Teoria Basica de Sistemas de Lubricación y Enfriamiento (PLANES API) nuevo def

Teoría Básica de Sistemas de Lubricación y Enfriamiento(PLANES API) Lubricación en Caras • • • La selección de un sello con materiales y características de diseño adecuados no garantiza su buen funcionamiento. Para la correcta operación de un sello mecánico, debe formarse entre las caras de contacto una película de lubricación. La función de la película de lubricación es lubricar y enfriar las caras Lubricación en Caras Película de Lubricación Interfacial • • • En funcionamiento, el fluido a Presión se introduce entre las caras. El fluido introducido, forma una película que las lubrica. La presión hidráulica a la vez cierra las caras. Lubricación en Caras Película de Lubricación Interfacial • Para que la película se forme adecuadamente, es necesario instalar sistemas para extraer el calor que se genera en las caras de contacto por el deslizamiento de una contra la otra. Protección a los Sellos Mecánicos Sistemas de Protección • Los sistemas de protección se utilizan para proveer al sello del ambiente apropiado facilitando la formación de la película de lubricación para reducir el roce entre las caras y extrayendo el calor que se genera en ellas. Protección a los Sellos Mecánicos Funciones de los Sistemas de Protección Evitar el roce en caras de contacto. Lubricación Disipar el calor generado en caras de contacto. Enfriamiento Inyección Protección a los Sellos Mecánicos • El uso de los sistemas de protección a los sellos mecánicos va a depender del tipo y condición del fluido bombeado, variando según el arreglo de los sellos. La API (American Petroleum Institute), Conjuntamente con ASME (American Society of Mechanical Engineers) e ISO (International Standards Organization) creó, para la protección a los diferentes arreglos de sellos mecánicos, unos sistemas identificados con números a los que luego se le agregaron letras, conocidos como Planes API. De la aplicación adecuada, conocimiento, uso y mantenimiento de los Planes API depende la duración apropiada del sello mecánico. • • Protección a los Sellos Mecánicos • Los planes se desarrollaron inicialmente para la norma API 610, y se continuó el uso con la aparición de la norma API 682. Con la creación de la norma API 682 2da Edición, se han agregado nuevos números de planes API y otros han sido modificados. • Actualmente los planes se rigen por la norma API 682 2da Edición y constan de lo siguiente: Planes de Lubricación y enfriamiento para sellos húmedos. Planes auxiliares para sellos húmedos. Planes para aplicaciones de gas. Planes de Lubricación y Enfriamiento API ANSI ISO 01 02 11 12 13 14 7301 7302 7311 7312 7313 7314 07 01 00 02 Descripción General Recirculación interna desde la descarga de la bomba. Cavidad cerrada, sin recirculación. Chaqueta de enfriamiento o calentamiento. Circulación de la descarga a la cavidad de sellado pasando por un orificio. Circulación de la descarga a la cavidad de sellado pasando por un orificio y un filtro. Recirculación de la cavidad de sellado a la succión de la bomba. Circulación desde la descarga a la cavidad de sellado pasando por una placa orificio. Así mismo, circulación desde la caja de sellado a la succión. Planes de Lubricación y Enfriamiento API ANSI ISO 21 22 23 31 32 41 7321 7322 Descripción General Circulación desde la descarga pasando por una placa orificio y un enfriador a la cavidad de sellado. Circulación desde la descarga pasando por un filtro, placa orificio y enfriador a la cavidad de sellado. Similar al plan 21con la adición de un filtro. 7323 7331 7332 7341 06 04 08 Recirculación desde un anillo de bombeo al sello pasando por un enfriador. Circulación de la descarga a la cavidad de sellado pasando por un separador ciclónico. Inyección de fuente externa a la cavidad de sellado. Circulación de la descarga a la cavidad de sellado pasando por separador ciclónico y un enfriador. Planes Auxiliares API 52 53A* 53B* 53C* 54 61 62 65 7354 7361 7362 7365 08b 12 09 ANSI ISO 7352 7353 10 11 Descripción General Circulación forzada de líquido amortiguador, contenido reservorio no presurizado para sellos duales. Circulación forzada de líquido de barrera, contenido en un reservorio presurizado para sellos duales. Circulación forzada de líquido de barrera, en un circuito cerrado presurizado por un acumulador de vejiga. Conocido como plan 53M (modificado). Circulación forzada de líquido de barrera presurizado externamente en un reservorio tipo pistón. Circulación forzada de fluido limpio y presurizado por una fuente externa. Conexiones lado atmosférico taponadas. Fluido para sofoque o lavado (Quench) de fuente externa. Recolector de fugas líquidas en sellos sencillos. * Planes renumerados como resultado del API 682 (2da Edición). Planes para aplicaciones de Gas API 71* 72* 74* 75* 76* 7372 ANSI ISO Descripción General Conexiones taponadas. Usualmente para planes 72, 75 o 76. Gas amortiguador externo para sellos contenedores secundarios. Gas de barrera presurizado para sellos duales de gas. Drenaje para el condensado de las fugas en sello contenedores secundarios. Venteo para fugas no condensadas en sellos contenedores secundarios. * Nuevos planes API 682 (2da Edición) Los estándares ISO y ASME no están sincronizados con los estándares del nuevo API. Sistemas para Sellos Principales FLUIDO BOMBEADO ACCIÓN REQUERIDA PLAN 1 PLANES API Circulación Integral 1 Fluidos Limpios 1 Circulación (Lubricación) PLAN 11 Recirculación PLAN 12 Recirculación con Filtro PLAN 13 Recirculación Inversa PLAN 14 Recirculación con Retorno PLAN 2 Enfriamiento Integral 2 Fluidos a Temperatura 2 Enfriamiento PLAN 21 Recirculación con Enfriador PLAN 22 Recirculación con Enfriador y Filtro PLAN 23 Circuito Cerrado con Enfriador 3 Fluidos Abrasivos Fluidos Abrasivos a temperatura 3 Lubricación 4 Enfriamiento y Lubricación PLAN 31 Recirculación con Separador PLAN 32 Inyección Fuente Externa PLAN 41 Recirculación con Separador y Enfriador 4 Sistemas para Sellos Auxiliares FLUIDO BOMBEADO ACCIÓN REQUERIDA PLANES API PLAN 51 Sello Sencillo PLAN 52 Sello Dual No-presurizado 5 Fluidos Peligrosos - Ácidos y Cáusticos - Tóxicos y Cancerígenos - Explosivos e Inflamables 5 Seguridad PLAN 53 Sello Dual Presurizado PLAN 54 Sello Dual Presurizado 6 Fluidos en General 6 Manejo de Emisiones PLAN 61 Venteo y Drenaje PLAN 62 Lavado y Drenaje PLAN 65 Venteo y Drenaje (Recolector de fuga) PLAN 71 Barrera de Gas Opcional 7 Gases 7 Barrera de Gas PLAN 72 Barrera de Gas No Presurizada PLAN 74 Barrera de Gas Presurizada PLAN 75 Drenaje de Fuga que condensa PLAN 76 Venteo de Fuga que no condensa 1 Fluidos Limpios 1 CIRCULACION PLAN API 1 Circulación Integral PLAN API 11 Recirculación PLAN API 12 Recirculación con Filtro PLAN API 13 Recirculación Inversa PLAN API 14 Recirculación Con Retorno 1 Fluidos Limpios Plan API 1 • Circulación Integral. El sello es lubricado y enfriado con el movimiento del bombeo 1 Fluidos Limpios Plan API 1 Descripción Recirculación integral Usos Bombas domesticas con cajas de sello abiertas o acampanadas. También se presenta con una perforación interna desde la descarga hasta la cavidad de sellado. Su uso esta limitado a Bombas cuya cabeza total de descarga sea menor de 125 pies. No se recomienda en bombas verticales. Elementos del Plan Ninguno Verificaciones Ninguna. La cantidad del flujo depende de la presión diferencial, cualquier modificación de la bomba afectaría el plan 1 Fluidos Limpios Plan API 11 • Recirculación desde la descarga de la bomba hasta las caras de sello, pasando por una Placa Orificio V F Q/D 1 Fluidos Limpios Plan API 11 Descripción Recirculación desde la descarga de la bomba hasta las caras de sello, pasando por una Placa Orificio. Usos Bombas horizontales. Servicio General. Elementos del Plan Placa Orificio. Verificaciones Verificar existencia de Placa Orificio de 1/8” mínimo si el diferencial de presión sobrepasa 50 psi. Caudal recomendado 1 gpm por cada pulgada de sello. Para aplicaciones de mas de 3600 rpm o presiones superiores a 500 psi debe calcularse el calor generado y el flujo de enfriamiento. 1 Fluidos Limpios Plan API 11 • Limitantes Cavidad de sellado a presión de descarga. Los fluidos viscosos, termo sensitivos o lodos pueden bloquear las tuberías o agujeros pasantes de las conexiones. Erosión. 1 Fluidos Limpios Plan API 12 • Recirculación desde la descarga de la bomba hasta las caras de sello, pasando por un filtro y una Placa Orificio V F Q/D 1 Fluidos Limpios Plan API 12 Descripción Recirculación desde la descarga de la bomba hasta las caras de sello, pasando por un filtro y una Placa Orificio. Usos Bombas horizontales. Líquidos limpios con eventuales partículas. Servicio General. Elementos del Plan Placa Orificio. Filtro en “Y”. Verificaciones Verificar exista la Placa Orificio según el diferencial de presión. Verificar que el filtro no se encuentre obstruido. 1 Fluidos Limpios Plan API 12 • Uso de filtros El uso de filtros en sellos mecánicos debe restringirse o evitarse, debido a la posibilidad del bloqueo de la línea de recirculación. Se prefiere el uso de separadores de abrasivos ciclónicos ante presencia de sólidos. 1 Fluidos Limpios Plan API 13 • Circulación desde la cavidad de sellado hasta la succión, pasando por una Placa Orificio. A la Succión V F Q/D 1 Fluidos Limpios Plan API 13 Descripción Circulación desde la cavidad de sellado hasta la succión pasando por una Placa Orificio. Usos Bombas verticales. Líquidos limpios. Servicio General. Elementos del Plan Placa Orificio. Verificaciones Verificar que exista la Placa Orificio de 1/8” mínimo. Se recomienda un caudal de 1 gpm por cada pulgada de sello. Verificar que el liquido llegue a las caras el sello. 1 Fluidos Limpios Plan API 13 • Funciones del Plan 13 Garantizar la circulación Ventear la cavidad de sellado en bombas verticales Disminuir la presión de la cavidad de sellado. No introduce abrasivos a las caras. 1 Fluidos Limpios Plan API 14 • Circulación desde la descarga de la bomba hasta la cavidad de sellado, pasando por una placa orificio, y desde la cavidad de sellado hasta la succión. A la Succión De la Descarga FI FO Q/D 1 Fluidos Limpios Plan API 14 Descripción Circulación desde la descarga hasta la cavidad de sellado pasando por una placa orificio y desde la cavidad de sellado hasta la succión. Usos Bombas horizontales o verticales. Líquidos limpios. Servicio General. Elementos del Plan Placa Orificio. Verificaciones Verificar que tenga instalada la Placa Orificio de 1/8” mínimo. Se recomienda para fluidos viscosos en bombas verticales donde el buje restrinja el ingreso de fluido a la cavidad de sellado. 1 Fluidos Limpios Sistemas de Control • Placa orificio El flujo en los planes API 11, 12, 13, y 14 es controlado generalmente por una placa orificio en la(s) líneas). Los orificios no deben ser menor de 1/8 pulgada (3 milímetros) a menos que el producto esté muy limpio y se obtenga la aprobación del cliente. Deben ser instaladas mas cerca de la conexión de descarga para evitar velocidad excesiva del producto al sello. Se utilizan para diferenciales de presión superiores a 50 psi. Cuando la presión diferencial es alta, una sola placa con un orificio de 1/8” permitiría más flujo que el deseado. Esto se puede tratar de dos maneras: Una opción es utilizar dos o más placas con orificios de 1/8” en serie. La cantidad dependerá de la presión diferencial. La segunda es utilizar un "tubo de estrangulación". 2 Fluidos a Temperatura 2 ENFRIAMIENTO PLAN API 2 Enfriamiento Integral PLAN API 21 Recirculación con enfriador PLAN API 22 Recirculación con Enfriador y Filtro PLAN API 23 Circuito cerrado con Enfriador 2 Fluidos a Temperatura Plan API 2 • Cámara de enfriamiento o calentamiento en la cámara de sellado o brida del sello. CI/CO Q/D 2 Fluidos a Temperatura Plan API 2 Descripción Uso de cámara de enfriamiento o calentamiento en la cámara de sellado o brida del sello. Usos Bombas horizontales. Líquidos que solidifican al bajar la temperatura. Líquidos a altas temperaturas. Elementos del Plan cámara en la bomba o brida del sello. No es un plan de recirculación. No existe entrada ni salida directa de flujo en la cámara de sellado. Verificaciones Verificar que el líquido que se inyecta a la cámara se encuentre a la temperatura adecuada y en condiciones convenientes. No se recomienda bombas verticales. en 2 Fluidos a Temperatura Plan API 2 • Precauciones Las cámaras de enfriamiento/calentamiento deben estar limpias. Verificar las temperaturas de cambio de estado del producto bombeado. Verificar las condiciones de congelamiento. El enfriamiento/calentamiento es limitado. 2 Fluidos a Temperatura Plan API 21 • Circulación desde la descarga hasta la cavidad de sellado pasando por una placa orificio y un intercambiador de calor. V F Q/D 2 Fluidos a Temperatura Plan API 21 Descripción Circulación desde la descarga hasta la cavidad de sellado pasando por una placa orificio y un intercambiador de calor. Usos Bombas horizontales. Líquidos limpios a altas temperaturas. Se utiliza para evitar la vaporización del fluido en las caras del sello. Elementos del Plan Placa Orificio. Intercambiador de Calor. Termómetro Bimetálico. Verificaciones Verificar que tenga instalada la Placa Orificio de 1/8” mínimo. Verificar que el intercambiador no se encuentre obstruido. Se debe considerar el diferencial de temperatura para la selección del intercambiador. Verificar que la temperatura del líquido que sale del intercambiador se encuentre 50°F mínimo por debajo de la temperatura de vaporización del producto. 2 Fluidos a Temperatura Plan API 21 • Limitaciones Cavidad de sellado a presión de descarga. Los fluidos viscosos, termosensitivos o lodos pueden bloquear las tuberías o agujeros pasantes de las conexiones. Erosión. El diferencial de temperatura del producto no debe ser mayor que 300°F (150 °C) por choque térmico. El intercambiador de calor eventualmente perderá eficiencia por efecto de deposiciones de producto o sales en el agua sobre los tubos. 2 Fluidos a Temperatura Plan API 22 • Circulación desde la descarga hasta la cavidad de sellado pasando por una placa orificio, un filtro y un intercambiador de calor. V F Q/D 2 Fluidos a Temperatura Plan API 22 Descripción Circulación desde la descarga hasta la cavidad de sellado pasando por una placa orificio, un filtro y un intercambiador de calor. Usos Bombas horizontales. Líquidos limpios a altas temperaturas con eventuales partículas. Elementos del Plan Placa Orificio. Filtro en “Y”. Intercambiador de Calor. Termómetro Bimetálico. Verificaciones Verificar que tenga instalada la Placa Orificio de 1/8” mínimo. Verificar la limpieza del filtro. Verificar que el intercambiador no se encuentre obstruido. Verificar que la temperatura del líquido que sale del intercambiador se encuentre 50°F mínimo por debajo de la temperatura de vaporización del producto. 2 Fluidos a Temperatura Plan API 22 • Uso de filtros El uso de filtros en sellos mecánicos debe restringirse o evitarse, debido a la posibilidad del bloqueo de la línea de recirculación. Se prefiere el uso de separadores de abrasivos ciclónicos ante presencia de sólidos. 2 Fluidos a Temperatura Plan API 23 • Circulación forzada por un anillo de bombeo, en un circuito cerrado desde la caja de sellado, pasando por un intercambiador de calor. T I FO FI Q/D 2 Fluidos a Temperatura Plan API 23 Descripción Circulación forzada por un anillo de bombeo desde la caja de sellado pasando por un intercambiador de calor y retornando a la caja del sello. Usos Bombas horizontales o verticales. Líquidos limpios a altas temperaturas. Agua caliente, productos de alimentación de calderas . Aceites térmicos. Hidrocarburos a alta temperatura. Elementos del Plan Anillo de Bombeo. Intercambiador de Calor. Termómetro Bimetálico. Verificaciones Verificar que la altura del intercambiador se encuentre de 18” a 24”por encima del eje de la bomba. Verificar que el intercambiador no se encuentre obstruido. Verificar que la temperatura del líquido que sale del intercambiador se encuentre 50°F mínimo por debajo de la temperatura de vaporización del producto. No se recomienda en fluidos altamente viscosos porque el anillo de bombeo no realizaría la circulación forzada. 2 Fluidos a Temperatura Plan API 23 • Instalación Se recomienda opcionalmente la instalación de un buje de garganta de baja claridad sobre camisa o eje para aislar el proceso. Intercambiador de calor preferiblemente en posición vertical. Distancia vertical: de 18” a 24” sobre el centro del eje. Distancia horizontal: la menor posible. Reducir la cantidad de curvas y codos con ángulos agudos. Proveer el sistema con venteos. Instalar un intercambiador de calor por sello. 2 Fluidos a Temperatura Plan API 23 • Instalación 2 Fluidos a Temperatura Plan API 23 + Cámara de Enfriamiento Indicador de flujo Válvula de alivio Plan API 23 Venteo Agua de enfriamiento hacia el intercambiador Agua de enfriamiento hacia el drenaje Agua de enfriamiento de la cámara de la bomba 2 Fluidos a Temperatura Intercambiadores comúnmente utilizados. Enfriamiento por agua Enfriamiento por aire 3 Fluidos Abrasivos 3 LUBRICACIÓN PLAN API 31 Separador Ciclónico PLAN API 32 Inyección de Fuente Externa Fluidos Abrasivos Por Efecto Térmico Por Contacto Atmosférico Inherentes Por Sólidos en Suspensión 3 Fluidos Abrasivos Plan API 31 • Circulación desde la descarga de la bomba hasta la caja de sellado pasando por un separador ciclónico, el fluido con sólidos es devuelto a la succión. De la Descarga de la Bomba A la Succión de la Bomba V F Q/D 3 Fluidos Abrasivos Plan API 31 Descripción Circulación desde la descarga de la bomba hasta la caja de sellado pasando por un separador ciclónico, el fluido con sólidos es devuelto a la succión. Usos Bombas horizontales o verticales. Líquidos con sólidos en suspensión con gravedad especifica dos veces menor que la de los sólidos. En bombas verticales debe incluirse un buje al fondo de la cajera. Elementos del Plan Separador Ciclónico. Verificaciones Verificar que el separador ciclónico sea el adecuado para la concentración de sólidos y el tamaño de las partículas. Verificar las condiciones operativas de presión para la selección correcta del separador de abrasivos. Verificar la presión diferencial permitida para que el separador funcione. Diferencial de presión mínimo 15 psig, máxima 160-200 psig. 3 Fluidos Abrasivos Plan API 31 Separador Ciclónico Fluido limpio Al sello mecánico Entrada A la succión de la bomba Desde la descarga de la bomba Fluido con abrasivos 3 Fluidos Abrasivos Plan API 32 • Inyección de fuente externa de líquido limpio, compatible con el producto bombeado, a una presión de 30 psi (2 bar) por encima de la presión en la cavidad de sellado. Por el suplidor PI TI Por el cliente De fuente Externa V F Q/D 3 Fluidos Abrasivos Plan API 32 Descripción Inyección de fuente externa de liquido limpio compatible con el producto bombeado a una presión de 30 psi (2 bar) por encima de la presión en la cavidad de sellado. Se utiliza generalmente con buje de restricción en la caja para mantener la presión. Usos Bombas horizontales o verticales. Líquidos abrasivos. Se utiliza en aplicaciones donde pueda haber cristalización o formación de coque. El líquido a inyectar debe ser compatible con el producto bombeado. Elementos del Plan Válvula reguladora de presión. Válvula check. Filtro en “Y”. Válvula de bloqueo. Manómetro. Flujómetro. Verificaciones Verificar que la presión este regulada a 30 psi (2 bar) por encima de la presión en la cavidad de sellado. Verificar que la válvula check y la válvula de bloqueo se encuentren operando correctamente. Verificar que el manómetro y el flujométro tengan el rango y los materiales apropiados para el servicio. NOTA: se debe dejar inyectado el líquido a la presión recomendada al parar el equipo para evitar contaminación del sello. 4 Fluidos Abrasivos a Temperatura 4 LUBRICACIÓN Y ENFRIAMIENTO PLAN API 41 Separador Ciclónico e Intercambiador de calor 4 Fluidos Abrasivos a Temperatura Plan API 41 • Circulación desde la descarga de la bomba hasta la caja de sellado pasando por un separador ciclónico y un intercambiador de calor. TI De descarga de Bomba A Succión de Bomba V F Q/D 4 Fluidos Abrasivos a Temperatura Plan API 41 Descripción Circulación desde la descarga de la bomba hasta la caja de sellado pasando por un separador ciclónico y un intercambiador de calor. Usos Bombas horizontales o verticales Líquidos con contenido de sólidos abrasivos a altas temperaturas. Elementos del Plan Separador Ciclónico Intercambiador de Calor Termómetro Bimetálico Verificaciones Verificar que el separador ciclónico sea el adecuado para la concentración de sólidos y el tamaño de las partículas. Verificar que el intercambiador no se encuentre obstruido Verificar que la temperatura del líquido que sale del intercambiador se encuentre 50°F mínimo por debajo de la temperatura de vaporización del producto Considerar las limitaciones de los planes 21 y 31 5 Fluidos Peligrosos 5 SEGURIDAD PLAN API 51 Sello Sencillo con Barrera PLAN API 52 Sello Dual No Presurizado (Tandem) PLAN API 53 Sello Dual Presurizado (Doble) PLAN API 54 Sello Dual Presurizado (Doble) Acidos y Cáusticos Tóxicos y Cancerígenos Explosivos e Inflamables 5 Fluidos Peligrosos Plan API 51 • Columna estática de líquido a través de la conexión en la brida. Venteo Reservorio QI QO(tapón) Venteo Reservorio V F Q/D 5 Fluidos Peligrosos Plan API 51 Descripción Columna estática de liquido no presurizado a través de la conexión de sofoque (quench) de la brida en arreglo de sello sencillo. Usos Bombas horizontales o verticales Líquidos que cristalizan al contacto atmosférico. Líquidos peligrosos de baja concentración. Elementos del Plan Reservorio Placa Orificio Manómetro Switch de Nivel Switch de Presión Nota: La brida del sello mecánico requiere un sistema auxiliar de sellado que pueden ser empaquetaduras o buje segmentado. Verificaciones Verificar que el manómetro tenga el rango apropiado para el servicio. Verificar que el switch de presión se encuentre calibrado para punto de disparo entre 10 y 20 psi subiendo. Verificar que el switch de presión se active cuando no se observe nivel de líquido en la mirilla del reservorio. 5 Fluidos Peligrosos Plan API 52 • Circulación forzada de líquido amortiguador contenido en un reservorio, por un anillo de bombeo o por efecto termosifónico, para arreglos de sellos duales no presurizados. 5 Fluidos Peligrosos Plan API 52 Dual No-presurizado Proceso Presión Barrera Atmosf. Fuga Fuga Mínima 5 Fluidos Peligrosos Plan API 52 Descripción Circulación forzada de líquido amortiguador contenido en un reservorio, a través de un anillo de bombeo o por efecto termosifonico, para arreglos de sellos duales no presurizados. Usos Bombas horizontales o verticales. Arreglo de sellos duales no presurizados (Tandem) Líquidos que cristalizan o vaporizan al contacto atmosférico. Líquidos peligrosos de baja concentración. Líquidos explosivos o inflamables Elementos el Plan Reservorio Placa Orificio Manómetro Switch de Nivel (Opcional) Switch de Presión Válvulas de bloqueo para Venteo y Drenaje Verificaciones Verificar que el manómetro tenga el rango apropiado para el servicio. Verificar que el switch de presión se encuentre calibrado para punto de disparo entre 10 y 20 psi subiendo. El sistema no es presurizado y debe estar venteado. La válvula de venteo debe estar abierta. El sistema debe tener una placa orificio en la línea de venteo. Verificar que el líquido circule correctamente. Entrada al sello por la parte inferior y salida por la parte superior. La tubería de salida debe estar mas caliente que la tubería de entrada 5 Fluidos Peligrosos Plan API 53 • Circulación forzada de líquido de barrera presurizado para arreglos de sellos duales. Según la Norma API 682 (2da Edición), se subdivide en: PLAN API 53A PLAN API 53B PLAN API 53C 5 Fluidos Peligrosos Plan API 53 Dual Presurizado Barrera Proceso Presión Atmosf. Fuga Fuga Mínima 5 Fluidos Peligrosos Plan API 53A • Circulación forzada de líquido de barrera contenido en un reservorio presurizado, por un anillo de bombeo o por efecto termosifónico, para arreglos de sellos duales. 5 Fluidos Peligrosos Plan API 53A Descripción Circulación forzada de líquido de barrera a través de un anillo de bombeo o por efecto termosifonico, contenido en un reservorio presurizado, para arreglos de sellos duales. Usos Bombas horizontales o verticales. Arreglo de sellos duales presurizados (dobles) Líquidos que cristalizan o vaporizan al contacto atmosférico. Líquidos peligrosos de alta concentración. Líquidos explosivos o inflamables Elementos del Plan Reservorio Manómetro Switch de Nivel Switch de Presión Válvulas de bloqueo para Venteo y Drenaje Sistema de presurización con Nitrógeno Verificaciones Verificar que el manómetro tenga el rango apropiado para el servicio. Verificar que el switch de presión se encuentre calibrado bajando, para que se active 5 psi por encima de la presión en la cavidad de sellado. La presión del líquido de barrera debe estar 30 psi (2 bar) sobre la presión en la cavidad de sellado. Verificar que el switch de nivel se active cuando no se observe líquido en la mirilla del reservorio. Verificar que líquido circule correctamente. Entrada al sello por la parte inferior y salida por la parte superior. La tubería de salida debe estar mas caliente que la tubería de entrada 5 Fluidos Peligrosos Plan API 53A Ventajas: Desventajas: • • Menor costo que los planes API 53B/C. Las partículas abrasivas que son mas pesadas que el fluido de barrera caerán al fondo del reservorio. El volumen de fluido de barrera es dependiente del tamaño del reservorio. Caudales mayores del fluido de barrera, pueden ser alcanzados con reservorios de mayor tamaño. • El fluido de barrera podría llegar a mezclarse con el nitrógeno, perdiendo lubricidad a altas presiones (180 Psi G). La disipación de calor esta limitada a la capacidad del intercambiador de calor helicoidal del reservorio. Los planes API 53B/C tienen mayor capacidad de enfriamiento. • • 5 Fluidos Peligrosos Planes API 52 y 53A Características de Instalación • • • • Distancia horizontal entre 2’ y 3’ de separación con el eje de la bomba. Distancia vertical desde el fondo del reservorio de 12-30” hasta eje del equipo. Salida del reservorio (conexión más baja) a la conexión de entrada del sello por debajo de la cámara. Salida del sello por la parte superior de la bomba hacia la entrada del reservorio (conexión más alta). 5 Fluidos Peligrosos Planes API 52 y 53A Características de Instalación • Minimice pérdidas de fricción, usando mayor diámetro de tubería (1/2” mínimo) y amplios radios en las curvas. Las líneas de interconexión deben tener una inclinación mínima de ¼” por pie. Un drenaje debe ser instalado en el punto más bajo del circuito. Se debe instalar uno por cada sello. • • • 5 Fluidos Peligrosos Planes API 52 y 53A Accesorios del Reservorio Orifice Union (Placa Orificio) Vent Valve (Válvula de Venteo) Pressure Gauge (Manometro de Presión) Pressure Switch (Switch de Presión) Block & Bleed Valve (Válvula) Level Switch (Switch de Nivel) Weld Pad Level Gauge (Indicador de Nivel) Drain Valve (Válvula de Drenaje) Seal Connections (Conexiones al Sello) 5 Fluidos Peligrosos Planes API 52 y 53A Características del Reservorio Efecto Termosifón 5 Fluidos Peligrosos Plan API 53B • Circulación forzada por un anillo de bombeo, de líquido de barrera contenido en un circuito cerrado presurizado. Un acumulador de vejiga provee y mantiene la presión en el sistema de circulación. El calor es removido por un intercambiador, enfriado por aire o agua. 5 Fluidos Peligrosos Plan API 53B Descripción Circulación forzada por un anillo de bombeo, de líquido de barrera contenido en un circuito cerrado presurizado. Un acumulador de vejiga provee y mantiene la presión en el sistema de circulación. El calor es removido por un intercambiador de calor enfriado por aire o agua. Usos Bombas horizontales o verticales. Arreglo de sellos duales presurizados (dobles) a presiones de barrera mayores a 150 psi Líquidos que cristalizan o vaporizan al contacto atmosférico. Líquidos peligrosos de alta concentración. Líquidos explosivos o inflamables Elementos del Plan Vejiga Manómetro Enfriador por aire o agua Switch de Presión Válvulas de bloqueo para Venteo y Drenaje Sistema de presurización con Nitrógeno Verificaciones Verificar el estado de la vejiga, no debe existir escape de Nitrógeno. Antes de suministrar presión al sistema, la vejiga debe tener una precarga de 25 psi. Verificar que el sistema se encuentre correctamente venteado antes de suministrar presión al sistema. La presión del líquido de barrera debe estar 30 psi (2 bar) por encima de la presión en la cavidad de sellado. Verificar que líquido circule correctamente. Entrada al sello por la parte inferior y salida por la parte superior. La tubería de salida debe estar mas caliente que la tubería de entrada 5 Fluidos Peligrosos Plan API 53B 5 Fluidos Peligrosos Plan API 53B Tipos de acumulador 5 Fluidos Peligrosos Plan API 53C • Circulación forzada por un anillo de bombeo, de líquido de barrera contenido en un circuito cerrado presurizado. Un acumulador de pistón provee y ajusta la presión en el sistema, comparándola con la presión de la cavidad de sellado. El calor es removido por un intercambiador, enfriado por aire o agua. 5 Fluidos Peligrosos Plan API 53C Descripción Circulación forzada por un anillo de bombeo, de líquido de barrera contenido en un circuito cerrado presurizado. Un acumulador de pistón provee y ajusta la presión en el sistema, comparándola con la presión de la cavidad de sellado. El calor es removido por un intercambiador, enfriado por aire o agua. Usos Bombas horizontales o verticales. Arreglo de sellos duales presurizados (dobles) con presión de barrera variable mayor a 150 psi Líquidos que cristalizan o vaporizan al contacto atmosférico. Líquidos peligrosos de alta concentración. Líquidos explosivos o inflamables Elementos del Plan Acumulador de Pistón Manómetro Intercambiador de calor enfriado por aire o agua Switch de Presión Válvulas de bloqueo para Venteo y Drenaje Verificaciones Verificar el estado de los empaques del pistón. No deben mezclarse el producto bombeado con el líquido de barrera. La presión del líquido de barrera debe estar 30 psi (2 bar) por encima de la presión en la cavidad de sellado. Verificar que el líquido circule correctamente. Entrada al sello por la parte inferior y salida por la parte superior. La tubería de salida debe estar mas caliente que la tubería de entrada 5 Fluidos Peligrosos Plan API 53C Acumulador de pistón • • • • El cilindro con pistón elimina el uso del Nitrógeno como elemento de presurización del líquido de barrera. Puede ser usado en aplicaciones de alta presión. El pistón suministra presión constante al sello. Configuración incluye: Cilindro con pistón Manómetro Switch de presión Intercambiador de presión Switch de nivel 5 Fluidos Peligrosos Planes API 53B y C Ventajas: Desventajas: • La unidad de reposición y presurización de fluido de barrera, puede suplirlo estando el sistema presurizado o no. El fluido de barrera no se mezcla con el Nitrógeno ya que no existe la interfase gaslíquido. Para mejorar el caudal de fluido de barrera puede usarse una micro bomba de circulación. • • El volumen del fluido de barrera en este sistema es limitado y por lo tanto es sometido a un ciclo térmico con mucha frecuencia, acortando su vida útil. La limitación en el volumen limitado del acumulador de fluido de barrera requiere que el sistema sea diseñado para trabajar a la presión entre llenados. El intercambiador de separado introduce restricción al flujo. calor otra • • • 5 Fluidos Peligrosos Plan API 54 • Inyección de fluido de barrera, de fuente externa de líquido de barrera presurizado. BO BI F BO BI 5 Fluidos Peligrosos Plan API 54 Descripción Inyección de fuente externa de liquido de barrera presurizado. Usos Bombas horizontales o verticales. Arreglo de sellos duales presurizados a alta presión (dobles) Líquidos que cristalizan o vaporizan al contacto atmosférico. Líquidos peligrosos de alta concentración. Líquidos explosivos o inflamables Elementos del Plan Sistema de presurización externa. Verificaciones Verificar que la presión del líquido de barrera se encuentre a 30 psi (2 bar) por encima de la presión en la cavidad de sellado. Verificar que líquido circule correctamente. Entrada al sello por la parte inferior y salida por la parte superior. 5 Fluidos Peligrosos Plan API 54 Lubricador de Presión Motor Eléctrico Filtro Indicador de Nivel Manómetro Tanque de 45 Litros Acero Inox. Conexión para Drenaje 5 Fluidos Peligrosos Plan API 54 Sistema de soporte del sello 5 Fluidos Peligrosos Plan API 54 Diagrama Manómetro Válvula de bloqueo 1 Alarma de baja presión Válvula de bloqueo 2 PSV2 Válvula de bloqueo 3 Al sello Válvula de bloqueo 4 PSV1 Filtro Del sello Intercambiador de Calor Motor Bomba Alarma de Nivel Filtro Reservorio 5 Fluidos Peligrosos Planes API 52, 53A, 53B, 53C y 54 Selección del fluido de barrera • • • • • • Compatible con el producto bombeado. Adecuado a la temperatura del proceso. Adecuado a la presión del sistema (mezcla). Viscosidad adecuada. Baja volatilidad. Baja toxicidad. 6 Fluidos en General 6 MANEJO DE EMISIONES PLAN API 61 Venteo y Drenaje (sello Sencillo) PLAN API 62 Enjuague y Drenaje (sello Sencillo) PLAN API 65 Venteo y Drenaje para fugas líquidas. 6 Fluidos en General Plan API 61 • Conexiones de venteo y drenaje taponadas para ser utilizadas cuando el cliente lo requiera. F V/D 6 Fluidos en General Plan API 61 Descripción Conexiones para Venteo y Drenaje taponados para ser utilizadas cuando el cliente lo requiera. Usos Bombas horizontales o verticales. Arreglo de sellos sencillos. Elementos del Plan La Brida tiene conexiones para Venteo y Drenaje con un Buje de restricción de Bronce. Verificaciones Ninguna. 6 Fluidos en General Plan API 62 • Conexiones de lavado y drenaje, para efectuar lavado con un fluido externo (vapor, agua, etc). V F Q/D 6 Fluidos en General Plan API 62 Descripción Conexiones para Lavado y Drenaje para efectuar lavado con fluido externo (vapor, agua, etc.) Usos Bombas horizontales o verticales. Arreglo de sellos sencillos. Fluidos que cristalizan al contacto atmosférico o produce depósitos sólidos que atasquen o peguen las caras del sello Elementos del Plan Válvula Check. Válvula de Bloqueo. Manómetro. Nota: La brida del sello mecánico puede usar un sistema de restricción como empaquetaduras, buje segmentado o buje fijo. Verificaciones Verificar que la válvula Check opere correctamente. Verificar que cuando el fluido a inyectar sea vapor este deber seco. Verificar que se tenga instalado en el sistema un trampa de vapor. La presión del vapor seco inyectado debe estar entre 3 y 5 psi. Verificar que el Manómetro tenga un rango de presión adecuado (0 a 50 psi) 6 Fluidos en General Plan API 62 Precauciones a considerar • • • • • Evitar daños a rodamientos o cojinetes, uso de protectores de rodamientos. No debe ser usado vapor húmedo. El lavado debe abrirse antes de arrancar el equipo. Las válvulas de aguja podrían bloquearse. Presión máxima 7 Psi G (0.5 Bar G). 6 Fluidos en General Plan API 65 • Plan recolector de fugas en sellos sencillos, utilizado en aplicaciones donde la fuga del sello se encuentra en estado líquido. Q LSH D V F Q/D 6 Fluidos en General Plan API 65 Descripción Recolector de fugas para sellos sencillos en aplicaciones donde la fuga del sello se encuentra en estado líquido. Usos Bombas horizontales o verticales. Arreglo de sellos sencillos. Sistemas donde se requiera un indicativo de fuga excesiva sin necesidad de inspección física. Sistemas en los que es necesario parar automáticamente el equipo en caso de fuga masiva Elementos del Plan Reservorio recolector de fugas Switch de alto nivel Placa orificio. Manómetro. Nota: Se recomienda el uso de buje segmentado o flotante como elemento de restricción en la brida Verificaciones Verificar que el switch de alto nivel funcione correctamente al contacto con líquido. Verificar que la válvula de drenaje se encuentre abierta y que las líneas del plan no estén obstruidas. 6 Fluidos en General Plan API 65 Colector de fugas 7 Gases 7 MANEJO DE EMISIONES PLAN API 71 Barrera de Gas Opcional PLAN API 72 Enjuague Barrera de Gas No Presurizada PLAN API 74 Barrera de Gas Presurizada PLAN API 75 Drenaje de Fuga que condensa PLAN API 76 Venteo de Fuga que no condensa 7 Gases Plan API 71 • Conexiones taponadas para implementarlas con gas amortiguador, por el usuario cuando lo requiera. 7 Gases Plan API 71 Descripción Conexiones taponadas en arreglo de sellos duales para implementarlas con gas por el usuario cuando lo requiera. Usos Bombas horizontales o verticales. Arreglo de sellos duales con sello externo contenedor secundario. Elementos del Plan La Brida tiene conexiones taponadas para instalar Venteo y Drenaje gas cuando el usuario lo requiera. Verificaciones Ninguna. 7 Gases Plan API 72 • Inyección de gas de amortiguador a baja presión en el sello externo. 7 Gases Plan API 72 Descripción Inyección de gas amortiguador a baja presión en el sello externo. Usos Bombas horizontales o verticales. Arreglo de sellos duales con sello externo contenedor secundario. Sellos Contenedores de contacto con inyección de gas a baja presión Se usan generalmente con los planes 75 y 76 Elementos del Plan Válvula de Bloqueo Filtro Coalescente Regulador de Presión Manómetro Flujómetro Switch de Presión Válvula Check Verificaciones Verificar que la válvula de bloqueo este abierta. Verificar que el filtro coalescente no permita el paso de gas húmedo Verificar que la presión de inyección de gas esté regulada entre 5 y 10 psi. Verificar que el Switch de Presión se active cuando la presión sea mayor a 15 psi. 7 Gases Plan API 72 • • • • • Sellos contenedores de emisiones. Fuente externa de gas barrera para arreglo 2.(usualmente nitrógeno). La barrera de gas para diluir la fuga del sello o para dirigir la fuga con planes 75 o 76. Presión de barrera de gas menor que la de proceso o presión de sello interior. John Crane suministra panel de control. 7 Gases Plan API 74 • Inyección de gas de barrera presurizado en arreglos de sellos duales. 7 Gases Plan API 74 Descripción Inyección de gas de barrera a presurizado en arreglo de sellos duales. Usos Bombas horizontales o verticales. Arreglo de sellos duales de contacto o no contacto presurizados, Sellos duales con inyección de gas a presión mayor que en la cavidad de sellado Elementos del Plan Válvula de Bloqueo Filtro Coalescente Regulador de Presión Manómetro Flujómetro Switch de Presión Válvula Check Verificaciones Verificar que la válvula de bloqueo este abierta. Verificar que el filtro coalescente no permita el paso de gas húmedo Verificar que la presión de inyección de gas esté regulada entre 25 y 30 psi por encima de la presión en la cavidad de sellado. Verificar que el Switch de Presión se active cuando la presión se encuentre a 10 psi bajando por encima de la presión en la cavidad de sellado. 7 Gases Plan API 74 • • • • Barrera de gas inyectada para evitar fuga del proceso a la atmósfera. Presión de gas de barrera mayor que presión de proceso o de sello interior. Ventear cámara de sellado antes del arranque y operación para evitar acumulación de gases en bomba. John Crane suministra panel de control. Características Arreglo 3, Sellos No-contacto (NC) Sellos Dual Presurizados (Doble) Barrera de Nitrógeno • 25-30 PSI arriba de presión en caja. • Cero emisiones Esencialmente T2800 panel 7 Gases Plan API 74 Ventajas: Desventajas: • • Menor costo de mantenimiento que los sistemas de barreras líquidas. La fuga o consumo del fluido de barrera hacia el producto es un gas inerte de fácil separación del producto bombeado. La fuga de fluido de barrera hacia el ambiente es un gas inerte. • El gas inyectado hacia el producto podría generar problemas en algunas unidades, especialmente en circuitos cerrados. El gas inyectado hacia el producto podría generar problemas en algunos equipos, especialmente en aplicaciones de bajo flujo o baja presión de succión. • • 7 Gases Plan API 75 • Plan recolector de fugas en sellos secos, utilizado en aplicaciones donde la fuga del sello se encuentra en estado líquido. 7 Gases Plan API 75 Descripción Recolector de fugas en arreglos de sellos duales con sello externo contenedor secundario a baja presión, en aplicaciones donde las fugas normales del sello interno se encuentran en estado líquido. Usos Bombas horizontales o verticales. Arreglo de sellos duales de contacto Sellos duales en donde las fugas normales del sello interno condensan Elementos del Plan Válvula de Bloqueo Reservorio Colector de Fugas Indicador de Nivel y/o Switch de Alto Nivel Manómetro Switch de Presión Placa Orificio Verificaciones Verificar que la válvula de bloqueo este abierta. Verificar que las líneas al colector de fugas no estén obstruidas Verificar que la válvula de Venteo a la placa orificio se encuentre abierta y la válvula de Drenaje cerrada Verificar que el Switch de Presión se active cuando la presión alcance 15 psi subiendo 7 Gases Plan API 75 • • • • Drenaje de la cámara del sello contenedor de fuga condensada en un arreglo 2. Usado cuando el fluido bombeado condensa a temperatura ambiente. Liquido – gas separados Las válvulas deben tener fácil acceso de operación. 7 Gases Plan API 75 7 Gases Plan API 76 • Venteo de la cámara del sello contenedor de fuga no condensada. 7 Gases Plan API 76 Descripción Venteo de fugas en arreglos de sellos duales con sello externo contenedor secundario a baja presión, en aplicaciones donde las fugas normales del sello interno son gaseosas Usos Bombas horizontales o verticales. Arreglo de sellos duales de contacto Sellos duales en donde las fugas normales del sello interno no condensan Elementos del Plan Válvulas de Bloqueo Manómetro Switch de Presión Placa Orificio Verificaciones Verificar que la válvula de Venteo a la placa orificio se encuentre abierta y la válvula de Drenaje cerrada Verificar que el Switch de Presión se active cuando la presión alcance 15 psi subiendo 7 Gases • • • • Plan API 76 Venteo de la cámara del sello contenedor de fuga no condensada en un arreglo 2. Fugas que vaporizan completamente. Al sistema colector de vapor. Esencialmente 48SC/ECS/SBOP panel. 7 Gases Panel de Control de Gas 3 4 10 9 8 11 2 6 5 1 Materials 6 7 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 12 Regulator / Regulador Check Valve / Válvula Check Press Gage / Manómetro Flow Meter (SCFH/L/Min) / Medidor de flujo Flow Meter (CFH/Ml/Min) / Medidor de flujo Ball Valve / Válvula de bola Bracket / Soporte Filter / Filtro Back Panel / Lámina del panel Pressure Switch / Switch de Presión Flow Switch / Switch de flujo Bracket Assembly / Ensamble de soporte