Post on 15-Dec-2015
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BOMBAS RECIPROCANTES
USO Y APLICACIÓN EN LA
PERFORACIÓN PETROLERA
GENERALIDADES.
Un equipo de bombeo es
un transformador de
Energía. Recibe energía
mecánica que puede
proceder de un motor
eléctrico, térmico, etc., y
la convierte en energía
que un fluido adquiere
en forma de presión,
posición y velocidad.
DESCRIPCION Y CLASIFICACION GENERAL.
Las Bombas se clasifican según dos consideraciones generales diferentes.
La que toma en consideración las características de movimiento de los líquidos.
La que se basa en el tipo de aplicación especifica para la cual se ha diseñado la bomba.
Existen tres clases de bombas de uso común
Centrifugas
Rotatoria
Reciprocantes
A su vez se subdividen en CENTRIFUGA
VOLUTA SENCILLA
DIFUSOR
TURBINA REGENERATIVA
FLUJO MIXTO
FLUJO AXIAL
ROTATORIA ENGRANES
ALABE
LEVA Y PISTON
TORNILLO
LOBULO
BLOQUE DE VAIVEN
RECIPROCANTE ACCION DIRECTA
POTENCIA
DIAFRAGMA
BOMBAS CENTRIFUGAS.
Las bombas centrífugas constituyen no menos del 80% de la producción mundial de bombas por que es la más adecuada para manejar más cantidad de líquido que la bomba de desplazamiento positivo.
Estas bombas también conocidas como cinéticas adicionan energía al fluido acelerándolo a través de la acción de un impulsor giratorio.
Bomba centrifuga de flujo axial La bomba cinética mas
común es la de flujo axial. En la cual el fluido se alimenta hacia el centro del impulsor y después se lanza hacia fuera a través de las paletas. Al dejar el impulsor, el fluido pasa a través de una voluta en forma de espiral en donde es frenado en forma gradual, provocando que parte de la energía cinética se convierta en presión del fluido.
Bomba centrifuga de potencia
BOMBAS ROTATORIAS.
Las bombas rotatorias son de
desplazamiento positivos, que por medio
de un rotor alojado en una caja fija
imparten energía de presión al liquido,
mediante el entrampamiento de este,
empujándolo con el rotor por el espacio
libre entre este y la carcaza.
Diferentes tipos de bombas rotatorias
Diferentes tipos de bombas rotatorias
BOMBAS RECIPROCANTES.
El principio de funcionamiento se basa en
el desplazamiento del líquido, por la acción
directa de un pistón o embolo sobre el
mismo. El liquido se introduce en la bomba
por la baja presión generada por el embolo
e impulsado por la presión atmosférica,
básicamente son dos los tipos de bomba
reciprocante.
LAS DE ACCION DIRECTA.
BOMBAS DE POTENCIA.
En la bomba de potencia
se hace alternar un
elemento de bombeo con
una manivela o un
cigüeñal. Esta bomba se
mueve con un propulsor
con eje rotatorio, como
motor eléctrico, de
combustión interna o
turbina.
BOMBAS DE POTENCIA.
Subdivisión
BOMBAS DE POTENCIA
Una bomba reciprocante es de
desplazamiento positivo, es decir, recibe
un volumen fijo de líquido en condiciones
casi de succión, lo comprime a la presión
de descarga y lo expulsa por la boquilla de
descarga.
Dentro de sus aplicaciones principales se encuentran:
Petróleo Pobre.
Inyección de Agua Salada.
Sistema de oleoductos y
gaseoductos.
Producción de fertilizantes.
Limpieza, Pruebas
Hidrostáticas.
Evitador de Reventones.
Evitador de Reventones.
Los evitadores de
reventones
Hidráulicos, siempre
están listos durante la
perforación de pozos
de petróleo y gas para
cerrar el pozo, si se
inicia el llamado
reventón.
Evitador de Reventones.
La potencia hidráulica se
aplica con bombas
reciprocantes de
potencia es decir con
motor de Combustión
interna o eléctrico. Las
presiones normales de
operación varían entre
los 1000 psi a 3000 psi,
pudiendo llegar a las
10000 psi.
Bombas Para Lodos Triplex
Bombas Para Lodos Triplex
Las bombas triplex se dividen en dos secciones para su estudio.
PARTE MECÁNICA.
PARTE HIDRAULICA.
PARTE MECÁNICA.
La parte mecánica de la bomba tiene la
función primordial de convertir el
movimiento rotatorio de la maquina motriz,
en movimiento alternativo en el extremo del
liquido. El componente principal es el
bastidor o carcaza. La cual soporta todas
las demás piezas motrices y por lo general
el extremo del liquido.
PARTE MECÁNICA.
PARTE MECÁNICA.
El segundo componente del extremo
mecánico es el cigüeñal, la función del
cigüeñal en la bomba de potencia es la
misma que en un motor de combustión
interna excepto que la aplicación de
energía es en sentido opuesto.
PARTE MECÁNICA.
PARTE MECÁNICA.
PARTE MECÁNICA
Los cojinetes
principales soportan el
eje o árbol en el
bastidor de potencia,
la biela se impulsa con
un codo o muñón del
cigüeñal en un
extremo e impulsa a
la cruceta y en el otro.
PARTE MECÁNICA
PARTE HIDRÁULICA. El extremo hidráulico es la
parte de la bomba donde se efectúa el bombeo, los componentes comunes en todos ellos son el cilindro el elemento de bombeo y las válvulas.
El cilindro o Modulo para liquido es la pieza que retiene la presión en el extremo hidráulico y es la parte mas importante de la cámara de bombeo. Suelen incluir o soportar a todos los demás elementos.
PARTE HIDRÁULICA.
PARTE HIDRÁULICA.
Todas las bombas reciprocantes cuentan con uno o más elementos de bombeo (Pistones o Émbolos). Que alternan hacia dentro y fuera de las cámaras de bombeo para producir su acción.
PARTE HIDRÁULICA.
El pistón es un disco
plano cilíndrico
montado en una biela
y suele tener algún
tipo de anillos
selladores.
PARTE HIDRÁULICA.
Cada cámara cuando
menos incluye una
cámara de succión y una
de descarga, estas son
válvulas de retención que
se abren por la presión
diferencial del líquido y la
mayor parte de ellas están
bajo carga de resorte.
PARTE HIDRÁULICA.
PARTE HIDRÁULICA.
PARTE HIDRÁULICA.
El embolo es una
varilla lisa en su
configuración inicial y
su configuración solo
puede ser de acción
sencilla.
CARACTERISTICAS DEL FLUJO.
Cuando el elemento de bombeo se retrae de la cámara de bombeo el liquido que hay dentro de ella se expande y se reduce la presión. Como la mayor parte de los líquidos son incomprensibles. Se requiere muy poco movimiento del elemento para disminuir la presión.
Cuando la presión disminuye lo suficiente a menos de la presión de succión entonces la presión diferencial. (o sea la presión de succión menos la presión de la cámara) empuja la válvula de succión y la abre.
Esto ocurre cuando el elemento se mueve con lentitud por lo cual la válvula abre en forma gradual y suave según aumenta la velocidad del elemento. Después el liquido circula por la válvula y sigue al elemento en su carrera de succión.
CARACTERISTICAS DEL FLUJO.
Cuando el elemento desacelera cerca del final de su carrera, la válvula de succión vuelve a su asiento en forma gradual y cuando se detiene el elemento se cierra la válvula.
Después el elemento invierte su movimiento y empieza su carrera de descarga. Se comprime el liquido atrapado en la cámara de bombeo hasta que la presión de la cámara excede la presión de descarga en una cantidad suficiente para empezar a separar la válvula de descarga de su asiento.
Debido a que la circulación en los tubos de succión y descarga no es constante, tiene que acelerar y desacelerar cierto número de veces por cada revolución del cigüeñal.
CARACTERISTICAS DEL FLUJO.
Dado que el líquido tiene masa y por tanto inercia
se requiere para producir la aceleración y retornar
al sistema al ocurrir la desaceleración. Se debe
prever suficiente exceso de presión para acelerar
el líquido en el lado de succión de la bomba y
evitar la cavitación en el tubo de succión, en la
cámara de bombeo o en ambos.
Para Poder evitar los problemas de cavitación
debemos conocer la NPSH.
CARGA NETA POSITIVA DE SUCCIÓN NPSH.
El instituto de hidráulica define al NPSH
como la carga total de succión,
determinada en la boquilla de succión y
corregida a la línea de centros de la
succión de la bomba, menos la presión de
vapor de el liquido.
CARGA NETA POSITIVA DE SUCCIÓN. NPSH
La presión que un líquido ejerce sobre sus alrededores depende de su temperatura. Esta presión llamada presión de vapor, es una característica única de cada fluido y se incrementa conforme a la temperatura.
Cuando la presión de vapor del fluido alcanza la presión del medio circundante, el fluido comienza a hervir o vaporizar. La temperatura a la que esta vaporización ocurre, disminuirá conforme la presión del medio circundante disminuya.
NPSH DISPONIBLE.
Es la presión absoluta en
la succión de la bomba,
transformada en carga
menos la presión de
vapor del líquido
bombeado transformado
en carga.
El NPSH disponible es
una función del sistema en
que la bomba opera.
NPSH REQUERIDA.
Es la carga positiva que se necesita en la succión de la bomba para superar las caídas de presión en la bomba y mantener el líquido arriba de su presión de vapor.
El NPSH requerido en cualquier bomba variara con la velocidad de la bomba y capacidad
La curva del fabricante nos debe proporcionar dicha información.
Para finalizar aquí les muestro algunas
fotografías de el armado y puesta en
operación de una bomba para lodos triplex.
Fin.
Ventajas
Altas presiones a fluidos pequeños y medios.
El gasto puede ser fácilmente controlado
mediante la velocidad o carrera.
Pueden manejar liquido muy viscoso.
Autocebantes
Buena duración
Pueden manejar líquidos con un alto contenido de
gases.
Desventajas
Requieren espacios grandes.
Tienen flujo pulsante y pueden requerir
amortiguador de pulsaciones.
Alto nivel de ruido comparadas con las
demás.
Requiere dispositivo de alivio de presión en
la descarga.
Cálculos básicos
HHP Potencia Hidráulica
HHP = (Pd x Q) / (1.714 x ev)
Donde: HHP caballaje Hidráulico necesario
Pd Presión de descarga de la bomba
en PSI.
Q Caudal de entrega de la bomba en
galones por minuto.
ev Eficiencia volumetrica de la bomba
(85%, 95%).
Cálculos básicos
BHP Caballaje hidráulico necesario
BHP= HHP / e mec
Em Eficiencia Mecánica del motor
(80%,90%)
Cálculos Básicos
Bombas de acción simple:
Q=0.0034 x S x D2 x SPM x ev. Sencilla
Q=0.0068 x S x D2 x SPM x ev. Doble
Q=0.0102 x S x D2 x SPM x ev. Triple
Donde: Q = caudal de la bomba gal/min
S = Longitud de la embolada
D = Diámetro interior de la camisa
SPM = Emboladas o carreras por minuto
ev = Eficiencia Volumétrica de la bomba