16.3.- Otras Consideraciones

En servicios que quedan fuera de las recomendaciones del API 610/ISO 13709 la responsabilidad por la selección de los materiales de construcción de las bombas no debe quedar completamente en manos del fabricante del equipo. Lo más recomendable en esos casos y cuando se deben usar materiales fuera de la cobertura de las normas es solicitar al fabricante que demuestre la viabilidad del material en el servicio propuesto mediante un listado de referencias donde, se indique los equipos que están siendo aplicados en servicios similares, el tiempo de servicio, las condiciones de operación y las capacidades.

En servicios de bombeo de petróleo, algunos especialistas recomiendan aceros aleados o inoxidables cuando para estos servicios no es requerido un material de este nivel de calidad. Para servicios de bombeo de crudo en rangos de mediana y alta energía se debe solicitar un casco de fundición de acero con componentes en rotativos en hierro fundido o en acero, tanto para lograr un buen nivel de costos de inversión inicial como para obtener la mantenibilidad y reparabilidad aceptable de los componentes de la bomba.

En la nomenclatura del API 610/ISO 13709 corresponde a los códigos S-1 y S-4; donde en la clase de materiales S-1 la carcasa y el eje son de acero al carbono y los impulsores de fundición de acero, en la clase de materiales S-4 la carcasa, los impulsores y el eje son de acero al carbono.  Se debe tener cuidado en la selección de los materiales cuando se usan combinaciones fuera de lo establecido en las normas, así como en los acabados finales y holguras de rodaje para evitar agarrotamiento o “galling”.

Los fabricantes ofrecerán los materiales económicos para los servicios solicitados como carcasas de fundición de hierro o hierro nodular, el cual se puede aplicar en la gran mayoría de los servicios del área de producción y transporte de hidrocarburos, sin embargo, son materiales más difíciles de trabajar y de reacondicionar que el acero al carbono, adicional a que la ganancia en costos de inversión no son significativas.

Uno de los servicios con mayor complejidad desde el punto de vista de los materiales son los servicios para bombeo de agua salada, agua de mar o agua de formación, en estos servicios no es posible la utilización de aceros al carbono porque las tasas de corrosión y erosión son muy altas causando la perdida de los equipos en plazos muy cortos.

En ambientes donde existen cloruros como es el caso del agua de mar y agua de producción, los aceros inoxidables austeníticos  de la serie 300 son sensibles y propensos a ser atacados por SCC (stress corrosion cracking), algunas soluciones dadas por fabricantes de bombas cubrir las superficies hidráulicas de las bombas de acero inoxidable austeniticas con pinturas y recubrimientos especiales para evitar el contacto del agua con el acero, sin embargo estas pinturas y recubrimientos con el uso se degradan o dañan dando pie al inicio de los ataques a estos aceros.

En algunas instalaciones marinas se utilizó para inyección de agua salada y de producción Nikel-Aluminum Bronce (NAB) que es resistente a la corrosión por picaduras e inter-granular en presencia de cloruros. Los mayores problemas observados en bombas multietapas que operaban a más de 69 bar (1000 psi) fue erosión en las carcasas a nivel de las conexiones inter-etapas, donde se formaron unos pequeños caminos que comunican las áreas inter-etapas deteriorando el rendimiento de las bombas.

En aplicaciones más recientes a partir de finales de los años 90 se ha generalizado el uso de los aceros Duplex en servicios, debido básicamente al éxito logrado con estos aceros en las instalaciones petroleras del Mar del Norte donde se están aplicando desde los años 80. Los aceros Duplexs se fabrican desde los años 30 del siglo XX, pero su uso estaba limitado a aplicaciones muy específicas debido a los reiterados problemas observados con la reparabilidad y soldabilidad de estos aceros.

Desde finales de los años 60 el uso de los aceros Duplex se extendió debido a la mejora de los procesos de fundición que permitieron la adición de mayores cantidades de nitrógeno a las aleaciones inoxidable lo cual estabiliza la Austenita y reduce la formación de fases intermedias. 

Estos aceros están compuestos una mezcla proporcional de Austenita y Ferrita que constituye una estructura doble en la aleación. Los aceros Duplexs tienen mayor resistencia mecánica que los aceros Austeniticos tradicionales y alta resistencia a la corrosión por picaduras, a la corrosión inter-granular y a la corrosión por ataque de cloruros. Su principal debilidad es la tendencia a formar fases inter-metálicas cuando son sometidos a altas temperatura, lo cual da como resultado la fragilización de la aleación.  

En la Industria Petroquímica se ha generalizado en algunas aplicaciones específicas, como es el caso del bombeo de fluidos ácidos o alcalinos, el uso de bombas centrífugas fabricadas con materiales no metálicos como el caso de los compuestos epóxidos reforzados con fibra de vidrio y los termoplásticos, estos materiales no están considerados ni en API 610 ni en la norma ASME B73.1.

Estos compuestos pueden ser modelados y reforzados con armazones metálicas para mejorar su resistencia y capacidad para soportar carga. La capacidad de los materiales no metálicos para soportar carga es muy variable va a depender de una serie de factores como son la calidad de la fabricación, el tipo de material, cuales son los refuerzos estructurales etc. Los compuestos no metálicos tienen mejor comportamiento a la abrasión que el acero inoxidable debido a que por la conformación de su superficie tienen menor coeficiente de fricción, además el óxido que recubre y protege el acero inoxidable es continuamente removido por los abrasivos.

Una limitación importante de los materiales no metálicos es su relativamente poca resistencia a altas temperatura, la mayoría de los materiales no metálicos usados en estas aplicaciones resisten temperaturas entre 60 y 120 °C (140 y 250 °F).  

Los termoplásticos más usa son el PVC y el CPVC que tienen buenas propiedades para resistir corrosión por acido, por productos alcalinos, sales disueltas y muchos otros químicos. Tiene limitaciones para manejar solventes y aromáticos. El CPVC tiene mejor comportamiento que el PVC para manejar líquidos corrosivos calientes.

El polipropileno (PP) tiene baja Gravedad Específica (0,91), pero posee buena resistencia a los solventes, a los ácidos y los productos alcalinos.

Otro producto usado es el PTFE (politetrafluoroetileno) es uno de los productos que tiene mayor resistencia a la temperatura 260 °C (500 °F), su mayor desventaja es que comparado con otros materiales no metálicos posee baja resistencia a la abrasión y a los esfuerzos por tensión.

Acerca del autor de este libro:

José Miguel Acosta Pérez

José Miguel Acosta Pérez, es Ingeniero Mecánico egresado de la Universidad Simón Bolívar (USB) (Venezuela-1982); Especialista en Equipos Rotativos, Universidad Simón Bolívar (USB) (Venezuela-1990), Especialista en Gerencia de Proyectos, Universidad Católica Andrés Bello (UCAB) (Venezuela-2001), Especialista en Equipos para Producción de Petróleo On and Offshore, Universidade de Iguazu (UNIG) (Brasil-2010). 

E-mail de contacto: jose.acosta_pumpbook.com.br

CAPÍTULO 1
INTRODUCCIÓN

1.1.- ¿Qué es una Bomba?
1.2.- ¿Qué son las Bombas Centrífugas?

CAPÍTULO 2
PARTES DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA

2.1.- Impulsores
2.2.- Eje
2.3.- Carcasa
2.4.- Anillos de Desgaste
2.5.- Cojinetes
2.6.- Sellos Mecánicos

CAPÍTULO 3
¿CÓMO LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS TRANSMITEN LA ENERGÍA A LOS FLUIDOS?

3.1.- Cabezal Total de una Bomba Centrífuga
3.2.- Sistemas Asociados a las Bombas y sus Características
3.3.- Potencia y Eficiencia en las Bombas Centrífugas

CAPÍTULO 4
CURVAS DE RENDIMIENTO DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

4.1.- Forma de la Curva de Rendimiento
4.2.- Diseño Hidráulico de las Bombas Centrífugas

CAPÍTULO 5
CEBADO DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

5.1.- Cebado Manual con Válvula de Pie
5.2.- Cebado con Tanque de Cámara Simple
5.3.- Cebado por Succión Positiva
5.4.- Cebado con Eyectores
5.5.- Cebado con Bombas de Vacío

CAPÍTULO 6
CARACTERÍSTICAS DE SUCCIÓN DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA

6.1.- Como se Determina el NPSHA
6.2.- Como se Determina el NPSHR
6.3.- Como Mejorar el NPSHA de un Sistema de Bombeo
6.4.- Fenómeno de Cavitación

CAPÍTULO 7
OPERACIÓN CON LÍQUIDOS VISCOSOS

CAPÍTULO 8
FLUJO MÍNIMO

8.1.- Flujo Mínimo Térmico
8.2.- Flujo Mínimo Continuo

CAPÍTULO 9
LEYES DE AFINIDAD

9.1.- Aplicación de las Leyes de Afinidad
9.2.- Ajustes en los Impulsores Luego del Corte

CAPÍTULO 10
OPERACIÓN CON MÁS DE UNA BOMBA

10.1.- Bombas Operando en Paralelo
10.2.- Bombas Operando en Serie

CAPÍTULO 11
PARTES Y SISTEMAS ACCESORIOS PARA LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

CAPÍTULO 12
COJINETES

12.1.- Cojinetes Radiales
12.2.- Cojinetes de Empuje

CAPÍTULO 13
LUBRICACIÓN

13.1.- Tipos de Lubricación
13.2.- Lubricación con Grasa
13.3.- Lubricación con Aceite

CAPÍTULO 14
ACOPLAMIENTO

14.1.- Acoplamientos de Engranajes
14.2.- Acoplamientos de Rejilla de Agarre Continuo
14.3.- Acoplamientos Elastoméricos
14.4.- Acoplamiento Flexible de Láminas Metálicas

CAPÍTULO 15
SELLADO DEL EJE

15.1.- Caja de Sellos
15.2.- Empaquetaduras
15.3.- Sellos Mecánicos

CAPÍTULO 16
MATERIALES DE FABRICACIÓN

16.1.- Materiales de Acuerdo con el ASME B73.1
16.2.- Materiales de Acuerdo con el API 610
16.3.- Otras Consideraciones

CAPÍTULO 17
INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL

17.1.- Control por Regulación de Flujo
17.2.- Control por Recirculación
17.3.- Control por Variación de Velocidad
17.4.- Otras Consideraciones para el Control de Flujo

CAPÍTULO 18
MOTORES ELÉCTRICOS

CAPÍTULO 19
VIBRACIÓN MECÁNICA EN BOMBAS CENTRÍFUGAS

19.1.- Como se Miden las Vibraciones y Como son Interpretadas
19.2.- Que Dicen el Asme B73.1 Y el API 610 Sobre Vibración
19.3.- Causas de las Vibraciones en las Bombas Centrífugas

CAPÍTULO 20
PRINCIPALES TIPOS DE BOMBAS CENTRÍFUGAS

20.1.- Bomba de Succión Frontal
20.2.- Bomba Vertical en Línea
20.3.- Bombas Horizontales Multietapas
20.4.- Bomba Doble Succión Axialmente Partida, Entre Cojinetes
20.5.- Bomba Vertical Tipo Turbina

CAPÍTULO 21
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS

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