1BOMBAS ROTATORIAS 22 DE NOVIEMBRE DE 2017 ELABORADO POR KARLA FARLEY GUTIÉRREZ PATRACA 2 Agenda Bombeo hidráulico Componentes Y características Equipo superficial Equipo subsuperficial BHJ Funcionamiento de BHJ Videos 3 Bomba Rotatoria Hay muchas variedades de bombas rotatorias para aplicaciones normales o especiales. En Hydraulic Institute Standards’ se describe la bomba rotatoria como… “una bomba de desplazamiento positivo, consistente en una cámara en donde están colocados engranes, excéntricas, tornillos, aspas (álabes), émbolos o elementos similares accionados por la rotación relativa del eje (árbol) de propulsión y la carcasa y que no tiene válvulas separadas para admisión y descarga”. T Rotor Sencillo 4 I P O S D E R Rotores Múltiples O T O R E S T Rotor Sencillo 5 I P O S D E R Rotores Múltiples O T O R E S 6 Elementos rotatorios Los elementos rotatorios se llaman rotores, engranes, tornillos o lóbulos; no se los denomina impulsores como en las bombas centrífugas. Otros tipos de bombas rotatorias tienen movimiento con placas oscilantes, con excéntrica y pistón, pistón circunferencial, rotor con álabes deslizables, tubo flexible o camisa flexible como elementos rotatorios y se denominarán con esos términos específicos. 7 Flujo inverso La pérdida, llamada a veces flujo inverso, es un factor importante porque influye directamente en la descarga neta de la bomba y varía según el tipo de líquido que se maneje. Se puede definir como la diferencia entre el desplazamiento teórico de una bomba dada (en volumen por revolución o por unidad de tiempo) y la descarga real neta, Q. Q=D-S en donde Q es la capacidad real, gpm; D es el desplazamiento, gpm, y S es la pérdida, gpm 8 La holgura La holgura es muy importante en las bombas rotatorias. Indica las holguras entre los elementos rotatorios y la carcasa entre los elementos en sí. Se expresa como axial y diametral. Se deseará conocer estas holguras como ayuda para evaluar diferentes bombas o como indicador de desgaste para darles mantenimiento. Desde luego, la pérdida está en relación directa con las holguras dentro de la bomba y la capacidad de cualquier bomba rotatoria se reducirá conforme se En la figura se ilustra una bomba de engranes y agranden las holguras por el desgaste. los lugares en donde se determinan las holguras. 9 Requisitos para la succión Las condiciones de la succión en las bombas rotatorias se expresan como carga neta positiva de succión, NPSH. En estas bombas, como en cualquier otra, se requiere presión positiva en la succión para que se llenen por completo con el líquido. Aunque muchos tipos de bombas rotatorias tendrán buen funcionamiento durante largo tiempo cuando bombean una mezcla de líquido y gas, la descarga neta de líquido se reducirá mucho si una parte del caudal dentro de la bomba es una mezcla de gas y líquido o de aire y líquido. Por ello, siempre es necesario asegurar una presión o carga adecuada de succión para que la bomba se llene por completo con líquido y funcione sin cavitación 10 Caballaje de la bomba Los requisitos de potencia de las bombas rotatorias, igual que en las demás se determinan con base en: Capacidad, gpm potencia entregada en el presión diferencial,psi eje o árbol propulsor de la bomba, hp eficiencia de la bomba 11 Especificaciones de las bombas rotatorias Se puede necesitar una Debido a que no existían normas para las bombas especificación detallada de una rotatorias utilizadas, el subcomité de equipo mecánico, bomba rotatoria. Debe incluir, en un división de refinación del American Petroleum Institute orden lógico (API) hizo el proyecto de la norma “Positive Displacement Pumps, Rotaty Type” que fue publicado como Norma API 676 y la intención es servir como referencia para -Condiciones de operación especificaciones mínimas a usuarios y fabricantes. • Requisitos del servicio -Requisitos del diseño de la bomba La Norma ayuda a los usuarios y • Accesorios fabricantes como referencia para las especificaciones mínimas. Pero hay otro -Unidad motriz factor. Debido a los muchos tipos, velocidades, principios diferentes de funcionamiento y diseños especiales no se puede expedir una norma que abarque todos los aspectos de cada bomba rotatoria. 12 Aplicaciones Flujo viscoso o viscosidad variable Requisito de bajo flujo Si el líquido bombeado tiene una El ingeniero de proceso suele verse viscosidad, a temperatura de en la necesidad de utilizar bombas bombeo, de 100 SSU o mayor y, en para muy bajo flujo que puedan especial si es mucha mayor, la funcionar con eficiencia y bomba rotatoria puede ser la estabilidad razonables. Hay mejor o quizá la única elección. algunas bombas rotatorias, mucho Algunas rotatorias se utilizan con más pequeñas que cualquier líquidos con viscosidad hasta de 1 centrífuga, disponibles para flujos millón de SSU, o sea los que no se de 0.5 a 3 gpm y dentro de su pueden manejar con ningún otro gama de presión serán las más tipo de bomba. económicas. 13 Aplicaciones Hay que evitar los materiales abrasivos porque las bombas con holguras Mezclas de líquidos y sólidos reducidas perderán eficiencia conforme ocurre el desgaste. Aunque, por lo general, no es aceptable bombear una pasta aguada en una bomba con holguras pequeñas, las bombas rotatorias pueden manejar algunas mezclas de líquidos y sólidos y semilíquidas. La rotatoria puede ser buena elección para aplicaciones que requieren flujo reducido o variable o con mezclas de diferentes composiciones. En este caso se aplica en particular la bomba de tornillo sencillo o de tornillo doble. 14 Unidades motrices En casi todas las bombas rotatorias se utilizan motores eléctricos. También se utilizan turbinas de vapor, en especial en bombas de alta velocidad como las de tres tornillos, que tienen aplicación en especial para bombear lubricante y aceite de sello para compresores y turbinas grandes en donde es esencial que siga funcionando el sistema de circulación de aceite si se interrumpe la corriente eléctrica. A veces se utilizan motores de gas o Diesel en lugares alejados para grupos de bombeo en campos petroleros, patios de tanques o instalaciones para carga en lugares aislados. Por razones de seguridad y de contaminación ambiental, rara vez se utilizan motores de combustión interna en las plantas de proceso. 15 BCP Es un sistema de levantamiento artificial que usa una bomba de desplazamiento positivo que consta de dos engranajes helicoidales interiores entre el rotor y el estator, al girar el rotor dentro de este, las cavidades se mueven axialmente de uno al otro extremo del estator creando la acción de bombeo. 16 BCP La capacidad de levantamiento neto de las BCP es función directa del número de cavidades (etapas de la bomba) o líneas de sello. A mayor número de etapas, mayor capacidad de levantamiento. Las líneas de sello Rotor-Estator pueden ser deformadas por la presión diferencia entre etapas, permitiendo el deslizamiento del fluido entre cavidades. Este DESLIZAMIENTO resulta en una pérdida o reducción del volumen total producido. La eficiencia de levantamiento será función principalmente de: Número de Etapas Dureza del Elastómero Longitud del Paso del Rotor Interferencia entre Rotor y Estator 17 Aplicaciones del BCP Pozos de crudo pesado (alta viscosidad) y altos caudales (< 12 °API). Proyectos de recuperación secundaria. Reducción de costos de inyección, producción y manejo de agua. Reducción requerimiento de infraestructura. Aplicable a instalaciones costa afuera.