor seco inyectado debe estar entre 3 y5 psi. Verificar que el Manómetro tenga un rango de presión adecuado (0 a 50 psi)



Planes API

7 Gases

7 BARRERA DE GAS PLAN 71 Barrera de Gas Opcional PLAN 72 Barrera de Gas No Presurizada PLAN 74 Barrera de Gas Presurizada PLAN 75 Drenaje de Fuga que condensa PLAN 76 Drenaje de Fuga que no condensa



80

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Normas Norma API para sellos Mecánicos:

Estandar API 610 Especificaciones para Bombas Centrífugas de

Servicios Generales de Refinerías.

Estandar API 682 Especificaciones para Sistemas de Sellado en

Bombas Centrífugas y Rotativas.



Normas Objetivos API 682: Todos los sellos deberán operar continuamente durante 25.000 horas sin necesidad de reemplazo. Sellos de contención deberán operar durante 25.000 horas, sin necesidad de reemplazo, a cualquier presión en la cámara de contención igual o menor a la presión de fuga ajustada en el switch de presión (sin exceder 10 psi) y por al menos 8 horas a las condiciones de presión de la cajera del sello. Todos los sellos deberán operar por 25.000 horas, sin necesidad de reemplazo, mientras cumplen con las regulaciones locales de control de emisiones o exhiben un valor máximo de 1.000 ppm/vol medido según EPA-método 21, cualquiera sea más exigente. Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera


81

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Normas Tipos de Sellos Mecánicos:

Evolucion de API para Sellos 1.

API 610 5ª Edición .

Marzo 1971.

2. 610 6ª 6ª Edición Edición . 2. API 610

Enero 1981.


Febrero 1989.


Octubre 1994.

5. 5.

API 610 61 0 8ª Edición Edi ción.

. 6. 2ª Edición Edición 6. API 682 2ª

Agosto 1995. Julio 2002.

7. 3ª Edición. Edición. 7. API 682 3ª

Octubre 2004.



Normas Codigo API 610 PRIMERA LETRA: Balanceo Hidráulico

SEGUNDA LETRA: Configuración del Sello

TERCERA LETRA: Configuración de la Brida

B = Balanceado U = No Balanceado S = Sencillo D = Doble T = Tandem P = Plana T = Con Venteo y Drenaje A = Con Enjuague

CUARTA LETRA: M aterial Sellos Secundarios

Tabla 1

QUINTA LETRA: M aterial Caras de Contacto

Tabla 2



82

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Normas Codigo API 610 TABLA 1 (Cuarta Letra): Material de Sellos Secundarios

E

F

G

H

I

R

X

Z

EN ASIENTO

VITON

VITON

TEFLON

BUNA

KALREZ

GRAFITO

S/ESP

SPIRAL W

EN SELLO

TEFLON

VITON

TEFLON

BUNA

KALREZ

GRAFITO

S/ESP

GRAFITO

TABLA 2 (Quinta Letra): Material de Caras L

M

N

O

P

X

ANILLO PRIMARIO

CARBON

CARBON

CARBON

CARBURO TUGNSTENO C/NIQUEL

CARBURO SILICIO

S/ESP

ASIENTO

CARBURO TUGNSTENO C/COBALTO

CARBURO TUGNSTENO C/NIQUEL

CARBURO SILICIO

CARBURO SILICIO

CARBURO SILICIO

S/ESP



Normas Tipos de Sellos Mecánicos:

API 682 1ª Edición (Oct 1994)

ESPECIFICACIONES




Diseño



Fluidos de aplicación



Rangos de aplicación



Tipos de sellos



Tipos de Arreglos



Sistemas de Barrera



Pruebas www.main-tech.com.ve

83


DISEÑO

OBSERVACIONES

- Buje de restricción confinado. Hol. Max. 0.030” y diseño. - Agujeros para tornillos en brida (mín.4). Tolerancia. - Soporte para asiento. Mín 1/8”. - Diseño rígido de brida. - Separación radial mínima de 0.125”(3 mm) entre sello y caja. - Camisa con mínmo 0.100”(2.5 mm) de espesor radial y con tolerancia run out..Diseño en detalle, tolerancias y materiales. - Tolerancia para perpendicularidad de caja y eje. - Se especifica sello cartucho. - Flujo circunferencial o multipuerto. - Materiales en caras. Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera



FLUIDOS DE APLICACION




Agua



Agua Agria (con H2S)



Cáusticos



Aminas



Algunos Acidos



Hidrocarburos


84


RANGOS DE APLICACION



TEMPERATURAS: De -40 ºC a 260 ºC De -40 ºF a 500 ºF



PRESIÓN: De 0 psi a 500 psi De 0 bar a 34.5 bar




TIPOS DE SELLOS

SELLOS MECÁNICOS BALANCEADOS Y CARTUCHOS  Tipo A –Sello de Empuje  Tipo

B –Sello de Fuelle Metálico Baja Temperatura

 Tipo

C –Sello de Fuelle Metálico Alta Temperatura

 Tipo ES –Sello Especial de

Ingeniería Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera


85

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Normas  Tipo A –Sello de Empuje

Sello Tipo A



Normas  Tipo B

–Sello de Fuelle Metálico

Sello Tipo B



86

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Normas Tipo C –Sello de Fuelle Metálico Alta Temperatura

Sello Tipo C



Normas Tipo ES –Sello Especial de Ingeniería

TIPOS DE ARREGLOS




SELLO DUAL NO PRESURIZADO



SELLO DUAL PRESURIZADO


87

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Diseño Materiales usados en sellos mecánicos: Entender

sobre

sellos

mecánicos

implica

conocer

las

características individuales de sus materiales de construcción, más importante aún es tener la capacidad de determinar la combinación correcta para una aplicación dada. El primer paso entonces es analizar los materiales de las caras individualmente y posteriormente en combinación.



Diseño • Caras de contacto:

• Sellantes secundarios:

– Caras blandas:

– Orings:

• Carbón • Teflón – Caras duras: • Cerámica • Carburo de tungsteno • Dióxido de cromo • Carburo de silicio

• Fuorelastómeros • Perfluoroelastómeros • Nitrilo • Otros – Gaskets: • Grafito flexible • SS 316/ Grafito • Otros

• Resortes: – Monoresortes: • Acero Inoxidable – Multiresortes: • Hastelloy C


• Partes metálicas: • • • •

Acero Inoxidable Hastelloy C Monel Otros. www.main-tech.com.ve

88

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Diseño Materiales caras blandas: carbón. • El carbón usado en la industria del sellado es artificial, una combinación de coke, grafito y antracita unidos por aglomerantes.

• Su temperatura máxima de operación varía. El usado por AESSEAL alcanza los 200ºC.

• Tiene compatibilidad con una amplia variedad de químicos. • Tiene excelentes propiedades antifricción, lubricación y disipación de calor.

• Es la selección “por defecto” en cualquier combinación de caras de sellado.



Diseño Materiales caras blandas: carbón. • NO DEBE SER USADO CUANDO: – A: generalmente hablando: • • • •

El fluido manejado contenga sólidos en suspensión. El fluido manejado sea abrasivo. El fluido manejado cristalize. El fluido manejado tenga alto contenido de fibras

– B: especificamente hablando: • Cuando sea excesivamente corroído por el fluido.

REGLA GENERAL:

SI EXISTEN CONDICIONES A Ó B USE CARAS DURAS



89

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Diseño Materiales caras duras: precauciones • La combinación de dos caras duras genera más calor que el generado al usar carbón contra cualquier otro material.

– En agua o hidrocarburos ligeros el calor adicional generado puede vaporizar el fluido en la cajera.

– En sellos dobles el calor adicional generado en las caras duras de un sello interior puede vaporizar el líquido en la cámara del sello doble.

– En aceite caliente el calor adicional generado puede propiciar la formación de coke.



Diseño Caras duras: dureza y resistencia a corrosión 4

10 9 8

3

7 6

2

5 4 3

1

2 1

0

0 Sic

Cer

Chox

STC

SiC

Cer

Chox

STC

DUREZA RELATIVA

RESITENCIA A CORROSIÓN

10 – DURO / 1-SUAVE

4 – BUENA / 1 - POBRE



90

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Diseño Caras duras: disipación de calor y fragilidad 4

10 9 8

3

7 6

2

5 4 3

1

2 1 0

0 SiC

STC

Chox

Chox*

Cer

STC

Cer

DISIPACIÓN DE CALOR

FRAGILIDAD RELATIVA




SiC


Diseño Combinaciones de caras: Cara estacionaria STATIONARIES

a i r o t a t o r a r a C

Cer

Chrox

STC

SiC

Carbon

☺

☺

☺

☺

STC





☺

☺

SiC







☺

Cer

☺







GFT

☺









91

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Diseño Materiales: sellantes secundarios - Viton Rango de temperaturas: (-20 a 204) ºC Compatibilidad • • • •

Fluidos petroleros. Fluidos a base de silicona. Hidrocarburos halogenados. Algunos ácidos.

Incompatibilidad • • • •

Aminas. Agua caliente. Vapor de agua. Fluidos para frenos.



Diseño Materiales: sellantes secundarios - EPR Rango de temperaturas: (-57 a 150) ºC Compatibilidad • Fluidos para frenos.

Incompatibilidad • Fluidos petroleros.

• Agua. • Agua caliente. • Vapor. • Cáusticos.



92

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Selección Información Requerida Condiciones operacionales Tipo de Fluido       

Agua. Agua Agria (Contiene H2S). Cáustico. Amina. Ácido. Hidrocarburo Volátil. Hidrocarburo no Volátil



Selección Información Requerida Condiciones operacionales Características del producto.     

Nombre del Producto Ácido o Cáustico (% de Concentración). Abrasivo (Tamaño de partículas / ppm). Tóxico, Cancerígeno, VOC Explosivo o Inflamable



93

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Selección Información Requerida Condiciones operacionales Reacción con la atmosfera. Coquización.  Cristalización.  Congelamiento.  Ignición. 



Selección Información Requerida Condiciones operacionales Temperatura Temperatura normal de trabajo.  Temperatura máxima.  Temperatura mínima. 



94

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Selección Información Requerida Condiciones operacionales Propiedades    

Gravedad Específica a la Temperatura de trabajo. Calor Específico a la Temperatura de trabajo. Viscosidad a la Temperatura de trabajo. Presión de Vapor a la Temperatura de trabajo.



Selección Información Requerida Condiciones operacionales Presión Presión de Succión.  Presión de Descarga.  Presión en la Cavidad de Sellado 



95

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Selección Información Requerida Condiciones operacionales Velocidad Giro: RPM.  Tangencial: FPM.  Sentido de giro. 



Selección Información Requerida Requerimientos especiales Normas - ANSI - API 610 - API 682  Especificaciones del solicitante 

- Sello Básico - Sello Cartucho Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera


96

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Selección Tipo de Equipo 

Vertical



Desplazamiento positivo

- Industria Química



Mezclador



En voladizo



Agitador



Multietapa





Horizontal

Turbina de vapor



Compressor



Bomba API - Procesos Petroleros



Bomba ANSI



Selección Condiciones Dimensionales  

Diámetro de Caja



Profundidad de Caja





N° de Tornillos



Diámetro de tornillos



Diámetro de Centro (DBC)



Longitud de Tornillos

Diámetro del Eje

Próxima obstrucción



97

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Selección Condiciones Dimensionales



Selección Condiciones Dimensionales



98

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Selección Condiciones Dimensionales



Selección Resistencia Química de sellantes Secundarios



99




Selección Resistencia Química de Caras •

Carbón /Cerámica -

Servicio General, No Químico, Fluídos límpios

•

Carbon /TC

-

Hidrocarburos / Agua

•

Carbon/Sic

-

Aplicaciones Químicas

•

TC /TC

-

Aplicaciones abrasivas (común para Pulpa y Papel)

•

Sic/Sic

-

Las Más Agresivas Aplicaciones Químicas



100

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Selección Selección de Planes API 

El producto requiere ser calentado o enfriado

Plan API 02 

El producto es limpio y frio

Planes de Circulación 11, 12, 13, 14 

El producto es caliente

Planes de Enfriamiento 21, 22, 23, 24 

El producto contiene abrasivos

Planes de Lubricación API 31 y 32 

El producto contiene abrasivos a alta temperatura

Plan API 41



Pasos a Seguir en la Instalacion 

Conocer el tipo de Sello



Conocer diseño de montaje



Conocer materiales a usar



Verificar las condiciones del Equipo



Preparar el sello



Determinar y verificar la posición del Sello



Realizar el montaje del Sello



Verificar conexiones y tuberías



101


FLEXIÓN

OVALIDAD

ALINEACIÓN

FILOS E IRREGULARIDADES



Calibrar ajuste / holgura con rodamientos y run out del eje.



102



1. 2. 3. 4.


Perpendicularidad y Planitud superficial 25 µm (0,001 in) TIR Máximo runout 100 µm (0,004 in) TIR Máximo runout con rotación libre 25 µm (0,001 in) TIR Máxima foltación axial 125 µm (0,005 in) TIR

Todas las medidas deben ser tomadas con el ensamble en posición Vetical. Bombas Verticalmente suspendidas — Tolerancias requeridas para eje y base



103


Verificando run out del impulsor.



Verificando desplazamiento axial del eje.



104


Verificando run out del eje.



Verificando perpendicularidad de caras.



105


Holgura radial en rodamientos



Concentricidad Carcaza/Eje



106


Concentricidad Carcaza/Eje



Perpendicularidad de stuffing box.



107


Concentricidad de guia stuffing box / voluta.



Concentricidad de stuffing box.



108


Montaje de Sello No Cartucho

Brida Camisa

Cabezal de Sello

Asiento



Montaje de Sello No Cartucho Ref. Instalación

Longitud Operación del sello Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera


109






110






111






112




“El Cartucho es la manera más efectiva en el montaje y operación de sellos mecánicos 

Reduce errores en montaje



Incrementa Confiabilidad

 Adaptable


a múltiples bombas



Reduce pérdida de tiempo



Incrementa el rendimiento


113


Paso 1 – Lubricar O-ring y deslizar Cartucho O-ring



Paso 2 – Montaje de Caja de Estoperos



114


Prisioneros



Asegure Conexiones Del Plan API



115




Seal Set Screws Seal Spacer Clips



116


Etapas del Overhaul 

Parada del Equipo. Desarme del equipo y desmontaje del Sello.



Desarme del sello.



Evaluación del Sello.



Análisis de Falla.



Reparación.



Ensamble de Sello.



Ensamble del Equipo y Montaje del sello.



Arranque y Operación.





Desarme del Equipo



117


Paso 1 – Desmontaje de Voluta



Paso 2 – Desmontaje de Impulsor



118


Paso 3 – Desmontaje de Caja y Sello - Soltar Tornillos de brida - Colocar Espaciadores - Soltar Prisioneros



Soltar Prisioneros



119


Paso 4 – Desmontar Caja de Estoperos



Paso 5 – Desmontar Sello Cartucho



120






121


Reparación del Sello  Análisis

de Falla



Limpieza



Evaluación



Reacondicionamiento de Partes

 Reemplazo 

Ensamble



Prueba

de Partes



Clasificación de las Reparaciones

 Reparaciones Reparaciones Menores: Sólo involucran el lapeado de caras. Reparaciones Medianas:  Reparaciones Involucran un ensamble de cabezal y asiento.

 Reparaciones Mayores: Involucran un cartucho completo.



122


Reacondicionamiento de Partes metálicas:  Reacondicionamiento Limpieza de Brida, Camisa, Collar, Retenedor, etc.

 Reemplazo de partes: Resortes, Tornillos, Tornillos, O-rings y/o Empaques.

 Lapeado de Caras: Asientos y Anillos primarios según condiciones.



Reparación de anillos Primarios Los anillos primarios de Carbón NO TIENEN TIENE N REPARACIÓN REPARACIÓN::

    

Capa de impregnación limitada. Envejecimiento de capa de impregnación. Fatiga Fatiga acumulada y esfuerzos residuales. Pérdida dimensional por desgaste. Para garantizar garantizar un sello reparado 100% como un sello nuevo requiere cambiar el anillo primario de carbón por uno nuevo.



123


Lapeado Planitud de las Caras. 

Necesaria para reducir la separación de las caras.



Las caras requieren ser lapeadas.



El lapeo es un proceso de mecanizado para conseguir superficies extremadamente extremadamente planas.



Las superficies lapeadas se miden en “bandas de luz”.



El máximo permitido es de 2 bandas de luz o 0.0000232” .



Medición de la Planitud de las Caras. Caras. Bandas rectas y paralelas Superficie plana dentro de una millonésima de pulgada.

Bandas Curvas y paralelas La cantidad de bandas son las que crucen Una línea tangente imaginaria Esto indica que los bordes están bajo una banda o 0,0000116” (11,6 (11,6 millonésimas de pulgada). Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera


124


Lapeado Carbón TAMAÑO DEL SELLO O EJE (PULG.)

PENDIENTE RADIAL (BANDAS DE LUZ)

0 - 2-1/2” 2-1/2” 6” Mayores que 6”

1 2 3



Lapeado Carburos TAMAÑO DEL SELLO O EJE (PULG.)

PENDIENTE RADIAL (BANDAS DE LUZ)

0 - 2-1/2” 2-1/2” - 6” Mayores que 6”


1 2 2


125


Ensamble del Sello





126


MANTENIMIENTO PREVENTIVO



Mantenimiento

Las Estrategias de Mantenimiento Mantenimiento Reactivo

Reparar Reemplazar Calendario

Mantenimiento Preventivo basado en el tiempo

Tiempo - operación Mixto Inspecciones periódica

Mantenimiento Predictivo basado en la Condición, CBM

Integral Proceso Inspecciones proactivas

Mantenimiento Proactivo Basado en la mejora Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera

Análisis Causa Raíz Ingeniería Confiabilidad www.main-tech.com.ve

127

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Lubricación (Viscosidades)



Lubricación Fuente: SKF



128

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Lubricación SISTEMA DE LUBRICACION POR NEBLINA



Lubricación SISTEMA DE LUBRICACION POR NEBLINA

VASO DE CONDENSADOO



129

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Lubricación Practica Correcta: Dosificador / Visor



Lubricación Practica Correcta: Dosificador / Visor



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Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Preventivos RCM

Reliability Centered Maintenance: Es un proceso que se usa para determinar los requerimientos del mantenimiento de los elementos f ísicos en su contexto operacional

Una definición más amplia de RCM podría ser “un proceso que se usa para determinar lo que debe hacerse para asegurar que un elemento f ísico continúa desempeñando las funciones deseadas en su contexto operacional presente”.



Preventivos RCM El RCM: El RCM hace una serie de preguntas acerca de cada uno de los elementos seleccionados, como sigue: ¿Cuáles son las funciones? ¿De qué forma puede fallar? ¿Qué causa que falle? ¿Qué sucede cuando falla? ¿De qué forma IMPACTA cada falla? ¿Qué se puede hacer para prevenir los fallas? ¿Que sucede si no puede prevenirse la falla?



131

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Preventivos RCM

Esquema de tareas RCM

Proactivas

Reactivas

{ {

Predictivas Preventivas Detectivas

Por condición Reacondicionamiento Sustitución Prueba/Búsqueda de Falla

Ningún Preventivo (Operar hasta la Falla) Rediseño (Fallas recurrentes - múltiples )



MANTENIMIENTO PREDICTIVO



132

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Predictivo

Mantenimiento Predictivo Vibraciones Aceite Motores

Cual Aplicar????

Eléctricos

Termografia Ultrasonicos Reciprocantes



Predictivo

Mantenimiento Predictivo

Tendencia Tendencia Tendencia Parámetro Vibración Vibración Parametro Inspeccion Inspección Proceso Maquina Máquina Maquina Máquina Puntos Puntos con con Accion Acción Correctiva Correctiva



133


Mantenimiento Predictivo EVALUACION DE LAS DIFERENTES VARIABLES QUE MIDEN CONDICION TEMPERATURA

PRESION

FLUJO

ANALISIS DE LUBRICANTE

NIVEL DE VIBRACION

X

DESBALANCE DESALINEACION

X

RODAMIENTO DAÑADO

X

X

ENGRANAJE DEFECTUOSO

X

X

X

X

HOLGURA

X

PROBLEMA DE LUBRICACION

X

CAVITACION

X

X X

X

X X



Predictivo -Presión. -Caudal.

Vibraciones

Fugas

Potencia

Flujo Magnético

-Diferencial de Presión.

Temperaturas


Tribología

Estroboscopia


134


Levantamiento de la Información por Equipo

Elaboración de Base de Datos

TAG: PC-500B SISTEMA: DESARENADOR DESCRIPCION: BOMBA HORIZONTAL CENTRIFUGA RUTA: CROQUIS

E LE CT RI CO .

MOTOR D I ES EL

FOTO

TRANSMISION D IR EC TO C OR RE A

B OM BA

CONDUCIDO C OM PR ES OR

SOPL. ∅

VENTILADOR

Fabricante: US Electrical Motors Modelo: TC Serial: VG53714CDB11V837 RPM: 3535 HP: 40 Rod. L/L: 6 211-2Z-JC3 Rod. L/A: 6311-2Z-JC3 Frame: Lubric.: G RASA FP Volt.: 460 Amp.: 49 Hz: 60 Temp. Max.: 40 C ∅ Eje:

Polea 1: Polea 2: Tipo de Correa: Cantidad de correas: Tipo de Acople:

Fabricante: KSB Modelo: ANSI-3x11-1/2x10 Serial: RPM: 3500 HP: Rod. L/L: NU-309 Rod. L/A: 5309 A/C3 Frame: Lubric.: Temp. Max.: 65 C # de Alabes: ∅ Rotor: ∅ Eje: Caudal: 160 GPM Sello Mecanico: Presion:

Elaborado:

Revizado:

Aprobado:

∅



Predictivo Normas Internacional a Utilizar Motores Eléctricos: Norma NEMA 1993 , Vibración Relativa Carcaza 2, 4, & 6 Polos , Máximo Valor Overall = 0,12 IPS Norma API 5413ra Edición, Vibración Relativa Carcaza 2, 4, & 6 Polos , Máximo Valor Overall = 0,10 IPS Cajas de Engranajes: AGMA/ANSI 6000-A88 Linear Vibration on Gear Units Bombas Centrifugas & Desplazamiento positivo: API 610 & API 613. ISO 10816-1 hasta 10816-5 Ventiladores / Sopladores / Compresores de Tornillos. ISO 10816-1 hasta 10816-5 Compresores Centrífugos, Turbinas a Gas: API 670, API 617, API 619, ISO 7919-1 hasta 7919-4 Rodamientos: Tabla IRD Mechanalysis , Aceleration G’s Spike Energy Severity Chart & HFD / Industrials Meeting


Criterio a Utilizar Esquema del Semáforo Aceptable. Precaución. Alarma.


135

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Predictivo Elaboración de Informes de Condición por maquina



Predictivo



136




Predictivo

Posiciones Según API-610



137

Mantenimiento de Bombas y Sellos Mecánicos Análisis de Fallas



KPI s Confiabilidad

Mantenibilidad

-MTTF.

-MTTR.

-Integridad Mecánica.

-Costos de Mantenimiento.

-

Vibraciones. Temperaturas. Potencia. Ruidos.

-Rotación de Inventario.

Productividad

-Disponibilidad. - Utilización -Desempeño Hidráulico. Elaborado por: Ing. Esp. Ernesto Primera

Presiones. Caudales. Fugas. www.main-tech.com.ve

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CURVA DE LA BAÑERA

D A D I L I B A L A L B A O F R E P D

E T S A G S E D E D A N O Z

TIEMPO



139


ISO 14224

EFECT OS DE FALLA

Es lo que experimenta el responsable (dueño) de un sistema como resultado de la ocurrencia de un modo de falla (costos, perdidas de oportunidad, utilización de recursos, etc..)

MODOS DE FALLA

* Es la apariencia, manera ó forma como un componente de un sistema se manifiesta por si misma. * Es la manera observada de falla (ISO 14224)

FALLA

Es la terminación de la habilidad de un Sistema, Equipo ó Parte para realizar una función requerida (ISO14224)

MECANISMOS DE FALLA

CAUSA DE FALLA

El proceso físico, químico u otro, que conlleva a una falla (ISO 14224

La circunstancia durante el diseño, la manufactura ó el uso que c onlleva a una falla (ISO 14224)


Malos Actores Identificar el Problema


Análisis Causa Raíz Identificar Causas Físicas de Fallas

Nivel Criticidad

Identificar Causas Humanas

Componente en Falla

Identificar Causas Raíces

Analizar: Modos de Fallas y Mecanismos de Deterioro

Costo – Riesgo – Beneficio.



140

Manual Curso. Mtto. de Bombas y Sellos.

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