Mdp 02 p-10 requerimientos de instalación
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Mdp 02 p-10 requerimientos de instalación

on

  • 369 views

 

Statistics

Views

Total Views
369
Views on SlideShare
369
Embed Views
0

Actions

Likes
1
Downloads
43
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

Mdp 02 p-10 requerimientos de instalación Mdp 02 p-10 requerimientos de instalación Document Transcript

  • PDVSA N° TITULO REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB. APROB. FECHAAPROB.FECHA BOMBAS E1994 MDP–02–P–10 REQUERIMIENTOS DE INSTALACION APROBADA NOV.97 NOV.97 NOV.97 L.R.0 L.R. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO 20 PDVSA
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 1 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma Indice 1 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 REFERENCIAS 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 OPERACION EN PARALELO 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 INSTALACION DE REPUESTOS COMUNES 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 DISEÑO DE BOMBAS CENTRIFUGAS PARA OPERACION BAJO FLUJO 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 ARRANQUE AUTOMATICO DE BOMBAS AUXILIARES 9. . . . . . . . 7 TUBERIAS 13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 SISTEMAS DE DRENAJE PARA CUERPOS DE BOMBAS CERRADAS 14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 FACILIDADES DE CALENTAMIENTO 14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 FILTROS DE SUCCION DE BOMBA 15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 PULSACION DE BOMBAS RECIPROCANTES 17. . . . . . . . . . . . . . . . . 12 SISTEMA DE LUBRICACION DE ACEITE EN DISPERSION 17. . . . . 13 NOMENCLATURA 18. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 2 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma 1 ALCANCE Esta subsección trata sobre la integración de bombas individuales en las instalaciones de servicio de bombeo. Incluye los aspectos básicos de instalaciones de bombas múltiples y diseño de estaciones de bombeo. Incluye también los sistemas de tuberías y los accesorios directamente asociados con las unidades de bombeo. 2 REFERENCIAS PDVSA H–251–R MID, Vol. 13–II Requerimientos de Diseño de Tuberías de Proceso y Servicio K–338 Engineering Spec. Boiler Instrumentation GA–201 Centrifugal Pumps NB–212 Motores Eléctricos Otras Referencias Kent, G.R. “Stop Pump Flashing – Find Minimum Flow”, Hydrocarbon Processing, 44 (July, 1965) 3 OPERACION EN PARALELO Razones Para Arreglo en Paralelo Las bombas pueden ser diseñadas para operación en paralelo por cualquiera de las siguientes razones típicas: 1. Se requiere un aumento de capacidad de un servicio de bombeo existente, y se agrega una nueva bomba en paralelo a una o más bombas existentes. Sin embargo, debido a la característica del sistema de descarga existente, el flujo del sistema no incrementará necesariamente en proporción al número de bombas agregadas. 2. Se requiere una confiabilidad muy alta del servicio de bombeo sin confianza total en el funcionamiento de un mecanismo de auto arranque. La parada de una bomba de un grupo que opera en paralelo no causa falla total repentina del servicio. 3. La capacidad del servicio requerido puede exceder la capacidad de cualquier bomba disponible, y aceptable o cualquier modelo de accionador. 4. La capacidad de servicio requerida puede exceder el suministro de energía de servicio disponible para un sólo accionador o un tipo de accionador. El deseo de flexibilidad de operación en la fuente o el tipo de energía puede llevar a unidades paralelas múltiples con diferentes tipos de accionadores.
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 3 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma 5. El uso de bombas múltiples puede permitir ahorros de inversión, por ejemplo, para servicios de capacidad alta, tres bombas dimensionadas al 50% pueden requerir menor inversión total que dos bombas dimensionadas al 100%. 6. Para cumplir con un requerimiento de mayor capacidad de flujo que el normal en una operación poco común, puede ser preferible tener una bomba de servicio y su repuesto operar en paralelo, en vez de diseñar cada una para un caudal de flujo mayor de lo normal. 7. Los requerimientos de códigos nacionales o locales pueden ordenar que las bombas múltiples normalmente operen en paralelo para incrementar la seguridad y/o la confiabilidad de la planta. Requerimientos para Operación Satisfactoria en Paralelo Varios aspectos de la curva de cabezal–capacidad son importantes cuando se desea obtener una operación exitosa de bombas centrífugas en paralelo: 1. El nivel de cabezal a cero flujo debe ser igual. 2. La curva de cabezal no debe decrecer a medida que el flujo disminuye hacia cero para evitar la inestabilidad, debido a la existencia de dos puntos de operación. 3. Las curvas deben tener una similitud cercana en la forma para asegurar un repartición apropiada de la carga. 4. El cabezal a cero flujo debe ser por lo menos el 110% del cabezal a PME (Punto de máxima Eficiencia), para evitar fluctuaciones en la parte horizontal de la curva, lo que produce una gran variación en el caudal de flujo con sólo un pequeño cambio de cabezal. Ya que la forma de la curva no decreciente y la buena combinación de curvas entre las bombas en paralelo es crítica para lograr una operación de servicio de bombeo satisfactoria, es deseable una prueba de funcionamiento de la bomba seleccionada y a veces especificada. La decisión para requerir la prueba de funcionamiento se debería basar en la forma de la curva propuesta, los resultados de la prueba previa del vendedor, el tipo de bomba seleccionada, y el nivel de cabezal–capacidad. Por lo tanto, la decisión es tomada en la ingeniería de detalle, y no en el diseño básico de planta. El grado de atención requerida en diseño de servicios con bombas en paralelo depende de la disimilitud de las unidades de bombas a ser puestas en paralelo. La situación más simple y más común es colocar en paralelo dos bombas idénticas con los mismos accionadores. Algunas situaciones más complejas en orden creciente son: 1. Bombas idénticas con tipos diferentes de accionador. 2. Bombas de tipo similar, pero con diferente característica de capacidad de cabezal y diferentes puntos de PME (Punto de Máxima Eficiencia).
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 4 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma 3. Bombas centrífugas con curvas decrecientes. 4. Disposición en paralelo de bombas centrífugas y de desplazamiento positivo. Disposición en Paralelo Para Bombas Centrífugas y de Desplazamiento Positivo Las modificaciones o expansiones de planta a veces resultan combinando bombas rotativas y centrífugas en servicio paralelo. Esto mayormente ocurre en el rango de viscosidad de 32 a 430 mm2/s (150 a 2000 SSU) donde son operables ambos tipos. Las bombas de desplazamiento positivo tienen una curva de cabezal–capacidad muy decreciente y operan esencialmente a capacidad constante. Cuando se opera a esa capacidad la bomba de desplazamiento positivo es capaz de producir una presión de descarga lo suficientemente alta para parar completamente el flujo en la bomba centrífuga, lo que puede producir daños por sobre calentamiento. Por lo tanto, la bomba centrífuga debe estar equipada con un desvío al lado de la válvula de retención de la bomba, diseñado para asegurar un flujo mínimo a través de la bomba. Disposición en Paralelo de Bombas Centrífugas de Alta Velocidad Las bombas centrífugas de alta velocidad tienen curvas decrecientes de cabezal–capacidad, pero tienen la ventaja económica que sobrepasa esta deficiencia. En algunas situaciones puede ser deseable usarlas en operación paralela a pesar de que haya que tomar más precauciones. En estos casos, se recomienda consultar con los especialistas en máquinas. Características de Diseño de Instalación para Bombas Normalmente en Operación en Paralelo 1. El tamaño del accionador se debería seleccionar para no permitir sobrecarga en cualquier punto a través de toda la curva de la bomba (“no–sobrecarga”), en el caso de que una bomba asuma una carga mayor que la de igual repartición de la carga debido a una combinación pobre de las características de la bomba o cuando una bomba se para, ocasionando que la bomba remanente se mueva fuera de su curva. 2. Se debería prever posiciones para orificios de prueba de flujo en la línea de descarga de cada bomba para permitir la verificación que el flujo está propiamente repartido entre las bombas. Los amperímetros para accionadores de motor y medidores de flujo de vapor para accionadores de turbina suministran una indicación indirecta de repartición de carga y son a veces de ayuda para este propósito, aunque no tan conclusivas como los medidores de flujo.
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 5 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma 3. Las tuberías de distribución de la succión se debería arreglar tan simétricas como sea posible de manera tal que todas las bombas tengan el mismo NPSHD. 4. Cuando se requiera de instrumentación para arranque automático, se debería arreglar para permitir que cualquiera o todas las bombas en paralelo sean seleccionadas por el operador como la bomba auxiliar para arranque automático. 5. Las turbinas o máquinas que accionan las bombas que trabajan en paralelo con bombas accionadas con motor, deberían tener un gobernador capaz de retener la velocidad a una variación máxima de 0.5% de la velocidad del motor (NEMA Clase B o mejor) para asegurar una buena distribución de carga de las bombas). 6. Donde dos o más bombas operan normalmente en paralelo pero donde el caudal de flujo puede caer a una tasa lo suficientemente baja para permitir apagar una bomba, coloque una alarma de flujo bajo para señalar al operador que él puede apagar una. Operación en Serie A continuación se presentan situaciones donde se utilizan arreglos en series: 1. Un NPSHR inusitadamente alto, por ejemplo, operando a un punto alto de cabezal–capacidad, a veces requiere una bomba reforzadora para presionar la succión de la bomba de alta presión. 2. El requerimiento de cabezal excede la capacidad de una sola bomba y el caudal de flujo está por debajo del rango económico de la bomba reciprocante. 3. Se prefieren dos o más bombas en serie en vez de una bomba multietapa para servicio de suspensiones erosivas. 4. El requerimiento de diferencial de presión es lo suficientemente bajo para que una de las bombas en serie se pueda apagar, como en líneas de transporte de fluido. 5. La alimentación de la planta se debe transferir de un área remota de almacenaje a la de succión de una bomba de alimentación de cabezal alto. La operación en serie tiende a tener desventajas que deben ser arregladas en la fase de ingeniería de detalle y con frecuencia sobrepasan las ventajas. Algunas desventajas grandes son: 1. El costo del equipo total de la bomba y el costo de instalación son mayores que para una sola bomba. 2. La confianza es reducida porque el servicio de bombeo es dependiente en ambas bombas y ambos accionadores por continuidad. Se requieren a
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 6 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma veces acciones de seguridad para prevenir la operación de una bomba sin la otra. Esta seguridad se logra usando un accionador común para las dos bombas. 3. Los cambios de cabezal–capacidad se reflejan en las dos bombas, requiriendo un estudio especial de la respuesta del sistema a los cambios de flujo y presión. 4. El sellado del eje de la bomba de etapa superior será difícil si la presión entre las bombas es alta. En vista de estas desventajas, se debería evitar la operación en serie cuando sea posible. 4 INSTALACION DE REPUESTOS COMUNES En el documento MDP–02–P–02 se presentan las consideraciones que se aplican en la selección de los servicios para los cuales se pueden usar bombas con repuestos comunes. Una vez que los servicios compatibles ha sido seleccionados, se debe diseñar la distribución de tubería para permitir el uso de repuesto en cualquier servicio. Las condiciones de temperatura y presión son usualmente lo suficientemente cercanas para que no se requiera una clasificación especial de la tubería; sin embargo, se debe verificar para determinar si es necesario. La tubería de succión y descarga se deben clasificar para soportar la mayor presión y temperatura de los dos servicios. Ya que las condiciones de operación entre los dos servicios pueden ser lo suficientemente diferentes para justificar diferencias en los detalles del sistema de sello del eje, las Especificaciones de Diseño deberían especificar que el diseño del sello del eje para los repuestos comunes sea adecuado para ambos servicios. 5 DISEÑO DE BOMBAS CENTRIFUGAS PARA OPERACION A BAJO FLUJO Sistemas de Reciclo Si cualquier condición de flujo de proceso especificada es menor que el nivel de flujo mínimo permisible para una bomba en particular, se debe instalar un desvío para recirculación para evitar daños a la máquina por cavitación, sobrecalentamiento o atascamiento. Los desvíos se dimensionan típicamente para el 10% a 25% de la capacidad de la bomba en el punto de mejor eficiencia (“PME”). Una eficiencia alta (del 75 al 85% a PME) tiende a reducir el flujo mínimo requerido; un cabezal alto tiende a incrementarlo. El rango de 10 a 25% está limitado típicamente en su límite superior con servicios de alimentación de calderas de alto
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 7 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma cabezal y servicios criogénicos, y en su límite inferior con bombas para alto flujo de una sola etapa. Las bombas de proceso con caudales de flujo nominales de 2.5 a 20 dm3/s (40–300 gpm) típicamente se seleccionan para operar 40% a 75% de la capacidad de PME y aquellas de 20 a 125 dm3/s (300 a 2000 gpm) a 75% a100% de la capacidad de PME. Se debe prestar atención en el diseño de todo sistema de recirculación para asegurar que el flujo recirculado no aumente significativamente la temperatura de la succión de la bomba, lo que incrementaría la presión de vapor resultante y, por lo tanto, reduciría el NPSH disponible. La línea de reciclo debería preferiblemente ser llevada al tanque de succión en vez de la línea de succión de la bomba. El desvío puede tener un orificio fijo para recircular constantemente el flujo mínimo o una válvula de control que comienza a abrir cuando el requerimiento de flujo del sistema iguala el valor mínimo permisible. La válvula de control requiere una inversión mayor que el orificio, pero típicamente es económica en bombas por encima de 37kW, y cuando el caudal de flujo de operación normal está por encima del 50% de la capacidad de PME (ya que el flujo de reciclo no se requiere en operación normal). La siguiente fórmula basada en el aumento de temperatura permisible del fluido es una forma conveniente de estimar el flujo continuo mínimo y seguro cuando se conocen las características de funcionamiento reales de la bomba. Qmin + 77HPME QPME EPME ( F10 CP DT ) HPME ) Ec. (1) En unidades métricas En unidades inglesas F10 = Factor cuyo valor depende de las unidades usadas 85 649 donde: HPME, QPME y EPME son el cabezal, la capacidad y la eficiencia (en porcentaje) al flujo de mayor eficiencia para la bomba. Cp es el calor específico del líquido a presión constante. Si esta fórmula produce un valor menor al 10% del flujo del PME, use el 10% para el diseño del sistema de reciclo. Este método provee una forma rápida de evaluar un requerimiento de flujo mínimo recomendado por el suplidor de la bomba.
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 8 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma Antes de seleccionar una bomba y antes de que se conozcan la eficiencia real y las características de PME, se puede obtener un estimado para determinar la eficiencia, sustituyendo las condiciones normales de proceso y usando datos típicos de funcionamiento de la MDP–02–P–02, Figura 3 ó 4. Si el aumento de temperatura permisible (DT) es desconocido, use 8.3°C (15°F) para agua y aplicaciones químicas en general, 5.6°C (10°F) para hidrocarburos y agua de alimentación de calderas y 2.8°C (5°F) para hidrocarburos livianos, criogénicos y otros servicios de NPSH crítico. Donde se requiere reciclo por bajo flujo para bombas que se operan en paralelo, se requieren reciclos individuales para cada bomba. Control de Flujo Mínimo Para Servicio de Agua de Alimentación de Caldera La necesidad de un control automático del desvío por bajo flujo en servicios de agua de alimentación de caldera ha llevado al desarrollo de una unidad combinada de válvula de retención / válvula de desvío por bajo flujo.Estas unidades están comercialmente disponibles y se recomiendan para servicios de agua de alimentación de caldera. Ver PDVSA K–338 La aplicación en otros servicios diferentes del agua de alimentación de caldera depende de la experiencia de aplicaciones exitosas anteriores. Cuando se aplica esta unidad combinada de válvulas, se recomienda una alarma por bajo flujo, un manómetro de presión y un orificio de restricción en la línea de desvío del bajo flujo para verificar manualmente de que hay recirculación, ver Figura 3. Aumento Real de Temperatura El aumento de temperatura que ocurre en una bomba es importante cuando el líquido bombeado está cerca de su punto de burbuja, ya que se produce una fuga de la descarga a la succión. El aumento de temperatura se puede estimar con la siguiente fórmula cuando la eficiencia al caudal de flujo de operación se conoce: DT0 + Ho (0.98 * Eo) F11 CpEo Ec. (2) En unidades métricas En unidades inglesas F11 = Factor cuyo valor depende de las unidades usadas 102 778 Modificación de las Características Efectivas de Cabezal–Capacidad del Sistema Cuando se seleccionan las bombas centrífugas para servicios de caudal de flujo bajo, el aumento de capacidad de cabezal entre el caudal de flujo nominal y a cero
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 9 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma flujo con frecuencia y por necesidades menor que el 10% de aumento mínimo requerido; por ejemplo el punto de flujo nominal está en la parte horizontal de la curva cabezal–capacidad. Esto haceque el caudal de flujo de la bomba sea muy sensible al cambio de presión y tienda a inestabilizar la bomba y su sistema de control. Un método simple de prevenir esta deficiencia es suministrar un orificio de restricción en la brida de descarga de la bomba y diseñar la bomba con una capacidad adicional de cabezal tal que la presión aguas abajo del orificio sea suficiente para los requerimientos del servicio. Las características de presión–capacidad aguas abajo del orificio serán adecuadas para una operación y control estable. El orificio se dimensiona para la diferencia entre la presión diferencial correspondiente a el aumento natural de la curva y el aumento deseado de la curva, típicamente alrededor de 10% de la presión diferencial requerida por el servicio. La bomba es entonces diseñada para cabezal extra tomando en consideración la caída de presión del orificio. Como el orificio y el cabezal de la bomba no se pueden diseñar hasta que no se haya hecho una selección tentativa de la bomba, este procedimiento de diseño se debe usar en la fase de procura de la bomba, en cooperación con el suplidor, en lugar de hacerlo en la etapa de diseño básico de planta. 6 ARRANQUE AUTOMATICO DE BOMBAS AUXILIARES Situaciones que Requieren Arranque Automático Las bombas auxiliares son previstas con arranque automático cuando la parada de la bomba de operación por más de unos pocos minutos pueda parar la unidad de proceso o poner en peligro la seguridad del personal o del equipo.La mayoría de los servicios de bombeo de la refinería pueden tolerar una pérdida de bombeo del orden de 2 a 5 minutos requeridos por el operador para informarse de una falla de bomba y tomar acción para arrancar manualmente la bomba auxiliar. Por lo tanto, la mayoría de los servicios de bombeo de proceso no se ajustan a los requerimientos para arranque automático. Algunos ejemplos de los servicios críticos donde se usa el arranque automático son los siguientes: Servicio Razón crítica Agua de alimentación de caldera La capacidad de generación de vapor es rápidamente afectada; se requiere un suministro continuo de vapor a presión a presión máxima para permitir la operación de la planta en fallas momentáneas de energía y para permitir una parada de planta de emergencia con seguridad.
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 10 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma Condensado de condensadores de superficie La acumulación de condensado en el condensador de superficie de una turbina de condensado de vapor puede exponer el rotor de la turbina a inundación del cuerpo de salida y causar daños severos a la máquina. Agua de enfriamiento de refinería El enfriamiento del proceso a través de la planta es afectado; una falla de flujo de agua puede causar un cambio grande en el proceso y condiciones peligrosas. Alimentación de horno Con la parada de flujo del líquido de proceso en un horno de temperatura alta se arriesga un sobreca– lentamiento del metal del tubo y una falla, lo cual permite a un líquido de proceso inflamable entrar en contacto con el área de combustión del horno. Aceite lubricante de compresor La falla de cojinetes ocurre muy rápidamente después de la pérdida de presión del aceite lubricante requiriendo por lo tanto de un sistema de parada de aceite lubricante de baja presión; el arranque automático de la bomba auxiliar se instala para permitir una operación continua de la unidad del compresor por causa de la parada de la bomba principal de aceite.
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 11 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma El arranque automático de una bomba auxiliar no es la única previsión de seguridad para un servicio de este tipo. La parada automática de suministro de combustible, la inyección automática de vapor, la parada automática de máquinas, etc., se emplean como previsiones posteriores en muchas situaciones. Parámetros que Disparan el Arranque Automático El parámetro más comúnmente usado para disparar el arranque automático de la bomba auxiliar es la caída de la presión de descarga de la bomba. En el caso de bombeo de condensado de pozo caliente, se usa un nivel alto en el pozo caliente para arrancar la bomba de repuesto. El flujo bajo o la temperatura alta pueden, en algunas situaciones de proceso, ser preferible a la presión de descarga o al nivel de líquido en el recipiente de succión. Control de Arranque Automático Los servicios de bombeo arreglados para arranque automático de las bombas de repuesto deberían estar provistos de controles y un interruptor principal de selección de arranque automático, localizado en la instalación de la bomba, lo cual permite la designación de cual bomba va a arrancar automáticamente. En instalaciones de bombas múltiples en paralelo, normalmente cada unidad de bomba se instrumenta para servir de unidad de arranque automático, cuando sea señalado por el interruptor selector de arranque automático. Los sistemas de arranque automático deberían tener alarmas para indicar que la bomba ha arrancado automáticamente. Los controles que afectan el arranque automático deberían dejar la bomba de repuesto en funcionamiento después que la crisis de arranque automático ha pasado. Se debería especificar la parada manual de la bomba de repuesto y el reajuste del mecanismo de arranque automático. Este arreglo ayuda a centrar la atención del operador en el evento del arranque automático aumentando la probabilidad de que se corrija el problema que lo causó. En el caso de turbinas de vapor, la válvula de abertura rápida colocada en la línea de suministro del vapor debería estar provista con una palanca de reajuste manual. Dimensionamiento del Motor Para Arranque Automático Los accionadores tipo motor de bombas designadas como de arranque automático, se debería especificar para no ser sobrecargados, (dimensionados para el requerimiento de potencia máxima de la bomba en su rango de flujo completo) de manera que puedan ser operados continuamente con seguridad con la bomba en operación lejos de la curva cabezal–capacidad. Esto es necesarioporque las circunstancias que causan el arranque automático frecuentemente fuerzan la bomba de repuesto a operar a un caudal de flujo mayor de lo normal.
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 12 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma Arreglos de Turbina para Arranque Automático Generalidades – Las especificaciones de diseño deben especificar cuales turbinas están dispuestas para arranque automático tal que se puedan seleccionar modelos de turbina con cojinetes y sistemas de lubricación adaptados. La válvula de abertura rápida se debería diseñar para caída de presión despreciable a un flujo de vapor normal para asegurar una presión adecuada a la válvula de admisión de vapor de la turbina. Los siguientes puntos son cubiertos en la ingeniería de detalle y normalmente no requieren especificaciones de diseño. 1. La válvula de abertura rápida en la línea de suministro de vapor para arrancar automáticamente las turbinas deberían tener un desvío de 19 mm (3/4 pulg), con un orificio de restricción para proveer un suministro continuo de vapor de calentamiento a la turbina. 2. Se requieren trampas de vapor inmediatamente aguas arriba de la válvula de abertura rápida, en el fondo del cuerpo de descarga de la turbina, y en cualquier otro punto bajo en la tubería de descarga. 3. Las turbinas de vapor con eje que manejan bombas de aceite lubricante e interruptores que se disparan por baja presión de aceite lubricante deben tener características de retraso automático de tiempo para permitir una aceleración automática a toda velocidad antes de que se estabilice la presión total del aceite combustible. Turbinas de Contrapresión – Las tuberías de descarga de turbinas de contrapresión arregladas para arranque automático requieren atención especial para prevenir la formación y el arrastre de condensado de la descarga (Exhaust) lateral en la descarga principal. Si está presente una parte de condensado cuando la turbina arranca, esta será acelerada por el repentino golpe de vapor y puede causar daños serios en la tubería cuando golpea un codo o entra en el cabezal de vapor de presión baja. La posibilidad de daño se puede reducir de las siguientes maneras: 1. El uso de trampas de vapor dobles y paralelas en cada punto bajo se considera una precaución suficiente si el tamaño de la línea de descarga de vapor es pequeña, comparada con la línea principal de baja presión. 2. Si la disposición de tuberías es tal que el mal funcionamiento de las trampas pudiera resultar en la formación de una gran porción de condensado, se debería agregar una chimenea de venteo atmosférico con válvula para la tubería de descarga dentro de la válvula de bloqueo de descarga. La válvula de venteo estará abierta mientras la turbina esté parada y por pocos minutos después del arranque automático, hasta que llegue un operador para cambiar el interruptor a operación de contrapresión. Este método no se
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 13 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma puede usar, sin embargo, si el diseño de la turbina no es adecuado para la operación con presión de descarga atmosférica, o si el vapor escapa a la atmósfera antes de que llegue un operador, podría poner en serio peligro la disponibilidad de vapor de presión baja (Turbine Exhaust) necesitado en otro lugar durante una emergencia de planta. Acumuladores para Servicio de Aceite Combustible para Calderas Cuando la bomba de suministro de aceite combustible para una caldera de vapor se para, el quemador puede apagarse antes que la bomba de repuesto de arranque automático pueda reestablecer la presión y el flujo, parando la caldera y perjudicando seriamente la operación de la planta. Para evitar que el quemador se apague, se debería usar en la línea de descarga de la bomba un acumulador similar al que se usa en los sistemas de aceite lubricante de compresores centrífugos. El acumulador debería ser capaz de mantener la presión de aceite combustible y el flujo por 10 segundos mientras que la bomba de repuesto se acelera a la velocidad de operación. Este debe tener traza de calor y aislante para asegurar un funcionamiento confiable con aceite combustible de alta viscosidad. 7 TUBERIAS Los requerimientos de diseño de tubería para bomba se presentan en PDVSA H–251–R. Se requiere atención especial en seleccionar las clasificaciones para las tuberías de succión y válvulas para bombas con tuberías distribuidas para flexibilidad de repuestos comunes. El sistema de tubería debe ser diseñado mecánicamente para limitar las fuerzas y los momentos impuestos en las bridas de la bomba, aquellas permitidas por el diseño de la bomba. Las tuberías de succión para bombas con terminal de succión convencional requiere atención especial en diseño mecánico debido a que las corridas cerca de la bomba tienden a tener menor flexibilidad que las corridas superiores a las bombas que succionan por el tope. La tubería de succión de bombas centrífugas se dimensiona para un caída de presión de 1.7 a 2.8 kPa (0.25 a 0.4 psi) por cada 30 m (100 pie) de tubería,resultando en velocidades típicas de flujo de 1.5 a 3 m/s (5 a 9 pie/s); el dimensionamiento de tuberías de descarga resulta en aproximadamente el doble de esta velocidad. Las tuberías de succión de una bomba reciprocante se dimensionan para velocidades menores, debido al efecto del cabezal de aceleración sobre el NPSHD.
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 14 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma 8 SISTEMAS DE DRENAJE PARA CUERPOS DE BOMBAS CERRADAS Muchos tipos de servicios de bombeo requieren facilidades para un drenaje seguro del cuerpo de la bomba antes de abrir éste para mantenimiento. Las facilidades requeridas son: 1. Una conexión de drenaje para el cuerpo, con válvula. 2. Una tubería pequeña de drenaje (19 mm) (3/4 pulg), con traza de vapor para líquidos con punto de fluidez alto. 3. Un punto de colección adecuado o un tanque de colección. Los tipos de servicio que requieren estas facilidades son: 1. Los servicios con temperatura por encima de autoignición, como los fondos de destilados, los cuales requieren drenaje de cuerpos para evitar solidificación, pero crearían un peligro de incendio si el residuo fuera liberado directamente a la atmósfera. 2. Hidrocarburos livianos que vaporizarían inmediatamente al ser liberados a la atmósfera, causando contaminación atmosférica y riesgos de incendio. 3. Fluidos tóxicos y altamente corrosivos como el fenol y el ácido sulfúrico, los cuales pudieran ocasionar daños al personal y/o los equipos si se drena localmente durante el mantenimiento de la bomba. En algunos casos se requiere el lavado del cuerpo con agua o un solvente después del drenaje, pero esta operación no requiere instalaciones adicionales. Las especificaciones de diseño deberían especificar los servicios para los cuales se deben prever las instalaciones de drenaje de cuerpo cerrado. 9 FACILIDADES DE CALENTAMIENTO Se recomienda incluir arreglos para calentamiento de bombas en servicios con líquidos de alto punto de fluidez y temperaturas sobre 232°C (450°F). Los indicadores de temperatura se deberían especificar para bombas que requieran facilidades de calentamiento, y ser instalados en la tubería inmediatamente anexa a la bomba. Los indicadores de temperatura se deberían también colocar en las bombas donde el tamaño del accionador seleccionado está tan cerca de los requerimientos mínimos que requieren calentamiento casi completo antes del arranque. Esta necesidad puede no ser detectada hasta que se haya seleccionado la bomba y el tamaño del accionador durante la ingeniería de detalle.
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 15 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma 10 FILTROS DE SUCCION DE BOMBA Filtros Temporales Los filtros temporales se usan para la protección de las bombas durante la limpieza, lavado y período de operación inicial de plantas nuevas para recolectar pedazos de soldadura y de tuberías, y cualquier otro objeto extraño que pueda existir en el sistema. Estos se usan también después de paradas largas cuando los recipientes y los sistemas de tubería han sido abiertos para servicios internos. Ver H–251–R y GA–201 para detalles de instalación. Filtros Permanentes Los filtros permanentes se aplican en servicios donde sólidos o material extraño son un constituyente normal del fluido bombeado, por ejemplo,coque en el fondo de las torres, desechos en agua de reservorio, y suspensiones donde las partículas pueden ser lo suficientemente grandes para tapar la bomba. Ellos se diseñan para instalación permanente con limpieza, sin perturbar las conexiones de las tuberías de procesos primarios. Estos filtros se limpian cuando la caída de presión alcanza el límite máximo permisible. Los filtros permanentes se pueden clasificar de acuerdo a su método de diseño de limpieza: S Limpieza manual – El filtro se debe construir para permitir remoción y limpieza de los elementos de filtro sin remover el cuerpo del filtros de la tubería de proceso. S Auto–limpiante – El elemento de filtro es normalmente limpiado por un fluido directo hacia un punto apto para recolección, utilizando el flujo de fluido del proceso. Los filtros permanentes se deberían diseñar para descarga (como los filtros tipo “Y”) o para retrolavado cuando existen posibilidades de depósito adecuado en el sistema del proceso. Para retrolavado, las válvulas de bloqueo están provistas de filtros por ambos lados: Se usa una línea del lado de descarga de la bomba de operación hacia el lado aguas abajo del filtro para ser retrolavado; y un punto de deposición de filtrado se selecciona para que pueda aceptar líquido de proceso y sólidos. Se debe tomar precaución en seleccionar la presión de diseño de la línea y del colador. El uso de las instalaciones de descarga y de retrolavado tiende a incrementar el tiempo entre las operaciones de limpieza manual, pero la necesidad para estos y su efectividad se puede predecir solamente con base en experiencias anteriores específicas.
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 16 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma Los filtros permanentes se deberían colocar para proteger las bombas del pase de partículas más grandes que la mitad del ancho de la abertura de salida del impulsor. Se deberían usar tamaños normales de malla, como los siguientes: Tamaños Nominales de Malla Tamaño de abertura Relación de área (Area total / área abierta) mm pulg 3 6.9 x 6.9 0.27 x 0.270 1.52 5 3.5 x 3.5 0.137 x 0.137 2.15 20 0.76 x 0.76 0.30 x 0.030 2.78 Si el tamaño de la línea de succión es 200 mm (8 pulg), el área de malla total mínima requerida es: A + ƪ200 2 ƫ 2 x p x 3 x 2.15 x 10*6 + 0.203 m2 (315 pulg2) Como la geometría del impulsor es desconocida hasta que la bomba es seleccionada, la selección del tamaño de malla se realiza en la ingeniería de detalles. En este momento se puede tomar en consideración la recomendación del suplidor de la bomba. Los filtros de la bomba no se instalan normalmente para proteger las bombas con espacios de corrida pequeños de sucios finos o partículas de proceso que puedan estar en el bombeo. El sucio fino se debe remover limpiando y lavando el sistema de proceso. Los sólidos finos de proceso se deben dejar pasar a través de la bomba o ser removidos con una unidad de filtro. La configuración más comúnmente usada para coladores permanentes de bombas son los T en línea, orientados con la barra cruzada en la dirección vertical. Se coloca una brida ciega en el terminal de la brida de la rama horizontal, a la cual va soldada una placa con malla. Unas barras de guía se sueldan en la rama horizontal para soportar la placa y permitir sacarla. Los filtros de tipo “Y” son sustitutos aceptables para los filtros tipo“T”. En las instalaciones donde el margen entre NPSHD y NPSHR es pequeño, la acumulación de la caída de presión de un filtro permanente es una amenaza a una operación continua segura. Cuando se requieren filtros permanentes, para cálculos del NPSHD se debería asumir una caída de presión a través del filtro no menor de 1 psi para cálculos del NPSHD. Se deberían especificar tomas para medida de presión (o de diferencial de presión) en ambos lados del filtro permanente. Se deberían tomar en cuenta previsiones para alarmas que indique un diferencial de presión alto a través del filtro. Los filtros permanentes se pueden arreglar en pares con válvulas en la línea de succión del servicio de bombeo, o se puede colocar un colador en la succión lateral
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 17 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma a cada bomba, del lado de la bomba donde está la válvula de bloqueo de la succión. Este último arreglo reduce el número de válvulas de bloqueo que se requieren para aislar un filtro, pero requiere cambiar de bombas cada vez que se limpia un filtro. 11 PULSACION DE BOMBAS RECIPROCANTES Las pulsaciones de presión producidas por la acción de bombeo de las bombas reciprocantes puede hacer que ocurra una falla en la tubería cuando las fuerzas oscilatorias resultantes excedan los niveles razonables o excitan la frecuencia natural del sistema. La experiencia indica que cuando la presión de la línea incrementa el nivel de pulsaciones permisibles aumenta en valor absoluto, pero disminuye cuando se le expresa como un porcentaje de la presión de la línea. Los niveles tolerables de pulsación expresada como porcentaje de la presión absoluta de la línea se presentan en la Figura 2. Esto provee una base para especificar el funcionamiento requerido de los amortiguadores de pulsación de presión. Las pulsaciones de presión se pueden reducir usando una bomba de cilindros múltiples como un diseño doble o triple, instalando acumuladores del tipo hoja (Bladder) en la línea de descarga de la bomba, o por un cambio enla velocidad del accionador. Sin embargo, hacer pre–ingeniería de el amortiguamiento de estas pulsaciones por los métodos anteriores se justifica solamente cuando una experiencia anterior con un servicio particular indica su necesidad y provee una base de diseño. 12 SISTEMA DE LUBRICACION DE ACEITE EN DISPERSION La experiencia ha mostrado que una reducción importante de fallas debidas a contaminación de lubricación (polvo, humedad y óxido) es posible lubricando los cojinetes de la bomba con un sistema central de lubricación de niebla de aceite. El sistema central distribuye aceite combustible a los cojinetes en la forma de una niebla aerosol suspendida en aire caliente a una presión levemente positiva para controlar el ambiente en la zona en condiciones ideales. A pesar de que un sistema de lubricación de aceite en dispersión requiere una inversión inicial de capital, se han encontrado ahorros de mantenimiento para justificar la inversión incremental, haciendo por lo tanto su aplicación apropiada cuando se desean inversiones óptimas y mantenimiento mínimo.
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 18 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma Los sistemas de lubricación de aceite en dispersión para bombas se debería indicar en las especificaciones de diseño cuando la aplicación es consistente con la filosofía de inversión del proyecto y del plan de mantenimiento de la planta. Cuando se requiera, los detalles de diseño de sistemas de lubricación de aceite en dispersión se puede obtener consultando con los especialistas de máquinas. 13 NOMENCLATURA (Ver MDP–02–P–02).
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 19 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma Fig 1. CURVAS CARACTERISTICAS PARA BOMBAS QUE OPERAN EN PARALELO. NOTAS: EN ESTE RANGO HAY DOS VALORES DE Q PARA CADA VALOR DE H; UNA CONDICION QUE PUEDE CONTRIBUIR A LA INESTABILIDAD.
  • REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO REQUERIMIENTOS DE INSTALACION NOV.970 PDVSA MDP–02–P–10 Página 20 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma Fig 2. NIVEL ACEPTABLE DE PULSACION DE LA PRESION EN TUBERIAS DE BOMBAS. Fig 3. PROTECCION POR BAJO FLUJO PARA BOMBAS DE ALIMENTACION A CALDERAS UTILIZANDO UNA UNIDAD COMBINADA DE VALVULA DE RETENCION / VALVULA DE DESVIO POR BAJO FLUJO (1). NOTAS: 1. SISTEMA MINIMO DE PROTECCION, UN SISTEMA MAS COMPLICADO SE PUEDE JUSTIFICAR POR LA SITUACION INDIVIDUAL DEL DISEÑO. 2. LA OPERABILIDAD DE LA VALVULA DE COMBINACION SE VERIFICA MANUALMENTE CERRANDO LA VALVULA DE DESCARGA Y OBSERVANDO LA PRESION MANOMETRICA EN LA LINEA DE DESVIO. 3. LA LINEA DE DESVIO TIPICAMENTE SE DIMENSIONA PRA 65 a 115 kPa POR CADA 100 METROS (3 a 5 pie POR CADA 100 pies) 4. DIMENSION ES EL ORIFICIO DE RESTRICCION PARA UNA CAIDA DE PRESION DE 69 kPa (10 psi) AL 25% DEL FLUJO NOMINAL DE LA BOMBA.