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Seminario Bombas y Compresores Agosto 2013 1 2 3 4 Factores de Conversión 1 Metro = 1 Kilogramo = 1 Metro cúbico = 1 Metro cúbico = 1 Galón (US) = 1 Kilovatio = 1 Bar = 1 kg/cm2 = 1 Bar = 3.281 Pies 2.2046 Libras 264.4 Galones (US) 1,000 Litros 3.785 Litros 1.341 HP 14.5 PSI 14.22 PSI 1.0197 kg/cm2 5 Factores de Conversión 1 Tonelada métrica = 1 PSI = 2204.6 Galones US DR X 8.33 Pies X DR 2.31 DR = Densidad Relativa 6 ¿Qué es una bomba? Un aditamento que mueve un fluido y le añade energía, o presión diferencial. 7 Clasificación de Bombas Bombas Cinéticas Centrífugas Periféricas Desplazamiento Positivo Rotativas Alternativas 8 9 Bombas Blackmer Desplazamiento Positivo Rotativas Paletas Deslizantes Paletas Ranura Paletas en Rotor Desplazamiento Constante 10 Eficiencia Mecánica de la Bomba Es el cociente de la Potencia Hidráulica requerida: HP =Q x H 1714 Versus la potencia actual del motor eléctrico al eje de la bomba ( bHP) Q= H= Caudal, galones por minuto presión diferencial, PSI 11 Eficiencia Mecánica de la Bomba • Representa la pérdidas dentro de la bomba. • Se determina a base de pruebas de funcionamiento en un banco de pruebas, usando un fluido. • Se desarrollan curvas de funcionamiento en todo el rango operacional de la bomba. 12 Eficiencia Mecánica de la Bomba • Con un motor eléctrico calibrado para pruebas, se determina la potencia requerida por la bomba en cada punto de prueba. • Se compara la potencia hidráulica (calculada usando los valores de caudal y presión diferencial obtenidos en el banco de pruebas) con la potencia del motor eléctrico calibrado. 13 Potencia Requerida Se determina usando la siguiente fórmula general: HP = Potencia H = Presión diferencial, PSI Q = Caudal, galones por minuto Eff.= Eficiencia total 14 Eficiencia Mecánica Bombas • • • • Paletas: Engranaje: Canal lateral: TR: 15 80-90% 60-65% 40-50% 30-35% EFICIENCIA MECANICA VS. PRESION DIFERENCIAL 90 80 % EFICIENCIA 70 60 LGL 50 CL 40 TR 30 20 10 0 40 60 80 100 120 140 160 LGL 63 65 71 72 78 80 85 CL 42 48 49 48 46 42 41 TR 29 32 35 35 35 PRESION DIFERENCIAL 16 Aplicaciones de Bombas para GLP Almacenamiento Autotanque Vaporizadores Propano-aire Carburación 17 Bombas LGL Acoplamiento directo al motor Llenado de cilindros, Carburación, Vaporizadores 8 Modelos hasta 32 gpm (122 lpm) Trasvase, poleas en V, reductor RPM Plantas de almacenaje, terminales, llenado de cilindros, vaporizadores 3 Modelos hasta 300 gpm (1,135 lpm) Transportes, toma de fuerzas Autotanques, semi-remolques 4 Modelos hasta 300 gpm (1,135 lpm) 18 Bombas LG de 1” NPT Acoplamiento Directo al Motor LGF1 / LGF1P LGB1 / LGB1P 19 Bombas LGL de 1 ¼” & 1 ½” NPT Acoplamiento Directo al Motor 20 Bombas LGL Acoplamiento Directo al Motor Modelo RPM Max. HP PSID Max. (Kg/cm2) GPM a 100 PSID (LPM a 7 Kg/cm2) LGF1 / LGB1 1750 1 125 (8.8) 6 (23) LGF1P / LGB1P 1750 1½ 125 (8.8) 10 (38) LGRLF 1 ¼ / LGRL 1 ¼ 1750 1-1 ½ 150 (10.5) 14 (53) LGLF 1 ¼ / LGL 1 ¼ 1750 1-3 150 (10.5) 18 (68) LGL 1 ½ 1750 1-3 150 (10.5) 29 (150) 21 Nueva Serie LGL150 22 Características y Cualidades • Alta presión diferencial • Acoplamiento directo al motor eléctrico • Motor uso continuo • Conexiones de brida ANSI 2” x 1 ½” • Presión de trabajo 425 PSIG • Aprobación UL 23 Aplicaciones Típicas • Autogas; 1-2 mangueras • Llenado aerosol • Alimentación de vaporizadores • Tanques enterrados • Tanques aéreos 24 Montaje Motor Rígido Motores Eléctricos: • 2 HP, 1 & 3 fases • 3 HP, 1 & 3 fases • 5 HP, 1 & 3 fases • 7 ½ HP, 3 fases 25 Montaje Motor C-Face Motores Eléctricos: • • • • 2 HP, 1 & 3 fases 3 HP, 1 & 3 fases 5 HP, 1 & 3 fases 7 ½ HP, 3 fases 26 Serie LGL150 Acoplamiento Directo al Motor Modelo RPM Motor Eléctrico HP Fase LGL154A 1750 2-3 HP 1&3 LGL156A 1750 2-5 HP 1&3 LGL158A 1750 2-7 ½ 3 GPM (LPM) PSID (Kg/cm2) 11.2 (42.4) 21 (79.5) 32.3 (122) 140 PSID (9.8 kg/cm2) 160 PSID (11.2 kg/cm2) 200 PSID (14 kg/cm2) 27 Montajes para Bombas LGL Plantas de Almacenamiento 28 Bombas LGL Plantas de Almacenamiento Modelo RPM Max. HP PSID Max. (kg/cm2) GPM @ 100 PSID (LPM a 7 kg/cm2 ) LGLD2 640 7½ 150 (10.5) 55 (208) LGLD3 640 15 150 (10.5) 112 (424) LGLD4 640 25 125 (8.8) 220 (833) 29 Bombas Para Transportes y Autotanques 30 Bombas Para Transportes y Autotanques LGLD2E TLGLF3 TLGLF4 31 Bombas Para Transportes y Autotanques Modelo Conexiones (entrada/salida) RPM Max. Max. DP GPM a 90 PSID 2 PSI (kg/cm2) (LPM a 6.3 kg/cm ) LGLD2E 2” x 2” NPT 640 150 (10.5) 75 (284) LGLD3E 3” x 3” NPT 640 150 (10.5) 150 (568) TLGLF3 3”-300 # x 2” NPT 640 125 (8.8) 81 (301) TLGLF4 4”-300 # x 2-2” NPT 640 125 (8.8) 245 ( 927) 32 Nuevo Diseño Blackmer Bomba para Alta Presión Diferencial en Aplicaciones de Autotanques LGLH2 @ 165 PSID (11.6 kg/cm2) LGLD2E @ 125 PSID (8.8 kg/cm2)) 33 LGLH2 Aplicaciones típicas: • Despacho de Autotanques • Llenado de aerosoles • Alimentación de vaporizadores 34 LGLH2 Características y Cualidades: • Dimensiones exteriores idénticas al modelo LGLD2E • Presión diferencial de 165 PSI (11.6 kg/cm2) • Presión de trabajo de 390 PSI (27.4 kg/cm2) • Rodamientos de rodillos, para trabajos pesados 35 LGLH2 Características y Cualidades: • Válvula de alivio interno; 190 PSID (13 kg/cm2). • Conexiones roscadas de 2” NPT . • Caudal de GLP líquido de 61 GPM (231 LPM) @ 780 RPM & 145 PSID (10.2 kg/cm2) • Capaz de manejar 20% vapor 36 Caudal Propano @ (27 C) 640 RPM Modelo Bomba Presión Diferencial 125 PSI 145 PSI (8.8 Kg/cm2) (10 Kg/cm2) 160 PSI (11 Kg/cm2) LGLD2 50 GPM (189 LPM) 47 GPM 1 (178 LPM) N/A LGLH2 50 GPM (189 LPM) 47 GPM 2 (178 LPM) 43 GPM 2 (163 LPM) 1: By-pass abierto; parte caudal retornando al tanque 2 : Usando By-Pass BV1.25A9 @165 PSID 37 Válvulas By-Pass Modelo BV1.25A5 BV1.25A9 Rango Presión Diferencial 71 – 125 PSI (~ 5 – 8.8 Kg/cm2) 160 -200 PSI (~ 11 – 14 Kg/cm2) 38 Despacho Autotanque En muchas de estas instalaciones, los tanques están ubicados en los techos de edificios altos, con tuberías de llenado remoto muy pequeñas y largas, obligando a la bomba a levantar una presión diferencial muy alta. 39 Despacho Autotanque Nueva modalidad: • Usuarios instalan un medidor de líquido en sus instalaciones. • Restricción adicional, del orden de 6 kg/cm2 40 Funcionamiento Bombas LGL 41 Bombas Aspas Deslizantes Áreas de la Cámara de Bombeo • Fluido a través de la bomba. Entrada - Expansión Transporte - Estático Salida - Reducción. 42 Desplazamiento del Fluido • Al girar el rotor, la paleta crea un vacío en la succión, forzando la entrada del líquido hacia la bomba. • El líquido es transportado entre las paletas o aspas. • El fluido es descargado en la salida de la bomba (las aspas son forzadas dentro de la ranura en el rotor). 43 3 Fuerzas en las Bombas Blackmer de Aspas Deslizantes • FUERZA CENTRIFUGA • FUERZA MECANICA • FUERZA HIDRAULICA 44 Operación de las Aspas • Fuerza Centrífuga el impulso de la rotación presiona el aspa contra la camisa • Impulsor opera entre aspas opuestas, e inicia el movimiento del aspa. (de vital importancia con líquidos viscosos) 45 Operación de las Aspas • Fuerza Hidráulica la presión del líquido es transmitida a la base del aspa a través de la ranura en el aspa . Estas tres fuerzas son las responsables del funcionamiento eficaz de las bombas Blackmer. 46 Aspas - Las aspas con sus ranuras hacia la descarga de la bomba. - ¿Qué pasa si se instalan invertidas? 47 Criterios en la Selección de una Bomba • Razón de flujo, o caudal • Presión diferencial • Producto; densidad relativa, temperatura del liquido. (producto con mayor contenido de butano a la menor temperatura) 48 Gases Licuados: El caudal de la bomba se reduce al bajar la temperatura del producto 49 50 51 Diagrama Mollier 52 Diagrama Mollier 53 Propiedades Termodinámicas de Propano Saturado - Densidad Temperatura oF 100 60 30 0 PSIG 187 92 52 24 Líquido Lb/ft3 29.58 31.75 33.20 34.54 Vapor Lb/ft3 1.69 0.99 0.625 0.369 Razón Vapor/Líquido 17 32 53 94 54 Propiedades Termodinámicas de Butano Saturado - Densidad Temperatura oF 100 PSIG 38 Líquido Lb/ft3 34.84 Vapor Lb/ft3 0.552 Razón Vapor/Líquido 63 60 30 0 12 0.60* 15.0* 36.45 37.54 38.59 0.294 0.153 0.0901 124 245 428 * Pulgadas de mercurio bajo 1 atmósfera (29.92 in) 55 Aplicaciones Especiales Carburación, Autotanque; medidor: Capacidad de la bomba; 75-80% del rango máximo del medidor. Vaporizador: • 2 ½ to 3 veces la capacidad nominal del vaporizador • Válvula de alivio de líquido 56 Instalación Típica de Vaporizador con Bomba 57 Recomendaciones en el Diseño de la Tubería • Succión: minimizar la caída en presión; evitar cavitación. • Descarga: Caída en presión dentro del rango operativo de presión diferencial de la bomba 58 Formación de vapor en la succión - Transferencia de calor de fuente externa - Caída de presión en la tubería: - Cambio de elevación - Pérdidas por fricción : - Velocidad del líquido - Turbulencia - Vapor arrastrado 59 Recomendaciones: • • • • • • • • • • • Pintura de tubería, blanca o aluminio Minimizar largo de tubería Bomba a 4.5 pies (1.4 Mts) bajo el tanque Válvulas de bola de paso completo Minimizar el número de conexiones; codos, tees Colador o restricciones a 10D de la bomba Colador con malla calibre 40 Válvula exceso de flujo, 1.5 el caudal de líquido Diámetro de tubería mayor que la bomba Flujo máximo; 2-3% capacidad del tanque Línea de retorno del By-Pass al espacio de vapor 60 ¿Por qué no queremos vapor en la bomba? • El GLP en su estado líquido, provee la lubricación y enfriamiento necesarios para las paletas y los sellos mecánicos de la bomba. • Las propiedades de lubricación y de enfriamiento del GLP en su estado gaseoso, son muy inferiores al del GLP en su estado líquido. • De no haber presente suficiente GLP en su estado líquido, las paletas y sellos mecánicos pudieran fallar. 61 Supresor de Cavitación en la Camisa de la Bomba Por medio de canales internos en la camisa, parte de este caudal se dirige al interior de la cámara de bombeo de la bomba. Al insuflarse este líquido a alta presión, se van colapsando las burbujas de vapor presentes, de forma gradual, evitándose la implosión violenta en la descarga de la bomba. 62 Caudal y Ruido versus Vacio en la Succion LGL 1.5, SS150 @ 1750 RPM, Presion diferencial de 125 PSI 40 92 Caudal (GPM) SIN SUPRESOR DE RUIDO 90 32 88 28 86 24 84 20 82 16 80 CON SUPRESOR DE RUIDO 12 78 8 76 4 74 0 72 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Vacio en Succion (PSI) 63 11 12 Ruido (dBA) CAUDAL 36 Datos Requeridos Para el Diagnóstico - Caída de presión en la succión Descarga Succión - Presión diferencial: • Operación • Máxima - Presión abertura válvula bypass - Caudal: • Modelo Bomba • RPM Bomba - Potencia Motor HP (KW) - Producto; densidad relativa - Temperatura del producto - Válvula exceso flujo. 64 ¿Cómo se selecciona la válvula by-pass? • Flujo nominal de la bomba. • Presión diferencial requerida. 65 Guía de Selección Modelo BV0.75 (conexiones roscadas de ¾” NPT) Modelo BV1 (conexiones roscadas de 1” NPT) Pueden ser usadas con bombas Blackmer de 1”, 1 ¼” & 1 ½” Modelo BV1.25 (conexiones roscadas de 1 ¼” NPT) Modelo BV1.5 (conexiones roscadas de 1 ½” NPT) Pueden ser usadas con Bombas Blackmer de 2” & 3” Modelo BV2 (conexiones de bridas roscadas de 2” NPT) Usadas con Bombas Blackmer de 3” & 4” 66 Flujo máximo a través de la válvula Flujo Nominal Máximo * - GPM (LPM) @ Modelo 20 PSI 1.4 Kg/cm2 50 PSI 3.5 Kg/cm2 80 PSI 5.6 Kg/cm2 120 PSI 8.4 Kg/cm2 BV1 25 (95) 40 (151) 50 (189) 60 (227) BV1.5 60 (227) 80 (303) 100 (379) 125 (473) BV2 150 (568) 180 (681) 220 (833) 250 (946) * Flujo normal sin excederse significativamente la presión de calibración 67 Compresores para GLP 68 ¿Qué es un compresor? Un artefacto mecánico que comprime gases. 69 Tipos de Compresores 70 Compresores para GLP • Desplazamiento positivo • Alternativo • Pistón Alta eficiencia volumétrica Operación simple Bajo costo 71 Aplicaciones para Compresores de GLP • Trasiego de líquido • Recuperación de vapores • Sistema para el vaciado de cilindros 72 Trasiego de GLP Líquido Usando un Compresor 73 Recuperación de Vapores Usando un Compresor 74 Sistema para el vaciado de cilindros usando compresor 75 Selección Para Aplicaciones de Trasiego de GLP Líquido – Caudal de líquido requerido – Producto: • Densidad relativa • Temperatura, presión de vapor • Cociente de los calores específicos (N) – Caída en presión del sistema 76 Capacidad del Compresor Trasiego de GLP Líquido Modelo RPM Max HP GPM (LPM) LB161 810 10 92 (348) LB361 810 15 196 (742) LB601 810 40 345 (1337) LB942 810 50 669 (2532) 77 Criterios de Selección Trasiego de GLP Líquido • GLP con mayor contenido de propano • Temperatura máxima de operación 78 CAUDAL DE LIQUIDO INDUCIDO POR UN COMPRESOR LB361 @ 810 RPM VERSUS TEMPERATURA (Programa LBL TRAN) 900 800 CAUDAL LPM 700 600 500 Propano Butano 400 300 200 100 0 10 21 32 43 TEMPERATURA C 79 Usar un Compresor Versus una Bomba • • • • • Descarga tanque ferrocarril; succión pobre Recuperación de vapores Un sólo equipo para cargar y descargar Presión diferencial de menos de 30 PSI Sin medidor de líquido; excepto másico 80 HP Potencia Requerida Compresor versus Bomba Propano 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Compresor Bomba 85 180 300 Caudal GPM 81 Diagnóstico Sistema de Compresión • Caída presión sistema • Caudal de líquido • Producto; grado temperatura • Modelo, RPM compresor • Potencia motor eléctrico • Caudal cierre válvula de exceso de flujo 82 Compresor GLP Modelo LB081 83 Características • Cuerpo hierro dúctil ASTM A395 • Max. Presión Trabajo 350 PSIG • Max. Temperatura 350 oF • Enfriado por aire • Un pistón, una etapa • Libre de aceite • Lubricación forzada; no por salpiqueo • Rodamientos para uso pesado • Montaje LU disponible 84 Aplicaciones • Recuperación de GLP líquido en tanques usuarios • Unidad móvil para emergencias • Trasvase de GLP • Recuperación de vapor en cilindros • Vaciado de tuberías en plantas 85 Desempeño RPM Trasvase Líquido PD CFM Potencia HP GPM LPM 425 25 93 4.2 560 32 123 715 41 780 810 Mangueras Líquido Vapor 1½ 1 ½” ¾” 5.6 3 1 ½” ¾” 157 7.2 3 1 ½” 1” 45 171 7.8 5 1 ½” 1” 46 174 8.1 5 1 ½” 1” Trasvasar GLP Líquido de un Envase ASME Usando Compresor Portátil LB081 87 Válvula Rego Chek-Lok® 88 Válvula Rego Chek-Lok® Número Parte Chek-Lok ® Conexión Entrada Conexión Caudal Cierre Máximo Salida Líquido GPM Caudal GPM 7590 U ¾” FNPT 1 5/8” UNF 20 14 7591 U 1 ¼” FNPT 1 5/8”UNF 35 24 89 Sistema Vaciado Cilindros 90 Compresores Portátiles NFPA # 58 • Motores a combustión interna, accionando compresores portátiles, deberán contar con arresta-llamas e ignición escudada. • Compresores portátiles con conexiones temporales, no requieren contar con aditamentos para prevenir la entrada de líquido al compresor (trampa). 91 Curvas Desempeño Motores a Combustión Interna (IC) • 14 HP @ 2500 RPM: a RPM máxima • 10.7 HP @ 2000 RPM; a Torque máximo 92 Programa Mantenimiento Preventivo Bombas • Lubricar rodamientos; bomba y motor; 3 meses. • Bandas, correas: – Alineamiento – Tensión – Condición • Reemplazar periódicamente paletas, sellos mecánicos, discos; 3 millones de litros 93 Criterios Bomba Planta • Tubería succión: – Caudal nominal, butano a mínima temperatura – NPSH disponible • Tubería descarga: – Caída en presión; rango de presión diferencial de la bomba. – Potencia ~ presión diferencial 94 Criterios Bomba Planta • Bomba más grande a menor RPM • Sistema de protección para evitar que la bomba opere en seco. • Válvula by-pass: – tamaño adecuado y rango de presión diferencial. – Calibración; reemplazar cada 5 años 95 Criterio Tubería By-Pass DPR= Caída en presión tubería de retorno DPD= Caída en presión tubería de descarga DPD DPR 96 Criterios Bomba Autotanque • Tubería succión: – Caudal nominal, butano a mínima temperatura – NPSH disponible • Tubería descarga: – Caída en presión; rango de presión diferencial de la bomba. – Potencia ~ presión diferencial; desgaste motor 97 Criterios Bomba Autotanque • • • • • Bomba y by-pass adecuada; alta presión Bomba de 3” a menor RPM Limitar RPM Manguera 1” Calibración válvula by-pass; reemplazar cada 2 años • Medidor másico; menor caída de presión 98 Criterios Bomba Autotanque Alineamiento eje de la toma de fuerzas 99 Sistema de Accionamiento Hidráulico 100 Enfriador HYDRIVE 101 102 103 Programa Mantenimiento Preventivo Compresores • Cambio aceite & filtro; 2,000 horas • Lubricar rodamientos motor; 3 meses • Bandas, correas: – Alineamiento – Tensión – Condición • Reemplazar anillos, sellos, válvulas; anual • Lubricar válvula 4-vías; 3 meses 104 Criterios Compresor • Dimensionar tuberías y válvulas exceso de flujo: – Propano, máxima temperatura – Caída presión; 2 kg/cm2 • Interruptores: – Baja presión de aceite – Baja presión succión – Nivel líquido 105 Inquietudes Ahorros Costo Inicial Gastos Operacionales 106 Muito Obrigado 107