Manual de Procesos Pdvsa

PDVSA N TITULO

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

APROB. FECHAAPROB.FECHA

BOMBAS

PDVSA, 1983

MDP02P01 INTRODUCCION

APROBADA

NOV.97 NOV.97

NOV.97 L.R.0 3 L.R.

MANUAL DE DISEO DE PROCESO

ESPECIALISTAS

REVISION FECHAMANUAL DE DISEO DE PROCESO

INTRODUCCION NOV.970

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.Men Principal Indice manual Indice volumen Indice norma

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

2.1 Principios Bsicos 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Servicios de Bombeo con Caractersticas Criticas 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 NPSH 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 Tipos de Bombas 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5 Clculos en Servicios de Bombeo 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6 Caractersticas de Funcionamiento de Bombas Centrifugas 3. . . . . . . . . . 2.7 Bombas de Desplazamiento Positivo 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8 Sellado del Eje 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9 Requerimientos de instalacin 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.10 Accionadores de Bombas y Requerimientos de Servicios Industriales 3. .

3 REFERENCIAS 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 DEFINICIONES 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 CONSIDERACIONES DE DISEO 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .



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1 OBJETIVOEl objetivo de la introduccin es presentar la forma como est estructurado elCaptulo Bombas para facilitar las labores del ingeniero de proceso en lalocalizacin de la informacin requerida en el rea de bombas.

2 ALCANCECubre los documentos involucrados con Bombas, los cuales son PrincipiosBsicos, Servicios de bombeo con caractersticas criticas, Seleccin del Tipo deBomba, Clculos de servicios de bombeo, Caractersticas de funcionamiento debombas centrifugas, Bombas de Desplazamiento positivo, Sellado del eje,Requerimientos de Instalacin y Accionadores de Bombas/Requerimientos deServicios Industriales.

2.1 Principios BsicosEste documento est identificado como PDVSAMDP02P02 y describe losconceptos involucrados en el reas de Bombas, las consideraciones bsicas parael diseo de los mismos y una lista de los datos a reportar en las especificacionesde diseo de las Bombas.

2.2 Servicios de Bombeo con Caractersticas CriticasEste documento est identificado como PDVSAMDP02P03 y presentainformacin adicional sobre servicios cuyo diseo necesita una mayor dedicacinpor ser servicios costosos, histricamente problemticos o con alguna otracaracterstica no comn.

2.3 NPSHEste documento est identificado como PDVSAMDP02P04 y presentadetalles relacionados con el Cabezal Neto de Succin Positiva (NPSH) debombas. Por conveniencia los datos para estimacin de NPSHR han sido incluidosen los documentos MDP02P02, MDP05P06 y MDP02P08.

2.4 Tipos de BombasEste documento est identificado como PDVSAMDP02P05 y presentainformacin sobre los diferentes tipos de Bombas disponibles comercialmente ylas bases para la seleccin del tipo de bomba. Para detalles adicionales de un tipode bomba en especfico, se recomienda su consulta en los documentos indicadosen los puntos 2.6 y 2.7.

2.5 Clculos en Servicios de BombeoEste documento est identificado como PDVSAMDP05P06 y presenta losprocedimientos de clculos tpicos en los servicios de bombeo.



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2.6 Caractersticas de Funcionamiento de Bombas CentrifugasEste documento est identificado como PDVSAMDP02P07 y presentainformacin sobre las caractersticas de funcionamiento hidrulico de las bombascentrifugas como base para el diseo y evaluacin de sistemas de bombeo.

2.7 Bombas de Desplazamiento PositivoEste documento est identificado como PDVSAMDP02P08 y presentadetalles adicionales sobre las bombas de desplazamiento positivo y de turbinaregenerativa.

2.8 Sellado del EjeEste documento est identificado como PDVSAMDP02P09 y presentainformacin para la seleccin preliminar del tipo de sello y sistema de sello del ejede la bomba.

2.9 Requerimientos de instalacinEste documento est identificado como PDVSAMDP02P10 y presentadetalles adicionales sobre integracin de bombas individuales, instalaciones debombas mltiples y sistemas de tuberas y accesorios asociados con la Bomba.

2.10 Accionadores de Bombas y Requerimientos de ServiciosIndustriales

Este documento est identificado como PDVSAMDP02P11 y contiene lainformacin requerida para la seleccin del tipo de accionador y el consumo deservicios industriales.

3 REFERENCIASLas referencias se indican en cada uno de los documentos tratados.

4 DEFINICIONESLas definiciones se presentan en el documento PDVSAMDP02P02PRINCIPIOS BSICOS.

5 CONSIDERACIONES DE DISEOLas consideraciones de diseo sern tratadas en cada uno de los documentos queforman parte del volumen de Bombas.

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BOMBAS

PDVSA, 1983

MDP02P02 PRINCIPIOS BASICOS

APROBADA

NOV.97 NOV.97

NOV.97 L.R.0 34 L.R.


ESPECIALISTAS


PRINCIPIOS BASICOS NOV.970

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Indice1 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 REFERENCIAS 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 ANTECEDENTES 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 DEFINICIONES 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 PROCEDIMIENTOS DE DISEO PARA SERVICIOS DE BOMBEO 66 FACTORES DE SENSIBILIDAD EN EL COSTO DE INVERSION 7. 7 OPERACIONES NOMINALES, ALTERNAS Y FUERA DE DISEO 88 CONDICIONES DE ARRANQUE 9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 FLEXIBILIDAD DE EXPANSION 9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 CAUDAL DE FLUJO 10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 PROPIEDADES DEL FLUIDO 10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 PRESION DE SUCCION 14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 CONTROL DE FLUJO DE LA BOMBA 17. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 PRESION DE DESCARGA 17. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 PRESION DIFERENCIAL Y REQUERIMIENTOS DE CABEZAL 20. . 16 TEMPERATURA Y PRESIN DE DISEO 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 SELECCION DE TIPOS DE EQUIPO 22. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 SELECCION Y ESPECIFICACION DE MATERIALES 23. . . . . . . . . . . 19 MULTIPLICIDAD Y REPUESTOS 23. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 DISEO DE INSTALACIONES DE BOMBAS 24. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 REQUERIMIENTOS DE ENERGIA 24. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 DOCUMENTACION 24. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 NOMENCLATURA 25. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .



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1 ALCANCEEn este documento se presentan los procedimientos generales para disear yespecificar servicios de bombeo para plantas de proceso con especial nfasis enaquellos servicios donde normalmente se recurre a las bombas centrfugas. Eneste documento se cubren solamente los aspectos ms rutinarios. Los detallesadicionales sobre la tecnologa de aplicacin de bombas y sobre los servicios debombeo que presentan dificultades especiales, se muestran en otros documentosde este capitulo.Los servicios con condiciones extremas merecen especial atencin de ingenieratal como estudios de casos de optimizacin, consultas con especialistas demaquinarias y uso de la informacin actualizada de los suplidores en lugar de lainformacin generalizada. Los tipos de condiciones extremas ms dignas deinvestigaciones especiales son: caudales de flujo altos, altos cabezales,requerimientos altos de energa y servicios con requerimientos potencialmentealtos de NPSH. La Figura 5 presenta una lnea de demarcacin de los rangos decabezalcapacidad que normalmente requieren de estudios especiales deingeniera.

2 REFERENCIASPrcticas de Diseo (Adems de otros Documentos de este captulo)MDP01DP01 Temperaturas de Diseo y Presin de DiseoMDP02FF01/06 Flujo de FluidosOtras ReferenciasAPI STANDARD 610 Centrifugal Pumps for Petroleum, Heavy Duty,

Chemical, and Gas Industry Service. Eighth Edition,August 1995.

Maxwell, J. B. Databook on Hydrocarbons, Aplication to ProcessEngineering.

3 ANTECEDENTESEl proceso de disear servicios de bombeo y las bombas que aplican a dichosservicios se lleva a cabo en tres etapas principales:1. Diseo de Servicios de Bombeo2. Seleccin de Bombas y Diseo de la Instalacin3. Diseo de Bombas.El diseo del servicio de bombeo se prepara como un componente del diseoglobal del proceso. Los aspectos de seleccin de equipos y aplicacin se realizanen forma compartida por ingenieros de maquinarias pertenecientes a los equipos



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de ingeniera de detalle y los ingenieros de aplicacin de la compaa suplidorade bombas seleccionada; el diseo detallado de la instalacin se realiza como unaparte de la ingeniera de detalle del proyecto. El diseo de la bomba es realizadopor los diseadores de las compaas suplidoras de bombas, quienes usannormalmente componentes prefabricados para ensamblaje.La Tabla 1 presenta un sumario de como los distintos parmetros involucrados enel diseo de servicios de bombeo son procesados a travs de todas las etapas deingeniera.

4 DEFINICIONESNormalmente

especificado por:

La Funcin del Servicio de Bombeo es un trmino quecomnmente se aplica a los requerimientos defuncionamiento y caractersticas del fluido para unservicio determinado, a diferencia de las caractersticasmecnicas y de instalacin de la bomba y del servicio.

Diseador delservicio

El Caudal de Flujo Nominal es el caudal de flujo deoperacin normal sobre la cual se basan los rangos defuncionamiento de la bomba as como las garantascorrespondientes.


La Presin de Succin Nominal es la presin desuccin para las condiciones de operacin en el punto degaranta (segn API 610).


La Presin de Succin Mxima es la presin de succinms alta a la cual la bomba es sometida durante laoperacin (segn API 610).


La Presin de Descarga Nominal es la presin dedescarga de la bomba en el punto de garanta con lacapacidad, velocidad, presin de succin y densidadabsoluta nominales (segn API 610).


La Presin de Descarga Mxima es la Mxima presinde succin posible a ser encontrada, ms la presindiferencial Mxima que la bomba es capaz de desarrollarcuando se opera a la condicin especificada develocidad, gravedad especfica, y temperatura debombeo con el impulsor suministrado (segn API 610).

Suplidor deBombas



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La Presin de Diseo es la mnima presin para la cualla bomba, su cuerpo y bridas deben ser seguras paraoperacin continua a la temperatura de diseo,considerando el agotamiento de la holgura paracorrosin estipulada.


La Presin de Trabajo Mxima Permisible para elCuerpo de la Bomba es la presin de descarga msgrande a la temperatura especificada de bombeo para lacual se ha diseado el cuerpo de la bomba. Esta presindeber ser igual o mayor que la Mxima presin dedescarga (API 610). de bombas

Suplidor

La Temperatura de Bombeo Nominal es la temperaturade operacin normal sobre la cual se basan las garantasy rangos de funcionamiento de la bomba.


La Temperatura de Diseo es la temperatura del metalpara la cual la bomba, su cuerpo, bridas, holgurasinternas y estructuras de soporte deben ser seguras enoperacin continua a la presin de diseo. Latemperatura de diseo es igual a la temperatura debombeo nominal ms un incremento para cubrir laflexibilidad operacional.

Diseador delServicio

La temperatura Mxima es la que normalmente controlay siempre se especifica. La temperatura mnima tambinse especifica cuando la temperatura ms baja del lquidoinfluye el diseo y la seleccin de material. Esto podraocurrir por debajo de 15C (60F).La Temperatura Mxima Permisible de Trabajo es lamayor temperatura del fluido para la cual el suplidor hadiseado la bomba para ser segura y operable. Estatemperatura deber ser igual o mayor a la temperatura dediseo especificada.

Suplidor deBombas

Los Requerimientos de Cabezal para un Servicio sonlos requerimientos de presin total diferencial entre laspresiones nominales de succin y descarga, convertidosa una altura equivalente de lquido bombeado, a ladensidad absoluta que corresponde a la temperatura debombeo nominal de Bombas

Suplidor



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La Capacidad de Cabezal de una Bomba es la tasa ala cual la energa puede ser aadida al fluido por labomba para producir un aumento de presin a un caudalde flujo determinado. Las unidades comunes son:kJ de energa x gc, en m de fluido bombeadokg de masa x gpie.lbf de energa x gc,en pie de fluido bombeado.lb de masa x g

Suplidor deBombas

La Potencia al Freno Nominal (kW (HP) es la potenciarequerida por la bomba a las condiciones de operacinnominales especificadas, incluyendo capacidad,presiones, temperatura, densidad absoluta y viscosidad(segn API 610).

Suplidor deBombas

El Punto de Mayor Eficiencia (PME) es el caudal flujode operacin para una velocidad dada a la cual se lograla Mxima eficiencia. Las bombas centrfugas seseleccionan para trabajar a caudales de flujo que estnentre 40 y 100% de la correspondiente al PME.

Suplidor deBombas

El Servicio de Bombeo describe los requerimientos de proceso para elevar lapresin de una corriente lquida. El servicio es efectuado por una estacin debombeo.Una Unidad de Bombeo se refiere a la bomba y sus equipos auxiliares instaladosen/o cerca de la base de la bomba: medio motriz, acoples, bases, pedestales desoporte, facilidades de autolimpieza, sistema de lubricacin, etc.Los Requerimientos de Instalacin se refieren a los sistemas de tuberas yaccesorios asociados a la bomba, los sistemas de control, facilidades deproteccin, mantenimiento instrumentacin y otros servicios auxiliares quenormalmente no estn instalados sobre la base de la bomba o que sonsuministrados por el suplidor.Una Estacin de Bombeo es un grupo de unidades de bombas instaladas en unlugar para cumplir el mismo servicio de bombeo o servicios muy relacionadosentre s, incluyendo todas las facilidades de instalacin.



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5 PROCEDIMIENTOS DE DISEO PARA SERVICIOS DEBOMBEO

Los pasos siguientes se recomiendan para el diseo de un servicio de bombeo.1. Obtener el caudal de flujo requerido por el proceso. Definir algunas

variaciones con respecto al flujo de diseo que deberan ser incluidos en eldiseo, tales como condiciones de arranque, expansin futura, flujo mximo,etc. Seleccionar el valor para el caudal de flujo nominal.

2. Convertir el caudal de flujo nominal a las condiciones de bombeo enunidades convencionales utilizadas para diseo de bombas (normalmentedm3/s (U.S. gpm).

3. Determinar las propiedades del lquido crticas para el diseo de la bomba:densidad absoluta, temperatura, viscosidad, punto de fluidez, etc. Estosvalores se requieren a las condiciones de bombeo y en algunos casos, acondiciones ambientales.

4. Calcular las condiciones de succin disponibles presin de succin nominal,presin de succin Mxima, NPSH disponible.

5. Determinar el efecto del sistema de control seleccionado sobre losrequerimientos de funcionamiento de la bomba.

6. Calcular los requerimientos de presin de descarga nominal para la bomba7. Calcular el requerimiento de presin diferencial para el servicio y convertirlo

a cabezal a la densidad absoluta correspondiente a la temperatura nominalde bombeo. (A las diferentes condiciones de flujo establecidas).

8. Determinar la presin y temperatura de diseo requeridas por la bomba y lastuberas asociadas.

9. Seleccionar el tipo de bomba y el tipo de medio motriz (Ing. de Procesos yEspecialista en Equipos Rotativos).

10. Seleccionar materiales de construccin (Especialista en Equipos Rotativosy Especialista en Materiales).

11. Determinar requerimientos de bombas de repuesto y su necesidad paraoperacin en paralelo.

12. Determinar otros requerimientos de instalacin tales como detalles desistemas de control, arranque automtico de la bomba de repuesto, etc.

13. Seleccionar el tipo de sello del eje y determinar los requerimientos paralimpieza externa o sistemas de sello (Ing. de Procesos y Especialista enequipos Rotativos).

14. Estimar los requerimientos de servicios.



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15. Documentar el diseo: clculos, estudios, texto de la especificacin dediseo, sumario aproximado de los requerimientos de servicios, etc.

Los servicios con requerimientos de cabezalcapacidad por encima de la lneagua en la Fig. 5, se deberan considerar en una forma de diseo especial con losobjetivos siguientes:1. Optimizar la multiplicidad de unidades de bombeo.2. Asegurar la compatibilidad del NPSH disponible con los requerimientos de

modelos de bombas disponibles.3. Asegurar la exactitud de los valores estimados para eficiencia,

requerimientos de potencia y especificacin del medio motriz.4. Determinar si un estilo particular de construccin debera ser especificado

para asegurar una seleccin ptima de la bomba.

6 FACTORES DE SENSIBILIDAD EN EL COSTO DE INVERSION

Los siguientes factores en el diseo de servicios de bombeo tienen una marcadainfluencia sobre el costo de la unidad de bombeo y su instalacin, estn en listadosen orden descendente de influencia.Nmero de bombas instaladas en el servicio (alineadas en paralelo)Material de cuerpoNPSH disponibleRequerimiento de cabezalCaudal de flujo por bombaPresin de diseoTemperatura de diseoSeleccin de tipo de bombaDaos o peligros causados por inflamabilidad del fluido, toxicidad yCorrosividadContenido de slidos en el lquidoRequerimientos de potenciaSeleccin del tipo de medio motrizEstos factores deberan tener una consideracin especial durante la fase dediseo del servicio para asegurar que se evita un costo de inversin innecesario.



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7 OPERACIONES NOMINALES, ALTERNAS Y FUERA DEDISEO

En adicin a las condiciones nominales de la bomba, el diseador deberaconsiderar las variaciones en los siguientes factores por las razones que seindican en cada caso:

Mnimo MximoCaudal de Flujo Se puede requerir re

circulacin por bajo flujoEl NPSH disponible serprobablemente ms bajo quepara el flujo normal. Estotiene influencia sobre eldimensionamiento del mediomotriz

Temperatura Se pueden requerirmateriales especiales conresistencia al impacto

El diseo mecnico de labomba debe ser adecuado

Densidad absoluta Influencia sobre elcabezal para el cual debeser diseada la bomba

Determinar requerimientosmximos de potencia

Viscosidad De mucha significacin enla estimacin del funcionamiento de las bombasrotatorias

Dbito en el funcionamientode las bombas centrfugas; elvalor de la viscosidad atemperatura ambiente tieneinfluencia sobre las instalaciones requeridas para elcalentamiento inicial

Punto de fluidez Normalmente no es tanimportante

Determina la necesidad defacilidades de calentamientoinicial y su diseo.

Contenido de slidos Sin importancia Afecta el diseo interno y eltipo de bomba. Igualmentetiene influencia sobre losrequerimientos de mantenimiento

Presin de succin Se necesita calcular lapresin diferencial requerida y el NPSHR

Se utiliza para determinar lapresin de diseo

Presin de descarga Podra indicar si es devalor el considerar mediomotriz con velocidadvariable

Se necesita para calcular lapresin diferencial requeriday la presin de diseo delcuerpo de la bomba.



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8 CONDICIONES DE ARRANQUELas condiciones de arranque algunas veces difieren de una forma tan significativade las condiciones nominales que afectan el funcionamiento de la unidad debombeo. Por ejemplo, algunas veces las unidades de proceso se ponen enoperacin con alimentaciones diferentes a las de diseo. Esto ocasiona que loscaudales de flujo y propiedades del fluido de varias corrientes intermedias difierande los valores de diseo. La operacin inicial, an con las alimentaciones dediseo, pueden estar fuera de control por un tiempo tan prolongado que tendrael mismo efecto sobre las condiciones del servicio de bombeo.

Cuando se prevean condiciones de operacin de arranque fuera del diseo, elDiseador debe decidir si el diseo del servicio de bombeo debe hacerse para lascondiciones nominales y las de fuera de diseo.

La experiencia ha demostrado que el diseo para condiciones de arranqueanormales generalmente es innecesario. Usualmente se pueden aplicarmecanismos para realizar las operaciones de arranque necesarias sin requeririnversiones en instalaciones adicionales. Por esta razn, el diseo para lascondiciones de arranques normalmente no se recomienda a menos que existancircunstancias muy especiales.

Un ejemplo importante de la operacin de la bomba a condiciones diferentes delas nominales es el uso de bombas de hidrocarburos para circulacin de aguaantes de la operacin inicial del proceso. El agua se circula para lavar losrecipientes y sistemas de tuberas y para probar las bombas mecnicamente. Yaque el agua tiene una densidad absoluta mucho mayor que la de casi todos loshidrocarburos, los requerimientos de potencia de la bomba con agua pueden sermayores que la capacidad del medio motriz de que se dispone. Esto requiere desumo cuidado al planificar y supervisar la operacin con agua, pero la experienciano justifica diseos especiales o inversiones adicionales para tal fin.

9 FLEXIBILIDAD DE EXPANSION

La planificacin a largo plazo y la estrategia de inversin en instalaciones paramanufactura, ocasionalmente justifica la inversin previa en equipo inicial deplanta para permitir una expansin futura en capacidad a un costo bajo. Losservicios de bombeo, en conjunto con otros equipos de la planta, pueden serdiseados inicialmente para el grado de flexibilidad de expansin deseada. Laforma ms simple de prepararse para un futuro aumento en el caudal de flujo esel de especificar simplemente aquel espacio que se estipular en el diagrama deplanta inicial para una bomba adicional que opere en paralelo con la bombaoriginal.



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Una mejor manera, en muchos casos, consiste en especificar los datos de laoperacin futura, en conjunto con las condiciones nominales iniciales, yespecificar que la bomba y sus facilidades de instalacin sean preespecificadasdesde el punto de vista de ingeniera para la expansin futura de la planta. En estecaso la lnea de succin debera ser dimensionada para el caudal de flujo futuroy se debera tener cuidado al especificar el cabezal neto de succin positivadisponible (NPSHD) para el caudal de flujo.

10 CAUDAL DE FLUJOEl caudal de flujo volumtrico, Q, (a la temperatura de bombeo) puede sercalculado a partir del Flujo Msico o Flujo Volumtrico a condiciones estndarsegn se indica en MDP02P06.Los caudales de flujo por debajo de 6.3 dm3/s (100 gpm) con cabezales sobre los107 m (350 pie) y por debajo de 3.2 dm3/s (50 gpm) con cabezales bajo los 107m (350 pie) estn generalmente por debajo de los caudales de flujo ptimos parabombas centrfugas y requieren especial cuidado en el diseo del servicio, verMDP02P03.

11 PROPIEDADES DEL FLUIDOFuentes de Informacin

Las propiedades del fluido podran ser obtenidas del Maxwell Databook onHydrocarbons o a travs del uso de Paquetes de Simulacin de Procesos. Otrasfuentes de informacin podran ser usadas cuando sean validadas en formaadecuada.

Temperatura del Fluido

La temperatura del fluido afecta los siguientes aspectos del diseo de la bomba:

1. Estilo de construccin de la bomba2. Materiales3. Necesidad de agua de enfriamiento4. Niveles de presin adecuados de las bridas estndar.

Si las propiedades del fluido, tales como la densidad absoluta y la viscosidad,difieren significativamente a la temperatura nominal de operacin y a latemperatura ambiente, y si se requiere el arranque bajo las condiciones detemperatura ambiente, entonces el rango de temperatura ambiente convenientea ser utilizado se debe especificar.



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Presin de Vapor del Fluido

El fluido que viene del rehervidor de una torre o del tambor de destilado del topenormalmente estar en su punto de ebullicin, y en tales casos la presin en esterecipiente al nivel del lquido se puede utilizar como la presin de vapor del lquido. Cuando este no es el caso, la presin de vapor del fluido debe ser determinadamediante los grficos de presin de vapor o fugacidad.

Densidad Absoluta

La densidad absoluta del fluido afecta los siguientes aspectos del diseo de labomba.

1. Los requerimientos de cabezal para producir una presin diferencial dada.2. La capacidad de presin diferencial de los tipos de bombas con capacidad

de cabezal limitado, tales como las bombas centrfugas.3. El flujo msico para un caudal de flujo volumtrico dado.4. Requerimientos de potencia.

La densidad absoluta debera ser especificada a la temperatura nominal debombeo. Los valores se pueden obtenerse a 15C (60F) y luego aplicarle losfactores de correccin apropiados para la temperatura real.

ViscosidadLa viscosidad del fluido afecta los siguientes aspectos del diseo de la bomba:1. Seleccin del tipo de bomba2. Eficiencia y caractersticas de cabezalcapacidad3. Necesidad para facilidades de calentamiento inicial y calentamiento del

cuerpo de la bomba.

El impacto de la viscosidad en la seleccin de las bombas centrfugas esesquematizado tanto en MDP02P05 como en MDP02P08correspondiente a la seleccin de bombas de desplazamiento positivo. El efectoespecfico de viscosidad en el funcionamiento de la bomba centrfuga se presentaen MDP02P07. La viscosidad debera ser especificada si su valor excede de5 mm2/s (50 SSU, 5 cSt) a la temperatura nominal de bombeo.Las relaciones de viscosidad y unidades que se usan comnmente en el diseode plantas de proceso son las siguientes:



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Viscosidad UnidadesMtricas

UnidadesInglesas

Smbolo Calculadomediante:

Absoluta Pa.s gr/cm.s =Poise (P) =

100 centipoise(cP)

Cinemtica mm2/s cm2/s =Stoke (St) =100cSt.

100 centistoke

Ec.(1)

SayboltUniversal

s SSU Por debajo de 250SSU, ver lasconversiones enMaxwell Databookon hydrocarbons.Por encima de 250SSU, SSU = (cSt) x4.62

F2 106 62.428

Una variedad de diferentes viscosmetros industriales se usan en el mundo,incluyendo Saybolt Thermo, Saybolt Universal, Saybolt Furol, Redwood Standardy viscosmetros Engler. Las curvas de conversin para estas mediciones sepueden encontrar en el Maxwell Databook on Hydrocarbons.

Punto de FluidezEl punto de fluidez tiene influencia sobre la necesidad de facilidad desdecalentamiento inicial para la bomba. Esta temperatura debera ser especificada sies ms alta que la mnima temperatura ambiente del lugar.

CorrosividadLa corrosividad del fluido afecta los siguientes aspectos del diseo de bombas:

1. Materiales de construccin y tolerancias para corrosin seleccionadas

2. Necesidad de un lquido externo de lavado para mantener el lquido corrosivofuera del alcance del sello del eje.

3. Diseo del cuerpo de la bomba cuando se requiere de materiales costosos.La mayora de las corrientes de refinera contienen compuestos de azufrecorrosivos, y muchos productos qumicos utilizados en refinacin de petrleo soncorrosivos. nicamente los productos destilados terminados se pueden clasificarnormalmente como no corrosivos.



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La identificacin y concentracin de sustancias corrosivas no comunes en el fluidodeben ser sealadas en las Especificaciones de Diseo. Ejemplos comunes sonSO2 lquido, 45% H2SO4, solucin custica de 15B, fenol, H2S, cloruros, etc.Si se conoce informacin adicional sobre sustancias corrosivas y materialesadecuados provenientes de experiencias previas de planta o pruebas delaboratorio, esta debera ser incluida en la Especificacin de Diseo.

Contenido de Slidos

El contenido de slidos en la corriente de lquido afecta los siguientes aspectos deldiseo de la bomba:

1. Caractersticas del fluido (Newtoniano, noNewtoniano, etc.), as como losrequerimientos de presin diferencial.

2. Diseos para resistencia a la erosin3. Dimensiones del canal de flujo, tipo de impulsor4. Velocidad perifrica del impulsor5. Caractersticas de diseo para desintegrar las partculas grandes, tales

como el diseo del tipo Desintegrador de Coque6. Diseo del sello al eje.Los slidos ms comunes encontrados en las corrientes de refinera son laspartculas de coque en tubos rehervidores (o calderas) y en los fondos delfraccionador primario de craqueadores con vapor, sistemas de enfriamientodirecto de craqueadores con vapor y torres lavadoras de unidades decoquificacin, y partculas de catalizador en servicios de aceite lodos o en lasunidades de craqueo cataltico.En los servicios con slidos, las bombas deberan ser protegidas de las partculasgrandes tales como aglomerados de coque mediante filtros permanentes en lasuccin de la bomba y/o con mecanismos tales como filtros de coque en el fondode los destiladores de vaco.Las Especificaciones de Diseo deben sealar el tipo, distribucin de tamao departculas, densidad y concentracin de los slidos en la corriente de lquido quellega a la bomba. El porcentaje en peso se usa normalmente como la forma msconveniente de expresar la concentracin de slidos en las Especificaciones deDiseo. A partir de esta y de los valores de densidad, el Diseador de la bombapuede calcular la concentracin en volumen.



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Si se conoce que ciertos tipos de construccin de bombas, tales como el tipo dedesintegrador de coque o del tipo de lodo (de suspensin), son satisfactoriossegn experiencia previa de planta, stas deberan ser especificadas.El carcter abrasivo de los slidos en la suspensin es extremadamenteimportante para el diseo de la bomba y para los requerimientos demantenimiento. La mejor forma de describir la abrasividad es especificando losdatos de dureza del slido. Con frecuencia, se utilizan dos escalas en ingenierade suspensiones, las cuales son la escala de dureza de Moh y el nmero deKnoop. Si la fractura de los slidos es daina para el proceso, como ocurre enalgunas aplicaciones de semislidos, esto se debera indicar.Una suspensin se define arbitrariamente como aquella mezcla donde hay msde un 1% en peso de slidos en un lquido. La construccin de bombasconvencionales de proceso normalmente es adecuada para concentraciones deslidos hasta un 2% en peso, y cuando los slidos son menores de 100micrmetros (= micrones) en tamao. Las bombas de etapas mltiples nodeberan usarse en concentraciones de slidos mayores de 1%; un diseopreferible es el de dos bombas en serie, tal vez, con un medio motriz comn.

Caractersticas del FlujoLa gran mayora de los lquidos en las refineras y plantas de procesos qumicostienen caractersticas de flujo que permiten denominarlos Newtonianos, lo cualsignifica que la tasa de esfuerzo (flujo) es linealmente proporcional al esfuerzo decorte (fuerza que causa el flujo). Debido a que la tasa de esfuerzo y el esfuerzode corte son proporcionales, su relacin, que se denomina viscosidad absoluta(Pa.s (centipoises)) es constante. As, la viscosidad absoluta de los fluidosNewtonianos permanece constante frente a cambios en el caudal de flujo.Algunas suspensiones y otros lquidos que se manejan en las industrias qumicas,de plstico, de alimentos, de procesamiento de papel y minera tienencaractersticas de flujo que no varan linealmente con el caudal de flujo y sedenominan noNewtonianos. Las cadas de presin en las tuberas de succiny descarga no pueden ser calculadas por los mtodos normales cuando semanejan suspensiones noNewtonianas. El tamao de la lnea debe asegurarque la velocidad de transporte crtica de la suspensin se alcance. Los datos conlos cuales se realiza el diseo deben provenir de pruebas, experiencias, o fuentesde literatura calificadas.

12 PRESION DE SUCCIONNivel de Referencia de la BombaLa presin de succin normal se calcula y se especifica para un nivel de referenciaarbitrario de 600 mm (2 pie) sobre el nivel de referencia del piso. Este nivel es



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tpico de la lnea central del impulsor en los tipos de bombas comnmenteutilizados bombas de proceso horizontales de una etapa y de capacidad media(15 a 65 dm3/s (200 a 1000 gpm)). La elevacin de la lnea central de la bombaseleccionada realmente para el servicio normalmente diferir algo de los 600 mm(2 pie) arbitrarios, dependiendo de la altura de la base de la bomba escogida, tipode bomba, tamao y orientacin. La diferencia entre el nivel de referenciaarbitrario y el nivel de referencia real es muy pequea para tener algn significadoen la determinacin de los requerimientos de cabezal en la mayora de losservicios, pero es un factor de suma importancia en el establecimiento del NPSHde que se dispone realmente para la bomba instalada, y debe verificarse porconsiguiente cuando se seleccione la bomba y se realice el diseo de la base.

Una verificacin de la elevacin de la lnea central real de la bomba contra el nivelde referencia de 600 mm (2 pie), es especialmente necesaria para bombas de altacapacidad las cuales sern fsicamente grandes y podran tener sus lneascentrales ms de 600 mm (2 pie) por encima del piso, y para bombas verticalesque podran tener sus bridas de succin muy cercanas al piso.

Seleccionar y especificar el nivel de referencia que requiere de especial atencinen casos de:

1. Bombas alineadas a ser localizadas en sistemas de bombeo elevados, envez de al nivel del piso.

2. Bombas de agua de pozo profundo y bombas de agua de enfriamiento queestn localizadas con respecto al nivel de la superficie del agua, en vez deal nivel del piso.

El nivel de referencia convencional de 600 mm (2 pie) debera ser usado tambinpara bombas de proceso verticales de mltiples etapas, aunque el impulsor de laprimera etapa est localizado por debajo de este nivel y el NPSHD a dicho nivelser mayor que al nivel de 600 m (2 pie). El suplidor de la bomba puede hacer laconversin necesaria, utilizando la localizacin real de la brida de succin de labomba y de la longitud de la bomba seleccionada.

La Especificacin de Diseo debera establecer a que nivel de referencia de labomba han sido calculados tanto la presin de succin especificada como elNPSH disponible, normalmente 600 mm (2 pie) sobre el piso.El API 610 especifica que los suplidores de las bombas establecen susrequerimientos de NPSH para bombas horizontales como aquel requerido en lalnea central del eje y para bombas verticales como aquel requerido en la lneacentral de la brida de entrada.



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Nivel del Tambor de SuccinEl nivel de lquido en el envase de succin que se utiliza para clculos de NPSHdebera ser el nivel mnimo operable. Para recipientes verticales con cabezalesconvexos, se asume normalmente que est en la lnea tangente del fondo delrecipiente. Para alcanzar los requerimientos de NPSH de las bombas centrfugascomerciales un diseo econmico normalmente coloca la lnea tangente del fondode los recipientes de succin que contienen fluidos en su punto de burbuja,aproximadamente, 4500 mm (15 pie) sobre el piso. Las unidades de proceso conuna capacidad muy grande podran requerir elevaciones de recipientes ms altosdebido a los requerimientos mayores de NPSH para las bombas de altos caudalesde flujo. Se requiere de estudios de casos individuales para determinar laelevacin ptima del recipiente. La Figura 5. indica los servicios que normalmenteameritan un estudio individual.

Presin de Succin SubAtmosfricaCon la excepcin de las bombas que succionan de equipos de vaco, la presinde succin de las bombas no debera ser diseada para estar muy por debajo dela presin atmosfrica. A presiones reducidas la filtracin de aire al interior de lalnea y/o la vaporizacin de gases disueltos podran causar problemas. La presinde succin mnima recomendada es de 83 kPa absolutos (12 psia). Esto esaplicable para casos tales como el de succionar desde tanques que tienen lneasde succin muy largas.

Clculo de la Presin Normal de SuccinEl clculo de la presin normal de succin se realiza por los mtodos presentadosen el capitulo de Flujo de Fluidos de este Manual. Cuando se requieren filtrospermanentes en la succin, una cada de presin 7 kPa (1 psi) debera serconsiderada para el filtro.Para los servicios donde las lneas de succin son muy largas, o si el margen deNPSH disponible por sobre los requerimientos de la bomba se sabe que sonpequeos, un estimado exacto de la cada de presin en la tubera de succin esnecesario. Los estimados de longitudes equivalentes deberan basarse en eldiagrama de planta real y en una aproximacin bastante buena de la ruta real dela lnea.

Presin Mxima de SuccinEste valor se obtiene sumando la presin de ajuste de la vlvula de seguridad (siexiste alguna) del recipiente desde el cual succiona la bomba, la cada de presindesde la vlvula de seguridad al punto donde se mantiene el nivel de lquido y elmximo cabezal esttico de lquido en la succin. Al calcular el cabezal esttico,utilizar el alto nivel de lquido de diseo para el recipiente.



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La cada de presin por friccin en la lnea de succin no se considera en esteclculo debido a que se asume que la condicin de Mxima succin ocurre cuandoel flujo a travs de la bomba es cero, con la vlvula en la descarga cerrada.NPSHVer MDP02P04.

13 CONTROL DE FLUJO DE LA BOMBAEl caudal de flujo de la gran mayora de las bombas centrfugas se controla conuna vlvula de control en la lnea de descarga. El caudal de flujo de muchasbombas de desplazamiento positivo se controla reciclando una porcin del flujo dedescarga a la succin de la bomba, con una vlvula de control en la lnea de reciclo.Las vlvulas de control pueden ser posicionadas por seales de nivel, presin,flujo o controladores de temperatura para cumplir con los requerimientos deproceso.Para bombas centrfugas, la Vlvula de control impone una cantidad variable decada de presin sobre los requerimientos naturales de presin del sistema. Unaumento de la cantidad de cada de presin a travs de la vlvula de controlincrementa la presin de descarga de la bomba, su generacin de cabezal yreduce el caudal de flujo. Una disminucin en la cada de presin a travs de laVlvula de control tienen el efecto opuesto. Cuando la Vlvula de control estcompletamente abierta, el flujo no est bajo control, sino que est determinado porla interaccin natural de la caracterstica de funcionamiento de la bomba con laresistencia caracterstica del sistema. La funcin de la Vlvula de control se ilustraen la Figura 6.Igualmente, pueden usarse motores de velocidad variable para controlar el flujode una bomba centrfuga. Este tpico se cubre en MDP02P07.

14 PRESION DE DESCARGAFactores que Contribuyen a los Requerimientos de Presin de DescargaLa presin de descarga requerida es el resultado de la suma de los requerimientosde presin de tres tipos diferentes:1. Esttico, independiente del caudal de flujoa. Presin de operacin en el punto donde se controla la presin (normalmente

un recipiente) a la cual la bomba est descargando su flujo, o presinatmosfrica en el caso de tanques de almacenamiento atmosfrico.

b. La diferencia de elevacin entre el nivel de referencia de la bomba y el nivelde lquido del recipiente de descarga (mximo) que suma el cabezal estticoa los requerimientos de cabezal de descarga. Se debe considerar la Mxima



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altura de lquido en el recipiente de descarga para obtener el mximo cabezalde elevacin requerido.

2. Cintica, dependiente del caudal de flujoa. La cada de presin a travs de equipos de procesos en el circuito de

descarga tales como intercambiadores de calor, reactores, filtros, hornos,etc.

b. Boquillas de inyeccin, algunas veces con cadas de presin altas paraatomizacin, y algunas veces expuestas a ensuciamiento.

c. Orificios para medicin de flujo.d. Resistencia en sistemas de tuberas, incluyendo codos, conexiones en T,

bridas, vlvulas de compuerta y de retencin.3. Variable, modulada de acuerdo a los requerimientos de control del

procesoa. Vlvula de control

Para todos los factores que dependen del caudal de flujo, es necesariocalcular la cada de presin para el mximo caudal de flujo deseado. Un valoraproximado de ella se obtiene mediante la siguiente expresin:

Pmax Pnormal x tasa mximatasa normal 2

Clculo de Cadas de Presin en Tuberas y Vlvulas de Control

Las cadas de presin en la tubera de descarga (y succin) podra ser calculadapor los mtodos del capitulo de Flujo de Fluidos de este Manual.Se debera tener especial cuidado al calcular la cada de presin para serviciosde bombeo que succionan de tanques de almacenaje ya que podran existir lneasmuy largas y muchos codos en el sistema. Como una base para el Clculo, sedebera usar el diagrama de planta previsto para el sistema de tuberas y sedeberan sealar las bases consideradas en las Especificaciones de Diseo.La cada de presin a travs de las Vlvulas de control puede asignarse de lasiguiente manera:A veces est automticamente asignada, cuando estn en una lnea entre dosrecipientes de succin y descarga que tienen presin controlada.Cuando se encuentra a la descarga de una bomba que enva liquido a travs deuna serie de equipos intermedios hasta un punto de presin controlada, la cadade presin de la vlvula de control puede fijarse en un 20% de las perdidas totales



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de presin por friccin del circuito mas una cantidad adicional de acuerdo a ladiferencia de presin esttica (DPE) del circuito (10% de DPE para DPE< 1400kPa, 140 kPa para DPE entre 1400 y 2800 kPa y 5% de DPE para DPE>2800 kPa).Estas reglas deben usarse con cuidado pues pueden resultar en valores muy altoo muy bajos dependiendo del sistema, en estos casos debe privar el criterioIngenieril y la experiencia para asignar la cada de presin. Para informacinadicional refirase a la Seccin 12Instrumentacin del Manual de Diseo deProcesos. Practicas de Diseo versin de 1986.

Presin de Descarga MximaEsta presin se utiliza para determinar la presin de diseo y es la suma de lapresin de succin Mxima y la presin diferencial Mxima.La Mxima presin diferencial para las bombas centrfugas normalmente ocurrena flujo cero (Shut Off) y se asume que es 120% del diferencial nominal (VerMDP02P07) basado en la Mxima densidad absoluta prevista para el fluido.Si se encuentra que el diferencial mximo es mayor de 120% del diferencialnominal (lo cual es particularmente predominante en bombas de mltiples etapasy de altos caudales de flujo) para la bomba seleccionada, entonces las presionesMximas de descarga y de diseo deberan ser incrementadas de acuerdo a esto.Esto tiende a ocurrir con bombas de caudal alto de flujo debido a las caractersticasde impulsores de alta velocidad especfica que se utilizan. Por el contrario, lasbombas se pueden especificar para tener una presin de disparo a algn nivelmenor que 120% del diferencial de modo que se pueda bajar la presin nominalde diseo de las lneas y los intercambiadores de una clasificacin a otra. Estono debera hacerse a menos que se obtenga algn crdito por el hecho de reducirla presin nominal de diseo de las lneas y equipos. No se debe especificarmenos de 110% del diferencial, ya que esto promueve el uso de una curvacaracterstica de operacin de la bomba tan plana que hace que sufuncionamiento sea inestable.La Mxima presin de descarga de una bomba de desplazamiento positivo estdeterminada por el ajuste de la Vlvula de seguridad de la descarga. VerMDP02P08 para los detalles.



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Caractersticas de los Requerimientos de Presin del SistemaCuando se disea un nuevo servicio de bombeo o se estudia el comportamientode un servicio existente, una ayuda importante para comprender losrequerimientos de control de flujo es el de describir en forma grfica la relacinentre la curva caracterstica de los requerimientos de presin del sistema y la curvacaracterstica de funcionamiento de la bomba. En el caso de nuevos diseos, lacurva de la bomba centrfuga se puede estimar utilizando el punto decapacidadcabezal nominal y la forma de la curva promedio que se muestra enel apndice del MDP02P07. Los requerimientos de presin del sistemapueden graficarse con los valores de presiones de descarga calculados para flujonominal, flujo cero y algunos flujos adicionales tales como 0.5, 0.8, 1.2 y 1.5 delvalor nominal.Este grfico puede usarse para mostrar como una velocidad de motor de la bombavariable podra utilizarse para control, cuanto cabezal se consume a travs de laVlvula de control que sucede con la Vlvula de control cuando estcompletamente abierta, cuanto incremento en el flujo se podra lograr al operaruna segunda bomba idntica en paralelo, etc.

15 PRESION DIFERENCIAL Y REQUERIMIENTOS DE CABEZALClculosPara los clculos de cabezal a partir de la presin diferencial ver MDP02P06.Use las presiones nominales de succin y descarga para el Clculo de presindiferencial y del cabezal.No es necesario reportar el cabezal en las Especificaciones de Diseo, ya que losvalores necesarios para calcularlo, diferencial de presin y densidad absoluta, seespecifican separadamente.Se debe tomar precaucin para presentar el requerimiento de cabezal de la bombay el NPSH disponible, ambos en trminos del lquido bombeado, a las condicionesde bombeo, y no en trminos de agua fra.

16 TEMPERATURA Y PRESIN DE DISEOTemperatura de DiseoEl documento MDP01PD01 de este manual presenta el procedimiento generalpara determinar todas las temperaturas de diseo de los equipos. La temperaturade diseo para las bombas normalmente es especificada con un margen de 28C(50F) por encima de la temperatura nominal de bombeo. Para bombas queoperan por debajo de 15C (60F), como las bombas criognicas, es necesarioespecificar una temperatura mnima de diseo, basada en las caractersticas delservicio particular.



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Presin de DiseoLa presin de diseo de una bomba se calcula agregando la presin mxima desuccin a la diferencia Mxima de presin operando a temperatura nominal debombeo con la densidad absoluta a condiciones nominales. La diferencia Mximade presin para bombas centrfugas se define como el 120% de la diferencianominal de presin para propsitos de Especificaciones de Diseo. Si la bombaseleccionada finalmente tiene una capacidad de diferencia Mxima de presinmayor que el 120% del valor nominal, entonces el valor de la presin de diseodel cuerpo se debe aumentar apropiadamente. Si la densidad absoluta del lquidoest sujeta a cambio, se debe usar la densidad absoluta Mxima prevista paracomputar la presin diferencial a flujo cero (Shut off).Las bombas centrfugas accionadas por turbinas de vapor se pueden operarcontinuamente hasta 105% de la velocidad nominal dentro del rango normal de lavelocidad de sus reguladores. Por lo tanto, la bomba es capaz de desarrollar(105%) 2 110% del cabezal nominal de desconexin. Esto se debe tomar encuenta al establecer la presin de diseo de las bombas centrfugas accionadaspor turbinas de vapor.

Clasificacin de BridasLas clasificaciones de temperatura y presin de diseo determinadasanteriormente suministran al suplidor de las bombas y al Diseador del sistemade tubera la base para la seleccin de clasificacin de brida. El suplidor de labomba usualmente selecciona la misma clasificacin para la brida de succincomo para la de descarga. Sin embargo, en el caso de bombas con alto diferencialde presin como las bombas de alimentacin a calderas, a veces se usa unaclasificacin inferior para la brida de succin. Esta debera satisfacernaturalmente la presin Mxima de succin. La clasificacin presin temperaturade la brida de succin debe ser compatible con la de la tubera de succin tal comose define en el documento MDP01PD01; es decir, en ningn caso debe sermenor que 3/4 de la presin de descarga Mxima de la bomba a la temperaturanormal de bombeo.



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17 SELECCION DE TIPOS DE EQUIPOSeleccin del Tipo de BombaEl tipo de bomba se especifica normalmente en las Especificaciones de Diseo.La seleccin del mejor tipo de construccin para cumplir con unos requerimientosdados de servicio normalmente se efecta en la etapa de ingeniera de detalle delproyecto, basado en cualquier gua incluida en las Especificaciones de Diseo.Las Figuras 1 y 2 presentan al Diseador una indicacin de los tipos de bombascentrfugas que se aplican a varios requerimientos de cabezal y capacidad. Sicomo resultado de una investigacin se ha determinado que un tipo especial deconstruccin o algunas caractersticas de diseo son las mejores para el servicio,se deben especificar estos detalles. Si se desea la construccin de bombas enlnea donde sea econmico y beneficioso para la distribucin de la planta, o si noes deseado especficamente, se debe especificar la posicin deseada.Las siguientes guas se presentan para ayudar a decidir cuan especficas sedeben hacer las especificaciones de diseo de acuerdo al tipo de bomba y al tipode construccin.

Las especificacionesde diseo siempredeben indicar el tipode bomba a este nivel

Las especificacionesde diseo incluirncon frecuencia esterequerimiento

Las especificacionesde diseo en ocasiones incluirn detallestan especficos comostos

Centrfuga Orientacin verticalTipo de suspensinCaractersticas del triturador de coque

Tipo de alta velocidadTipo carga de estoperaAnillos de desgaste confacilidades para lavado

Tipo rotor cilndricoRotativa Soporte externo cons

tante con camisa decalentamiento

Tipo tornillo Tipoengranaje

ReciprocanteAccionador de mquinade vapor Accionador demotor

Tipo pistn Tipo mboloCaja de estopera devstago especial simple,doble, triple

Dosificadora Diseo de control de flujo Tipo diafragma.

El documento MDP02P05 presenta informacin ms extensa en la seleccindel tipo de bomba.

Seleccin del Tipo de Medio MotrizVer MDP02P11.



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18 SELECCION Y ESPECIFICACION DE MATERIALESProcedimientosEl mtodo normal de seleccionar y especificar materiales de construccin parabombas es usar los Hydraulic Institute Standards para la seleccin de materialesy el sistema de cdigo de API 610 para reportar los requerimientos en lasespecificaciones de diseo.Si el API 610 no tiene un cdigo que incluya los materiales deseados, estos debenser especificados individualmente.El uso del trmino materiales estndar del suplidor debe ser evitado ya queparece permitir el uso de materiales estndar en servicios que podra ser muybien difciles y noestndar.

19 MULTIPLICIDAD Y REPUESTOSConsideraciones para Decidir sobre RepuestosLa Tabla 2 presenta un sumario de las consideraciones utilizadas para decidir sise necesitan bombas de repuesto y de que manera es necesario instalarlas.Las preferencias y polticas del cliente en cuanto a repuestos debern serrespetadas.Donde el diseo de servicio ptimo requiere dos o ms bombas que operennormalmente en paralelo, se debe estipular una bomba de repuesto cuando losrequerimientos de mantenimiento por s solos dictan la necesidad de la misma.Si el servicio de bombeo debe continuar operando durante una falla del suministrodel servicio al accionador primario, entonces se debe tener unidades de repuestosuficientes para cubrir adecuadamente la falla del suministro del servicio. Elnmero total de unidades en paralelo puede a veces ser minimizado dividiendo lostipos de accionador de las bombas de operacin.

Repuestos ComunesLas bombas centrfugas de proceso han sido lo suficientemente confiables comopara que una dotacin de repuesto de 100% que es una bomba completa derepuesto por cada bomba en operacin no ser necesaria en la mayor parte delos servicios en la mayora de las plantas de proceso. Se obtiene una continuidadde servicio adecuada usando una sola bomba como repuesto para dos o ms enservicio. El uso de bombas de repuesto comunes se limita por la proximidad delos servicios a ser comunitarios y la compatibilidad de las condiciones de susservicios. Se deben comparar las siguientes condiciones de servicio:1. El punto de capacidad de cabezal requerido de cada servicio debe estar

dentro del rango de trabajo del repuesto comn.



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2. La temperatura normal no debe diferir ms de 85C (150F).3. Presin de succin no debe diferir ms de 345 kPa (50 psi).4. El NPSH disponible para la bomba de repuesto comn debe ser mayor que

los requerimientos de cada servicio.5. Si un servicio de alto flujo usa un repuesto en comn con un servicio de bajo

flujo, el repuesto comn se debe disear para el flujo alto y cuando operacomo repuesto para el servicio de bajo flujo, puede necesitar un reciclo deflujo bajo para evitar cavitacin y sobrecalentamiento.

6. La presin y la temperatura de diseo y las clasificaciones resultantes de labrida para el repuesto comn deben ser adecuados para ambos servicios.

7. Si un servicio de cabezal alto usa un repuesto en comn con un servicio decabezal bajo, el repuesto comn debe ser diseado para el cabezal alto y sedebe tomar una cada de presin grande a travs de la Vlvula de control.

8. El diseo del sello del eje debe ser adecuado para ambos servicios.No se deberan usar repuestos comunes en los siguientes casos:1. Donde uno de los lquidos de servicio contiene agua y el otro cido como el

reflujo (cido) del depropanizador y el reflujo (acuoso) del separador deC3/C4. Las posibilidades de que los dos flujos se mezclen en los tubosdistribuidores en la succin y la descarga causando una corrosin severa sondemasiado grandes.

2. Servicio donde se requiere un flujo continuo del fluido pero se esperan altosrequerimientos de mantenimiento de la bomba, tales como en los serviciosde suspensin en plantas de craqueo cataltico y en coquificadores.

20 DISEO DE INSTALACIONES DE BOMBASVer MDP02P10.

SELLOS PARA EL EJEVer MDP02P09.

21 REQUERIMIENTOS DE ENERGIAPara los clculos de requerimientos de energa de las bombas ver MDP02P06.

22 DOCUMENTACIONLa Tabla 1 presenta una lista de los datos que se deben reportar en lasEspecificaciones de Diseo, y una lista de los Clculos adicionales quenormalmente son realizados por el Diseador del servicio pero que no se reportanen las Especificaciones de Diseo.



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23 NOMENCLATURA

NOMENCLATURAU N I D A D E S

Smbolo Parmetro Sistemamtrico

Sistemaingls

A rea mm2 pulg2PF Potencia al freno kW HPCP Calor especfico a presin constante KJ/kgK BTU/lb.RE Eficiencia adimensional DecimalEO Eficiencia global, incluyendo las

prdidas hidrulicas y mecnicas

Fi Factores que dependen de lasunidades usadas (Ver lista al final)

g Aceleracin de gravedad m/s2 pie/s2gc Constante dimensional 103 kg/s2 kPa.m 32.17lb.pie/lbf.s2H Diferencia neta de cabezal m de lquido

bombeadopie de lq.bombeado

HS Diferencia en el cabezal esttico entrelas dos elevaciones

m pie

ESMP Altura de succin Mxima permisible kPa de vaco pulg de HgNPSH Cabezal neto de succin positiva m de vaco pieN Velocidad rotativa de la bomba rev./s rpmNS Velocidad especfica del impulsor rev./s rpmP Potencia kW HPP Presin kPa man. psigPV Presin de vapor kPa abs. psiap Diferencial de presin, incremento de

presinkPa psi

Q Caudal de flujo volumtrico dm3/s U.S.gpmQs Caudal de flujo volumtrico a

condiciones estndardm3 15C,101.325 kPa

U.S.gpm 60F, y 1atm

Sss Velocidad especfica a la succin rev./s rpmSSU Viscosidad Saybolt Universal segundos segundosT Elevacin de temperatura C FW Flujo msico de lquido kg/s lb/h Factor de expansin trmica adimensional Viscosidad absoluta Pa.s cP Viscosidad cinemtica mm2/s cSt



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NOMENCLATURAU N I D A D E S

Smbolo Sistemaingls

Sistemamtrico

Parmetro

c Densidad kg/m3 lb/pie3d Coeficiente de cavitacin adimensional adimensional

Subndicesa Permisiblec A condiciones de operacinD Disponible (en el sistema)min Mnimo (permisible continuo)max Mximo (permisible continuo)PME Punto de mayor eficienciao Global, al caudal de flujo de operacinR Requeridos A condiciones estndar (15C, 101,325 kPa (60F y 1 atm))1 Aguas arriba; succin2 Aguas abajo; descarga

Factores que dependen de las unidades usadasEn unidades

mtricasEn unidades

inglesas

F1 = Ec. (1) MDP02P06 103 0.1247F2 = Ec. (1) MDP02P02 106 62.428F3 = Ec. (4) MDP02P06, Ec. (5),(6) (8) y (10),

Ec. (1) MDP02P041 144

F4 = Ec. (12) MDP02P06 1 1.98x106F5 = Ec. (13) MDP02P06 1x103 246873.0F6 = Ec. (14) MDP02P06, Ec. (1)

MDP02P08, Ec. (1) y Ec. (2)MDP02P11

1000 1714

F7 = Ec. (2) y (4) MDP02P04, Ec. (1)MDP02P07

1.63 1

F8 = Ec. (3) MDP02P04 1 70.726F9 = Ec. (3) MDP02P04 101 29.9F10 = Ec. (1) Subs. H 85 649F11 = Ec. (2) Subs. H 102 778



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TABLA 1. SECUENCIA DE DESARROLLO PARA DATOS DE SERVICIO DE BOMBEO.

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PDVSA MDP02P02

Pgina 28


TABLA 2. CONSIDERACIONES PARA DECIDIR SOBRE REPUESTOS DE BOMBAS.

LA IN

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EN

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SULT

A ID

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PDVSA MDP02P02

Pgina 29


Fig 1. RANGO DE APLICACION DE VARIOS MODELOS DE BOMBAS CENTRIFUGASVELOCIDADES DE MOTOR DE 60 HZ.

CLAVE:A. HORIZONTAL, UNA ETAPA 30 rps (1750 rmp) A. VERTICAL, MULTIETAPA 60 rps (3550 rpm)B. HORIZONTAL, UNA ETAPA 60 rps (3550 rpm) B. EN LINEAC. HORIZONTAL, DOS ETAPAS 60 rps (3550 rpm) C. ALTA VELOCIDAD EXPERIENCIA EXTENSAD. HORIZONTAL, MULTIETAPAS ETAPAS 60 rps (3550 rpm) D. ALTA VELOCIDAD EXPERIENCIA LIMITADA Y

SELECCION DE MODELO

NOTAS:1. LA SELECCION ENTRE BOMBAS CENTRIFUGAS CON RECICLO Y OTROS TIPOS DE BOMBAS REQUIERE UN

ESTUDIO INDIVIDUAL.2. EL CAUDAL DE FLUJO EN ESTA REGION REQUIERE MODELOS DE BOMBAS ESPECIALMENTE ELABORADOS.



PDVSA MDP02P02

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Fig 2. RANGO DE APLICACION DE VARIOS MODELOS DE BOMBAS CENTRIFUGASVELOCIDADES DE MOTOR DE 60 HZ.

CLAVE:A. HORIZONTAL, UNA ETAPA 25 rps (1450 rmp) E. VERTICAL, MULTIETAPA 50 rps (2950 rpm)B. HORIZONTAL, UNA ETAPA 50 rps (2950 rpm) F. EN LINEAC. HORIZONTAL, DOS ETAPAS 50 rps (2950 rpm) G. ALTA VELOCIDAD EXPERIENCIA EXTENSAD. HORIZONTAL, MULTIETAPAS ETAPAS 50 rps (2950 rpm) H. ALTA VELOCIDAD EXPERIENCIA LIMITADA Y

SELECCION DE MODELO

NOTAS:1. LA SELECCION ENTRE BOMBAS CENTRIFUGAS CON RECICLO Y OTROS TIPOS DE BOMBAS REQUIERE UN

ESTUDIO INDIVIDUAL.2. EL CAUDAL DE FLUJO EN ESTA REGION REQUIERE MODELOS DE BOMBAS ESPECIALMENTE ELABORADOS.



PDVSA MDP02P02

Pgina 31


Fig 3. DATOS DE FUNCIONAMIENTO DE BOMBAS CENTRIFUGASVELOCIDADES DE MOTOR DE 60 HZ.

NOTAS:1. LA EFICIENCIA ES EN %2. EL CNSPR (NPSHR) ESTA EN METROS Y EN PIES3. NO SUPONGA UN CNSPR (NPSHR) MENOR QUE 1.83m (6 Pie) SIN CONSULTA CON UN ESPECIALISTA DE MA-

QUINAS4. LA DISCONTINUIDAD EN EL CNSPR (NPSHR) EN ESTA REGION SE DEBE AL CAMBIO EN LA VELOCIDAD DE LA

BOMBA DE 30 a 60 rps. (1750 a 3550 rpm).



PDVSA MDP02P02

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Fig 4. DATOS DE FUNCIONAMIENTO DE BOMBAS CENTRIFUGASVELOCIDADES DE MOTOR DE 50 HZ.

NOTAS:1. LA EFICIENCIA ES EN %2. EL CNSPR (NPSHR) ESTA EN METROS Y EN PIES3. NO SUPONGA UN CNSPR (NPSHR) MENOR QUE 1.83m (6 Pie) SIN CONSULTA CON UN ESPECIALISTA DE MA-

QUINAS4. LA DISCONTINUIDAD EN EL CNSPR (NPSHR) EN ESTA REGION SE DEBE AL CAMBIO EN LA VELOCIDAD DE LA

BOMBA DE 30 a 60 rps. (1750 a 3550 rpm).



PDVSA MDP02P02

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Fig 5. DATOS DE FUNCIONAMIENTO TIPICOS PARA BOMBAS CENTRIFUGASDE ALTO CABEZAL Y CAPACIDAD (2).

NOTAS:1. LA EFICIENCIA ES EN %. CNSPR ESTA EN METROS (m) Y EN PIES2. LA FRECUENCIA DE LA LINEA DE ENERGIA ELECTRICA NO ES UNA CONSIDERACION PRIMARIA YA QUE LAS

BOMBAS EN ESTE RANGO NORMALMENTE REQUIEREN ALGUN CAMBIO DE VELOCIDAD CON SINCRONISMOCON UNIDADES DE ENGRANAJE, PARA UNA OPERACION OPTIMA.

3. LA EFICIENCIA EN ESTA AREA ES 85% DE LA NOMINAL. SE PUEDE USAR BOMBAS VERTICALES Y HORIZON-TALES.

4. LA EFICIENCIA EN ESTA AREA ES 85% DE LA NOMINAL. PARA BOMBAS DE AGUA EN ESTE RANGO EL ESTI-LO DE CONSTRUCCION ES VERTICAL CON CNSP ADAPTADO AL DISEO DE SUMERSION DEL SUPLIDOR.



PDVSA MDP02P02

Pgina 34


Fig 6. MODULACION DE LA VALVULA DE CONTROL DE FLUJODE BOMBAS CENTRIFUGAS.

PDVSA N TITULO



BOMBAS

PDVSA, 1983

MDP02P03 SERVICIOS DE BOMBEO DE CARACTERISTICASCRITICAS

APROBADA

NOV.97 NOV.97

NOV.97 L.R.0 13 L.R.


ESPECIALISTAS


SERVICIOS DE BOMBEO DECARACTERISTICAS CRITICAS NOV.970

PDVSA MDP02P03

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Indice1 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 REFERENCIAS 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 ANTECEDENTES 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 NOMENCLATURA 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .



PDVSA MDP02P03

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1 ALCANCEEsta Documento presenta informacin adicional sobre servicios de bombeo cuyodiseo tiende a requerir ms tiempo y cuidado que los correspondientes a losservicios de rutina, por las siguientes razones:

1. Altos costos de inversin

2. Un historial de servicio crnicamente problemtico

3. Caractersticas no usuales.La primera parte del Documento suministra detalles sobre las condicionesgenerales de los servicios que presentan las mayores dificultades. La segundaparte sobre los servicios especficos que en el pasado han demostrado ser los msproblemticos. En ambas partes, se identifican aspectos de los problemasglobales y se presentan las soluciones tpicas.

2 REFERENCIASPDVSA H251R Requerimientos de Diseo de Tuberas de Proceso y

ServiciosPDVSA L212 (MID Vol.10) Procedimiento de Ingeniera. Material

aislante y Aplicaciones en Servicio en caliente.Hydraulic Institute Standards (Materiales)API STANDARD 610 Centrifugal Pumps for Petroleum, Heavy Duty

Chemical, and Gas Industry Service. Eighth Edition,August 1995.

3 ANTECEDENTESSe debe admitir que no todas las vas de solucin presentadas en este Documentosern necesariamente apropiadas para todas las situaciones de proyectos.Pueden existir conflictos entre vas de solucin que son prcticas por separado,pero no cuando se combinan. En algunos casos, no es necesario aplicar todoslos mtodos sugeridos, o aplicarlos conjuntamente. Por estas razones, estasubvencin se debe usar como una fuente de ideas; no se debe considerar comouna fuente de soluciones explcitas, preingeniadas. Se debe notar que algunassoluciones de problemas se aplican en la etapa de diseo del servicio y luegodurante la ingeniera de detalles.

4 NOMENCLATURA(Ver MDP02P02).



PDVSA MDP02P03

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CARACTERISTICAS DE SERVICIO DIFICILRequerimiento de Problemas Particulares Soluci

Manual de Procesos Pdvsa

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