UNERMB – CIUDAD OJEDA. EQUIPOS DE PROCESOS I

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIORUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL“RAFAEL MARIA BARALT”

PROGRAMA: INGENIERÍA Y TECNOLOGÍAPROYECTO: INGENIERÍA DE GAS

CATEDRA: EQUIPO DE PROCESOS IPROFESOR: ING. PEDRO GUEVARA

Realizado por:

Br. Laguna Fabiola C.I: 19.572.380

Sección: “1”Ciudad Ojeda, 15 de Septiembre del 2012

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INDICEPunto Pág.

INTRODUCCIÓN………………………………………………………. 05

Definición de Bombas y Caracterización general de las bombas……….. 07

Clasificación……………………………………………………………... 07.

1. Bombas de Desplazamiento Positivo: .................................................. 08

1.1 Reciprocantes……………………………………………….......... 08.

1.2 Rotativas…………………………………………………….......... 08.

2. Bombas Cinéticas: ……………………………………………………. 09.

2.1 Bombas Centrífugas……………………………………………… 09..

2.2 Efecto Especial…………………………………………………… 09

2.3 Turbina Regenerativa………………………………………..…… 10.

Clasificación de Bombas según sus Curvas…………………………..….. 10

Bombas Centrífugas…………………………………………..….. 10.

Bombas Rotatorias…………………………………………….…. 11.

Bombas Reciprocantes………………………………………….... 11..

Ecuación Fundamental de las Bombas………………………………….... 15.

Cálculo de Pérdida de Carga…………………………………………….. 16.

Cavitación y Golpe de Ariete:………………………………………….... 19.

Cavitación………………………………………………………... 19.

Golpe de Ariete…………………………………………………... 19.

Requerimiento de Energía para las Bombas:……………………………... 21.

Electrobombas…………………………………………………..... 21.

Bombas Neumáticas…………………………………………..….. 21.

Bombas de accionamiento hidráulico………………………..….... 21

Bombas manuales…………………………………………………. 21.

Velocidad Específica de Succión…………………………………………. 21.

Página 2

UNERMB – CIUDAD OJEDA. EQUIPOS DE PROCESOS ISelección de Bombas……………………………………………………… 22.

INDICEPunto Pág.

Sistemas de Bombeo………………………………………………………23.

Sistema de bombas en Serie…………………………………….... 23.

Sistema de Bombas en Paralelo………………………………….. 24.

Bombas de Movimiento Alternativo……………………………………... 25.

Bombas de Movimiento Rotativo………………………………………... 26.

Estudio de las Bombas de Pistón………………………………………… 26.

Ley de Gasto……………………………………………………………... 26.

Efectos de Aceleración de Bombas……………………………………… 27.

Tipos de Bombas…………………………………………………………. 27.

Bombas Aspirantes……………………………………………………….. 28.

Bombas Aspirantes vertical………………………………………. 28

Motores de Bombas………………………………………………………. 29.

Motores Eléctricos……………………………………………………….. 29.

Motores CC……………………………………………………….. 29

Motores Monofásicos CA………………………………………… 30.

Motores Trifásicos………………………………………………... 30.

Turbina de Vapor………………………………………………………..... 31.

Turbina de Gas……………………………………………………………. 32.

Máquinas de Combustión Interna…………………………………………. 32.

Factores a considerar para la selección de Bombas……………………….. 32

Fluido Bombeado…………………………………………………. 32.

Temperatura del Funcionamiento…………………………………. 33.

Propiedades Físicas del Fluido Bombeado……………………....... 33

Condiciones del Funcionamiento………………………………….. 33.

Normas…………………………………………………………….. 33.

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INDICEPunto Pág.

Definición de Válvula………………………………………………….. 34.

Definición de Múltiple…………………………………………………. 34.

Definición de Cabezal………………………………………………….. 35

Importancia…………………………………………………………….. 35.

Importancia de la Válvula…………………………………….... 35.

Importancia del Múltiple……………………………………….. 36.

Importancia del Cabezal……………………………………….. 36.

Funciones de las Válvulas………………………………………………. 37

Funciones del Múltiple………………………………………………….. 37.

Funciones del Cabezal…………………………………………………... 38.

Bridas……………………………………………………………………. 38.

Bridas Soldadas o para Soldar………………………………….. 39.

Bridas Roscadas……………………………………………….... 39.

Tipos de Válvulas……………………………………………………….. 39.

Válvula de compuerta…………………………………………… 40.

Válvula de Tapón………………………………………………... 40

Válvula de Bola………………………………………………….. 41

Válvula de Globo………………………………………………… 41.

Válvula de Retención (Check)…………………………………… 41.

Válvula Mariposa………………………………………………… 42.

Válvula Divisora…………………………………………………. 42.

Válvula de Control…………………………………………... 42.

Válvula de Desahogo (Alivio)……………………………….. 43.

Uso de las Válvulas………………………………………………………. 43.

Uso de los Cabezales……………………………………………………... 44.

Usos del Arbolito de Navidad ó de Producción…………………………. 44.

CONCLUSIÓN………………………………………………………….. 45.

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UNERMB – CIUDAD OJEDA. EQUIPOS DE PROCESOS IBIBLIOGRAFÍA………………………………………………………….48.

INTRODUCCIÓN

En la industria existen muchos procesos que requieren estar en condiciones específicas de  presión y temperatura, necesarias para obtener un producto determinado pues los componentes involucrados se comportan de diferentes maneras en diferentes escenarios. Otra de las condiciones que muchas veces deben ser controladas es el nivel de concentración de alguna sustancia, determinada por la cantidad entrante y saliente de algún fluido al sistema. Además se utilizan conductos para el transporte de compuestos, materiales naturales, industriales o residuales en diferentes cantidades hacia o fuera de las instalaciones industriales. Para todo lo anterior, donde los procesos deben ser controlados y se le presta importancia al flujo y cantidad de un fluido que interviene, es necesaria la implementación de las llamadas válvulas de control.

En esta investigación el principal objetivo es indagar todo lo relacionado a estos  elementos finales de control, pues éstas constituyen una herramienta fundamental  en todos los procesos industriales. Se hablara sobre sus componentes, sus tipos y su implementación, la selección de válvulas, según el servicio a cumplir, los accesorios que pueden tener las válvulas además conoceremos otro de los elementos ligados a los procesos de desplazamiento de fluidos, los múltiples de producción, que forma parte de las estaciones de flujo.

Siempre que tratemos temas como procesos químicos, y de cualquier circulación de fluidos estamos, de alguna manera entrando en el tema de bombas.El funcionamiento en si de la bomba será el de un convertidor de energía, o sea, transformara la energía mecánica en energía cinética, generando presión y velocidad en el fluido.

Existen muchos tipos de bombas para diferentes aplicaciones.Los factores más importantes que permiten escoger un sistema de bombeo adecuado son: presión última, presión de proceso, velocidad de bombeo, tipo de gases a bombear (la eficiencia de cada bomba varía según el tipo de gas).

Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y

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UNERMB – CIUDAD OJEDA. EQUIPOS DE PROCESOS Idesconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde una fracción

de pulgada hasta 30 ft (9 m) o más de diámetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vació hasta mas de 20000 lb/in² (140 Mpa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1500 °F (815 °C). En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia.

Cuando nos referimos a fluidos o a cualquier proceso donde incluyamos movimiento de fluidos, en cierta forma hablamos acerca de las bombas. El trabajo en efecto de la bomba estará en el de transformar la energía mecánica en energía cinética, concibiendo cierta presión y velocidad en el fluido.

Las bombas son empleadas constantemente en la vida diaria, en las casas al igual que en la industria; estas mismas se pueden encontrar en una gran gama como lo son las bombas de pistón, centrifugas, en paralelo, es decir, se encuentran numerosos prototipos de bombas para diversas aplicaciones. Dentro de las bombas se consideran algunos parámetros para su selección, construcción o diseño dependiendo a su propósito para un buen desempeño.       Los factores más significativos que permiten seleccionar un sistema de bombeo adecuado son: presión última, presión de proceso, velocidad de bombeo, tipo de gases a bombear (la eficiencia de cada bomba varía según el tipo de gas).

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Definición de Bombas y Caracterización general de las bombas:

Las bombas son dispositivos que se encargan de transferir energía a la corriente del fluido impulsándolo, desde un estado de baja presión estática a otro de mayor presión. Están compuestas por un elemento rotatorio denominado impulsor, el cual se encuentra dentro de una carcasa llamada voluta. Inicialmente la energía es transmitida como energía mecánica a través de un eje, para posteriormente convertirse en energía hidráulica. El fluido entra axialmente a través del ojo del impulsor, pasando por los canales de éste y suministrándosele energía cinética mediante los álabes que se encuentran en el impulsor para posteriormente descargar el fluido en la voluta, el cual se expande gradualmente, disminuyendo la energía cinética adquirida para convertirse en presión estática.

El rendimiento de una bomba varia considerablemente dependiendo de las consideraciones bajo las cuales este operando. Por tanto, cuando se selecciona una bomba para una situación dada, es importante que la persona encargada de realizar dicha selección tenga información relativa con el funcionamiento de las distintas bombas entre las que baya a realizarse la elección. El fabricante de bombas suele tener información de este tipo. Sin embargo, algunas veces las bombas de gran capacidad se fabrican a medida. Aun cuando algunas bombas centrifugas son accionadas por motores de velocidad variable, la forma más frecuente de operación de las bombas es a velocidad constante.

La forma de los impulsores y los alabes y su relación con la envolvente de la bomba dan lugar a variaciones en la intensidad de las perdidas por choque, la fricción del fluido y la turbulencia. Dichos parámetros varian con la altura y el caudal, siendo responsables de las grandes modificaciones en las características de las bombas. La altura en vacio es la que desarrolla la bomba cuando no hay flujo.

Clasificación:

Se pueden considerar dos grandes grupos: desplazamiento positivo (reciprocantes y rotativas) y cinéticas (centrífugas, efecto especial y turbina regenerativa).

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1. Bombas de Desplazamiento Positivo:

Estas bombas guían al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el cual siempre está contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un embolo, un diente de engranaje, un aspa, un tornillo, entre otros., y la carcasa o el cilindro. “El movimiento del desplazamiento positivo” consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminución del volumen en una cámara. Por consiguiente, en una máquina de desplazamiento positivo, el elemento que origina el intercambio de energía no tiene necesariamente movimiento alternativo (émbolo), sino que puede tener movimiento rotativo (rotor).

Sin embargo las máquinas de desplazamiento positivo, tanto reciprocantes como rotativas, siempre hay una cámara que aumenta el volumen (succión) y disminuye volumen (impulsión), por esto a éstas máquinas también se les denomina volumétricas.

1.1 Reciprocantes:

Llamadas también alternativas, en estas máquinas, el elemento que proporciona la energía al fluido lo hace en forma lineal y alternativa. La característica de funcionamiento es sencilla depende del llenado y vaciado sucesivo de receptáculos de volumen fijo, para lo cual cierta cantidad de agua es obligada a entrar al cuerpo de la bomba en donde queda encerrada momentáneamente, para después ser forzada a salir por la tubería de descarga. De lo anterior se deduce, en términos generales, que el gasto de una bomba reciprocante es directamente proporcional a su velocidad de rotación y casi independiente de la presión de bombeo.

1.2 Rotativas:

Llamadas también rotoestáticas, debido a que son máquinas de desplazamiento positivo, provistas de movimiento rotatorio, y son diferentes a las rotodinámicas. Estas bombas tienen muchas aplicaciones según el elemento impulsor. El fluido sale de la bomba en forma constante, puede manejar líquidos que contengan aire o vapor. Su principal aplicación es la de manejar líquidos altamente viscosos, lo que ninguna otra bomba puede realizar y hasta puede carecer de válvula de admisión de carga.

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2. Bombas Cinéticas.

2.1 Bombas Centrífugas:

Son el tipo más corriente de bombas rotodinámicas, y se denomina así porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a la acción centrífuga.

Pueden estar proyectadas para impulsar caudales tan pequeños como 1 gal/min. o tan grandes como 4.000.000 gal/min, mientras que la cota generada puede variar desde algunos pies hasta 400. El rendimiento de las de mayor tamaño puede llegar al 90%.El rodete consiste en cierto número de álabes curvados en dirección contraria al movimiento y colocados entre dos discos metálicos.

El agua entra por el centro u ojo del rodete y es arrastrada por los álabes y lanzada en dirección radial. Esta aceleración produce un apreciable aumento de energía de presión y cinética. A la salida, el movimiento del fluido tiene componentes radial y transversal.Para que no haya una pérdida notable de energía, y por tanto de rendimiento, es esencial transformar en la mayor medida posible la considerable cota cinemática a la salida del rodete en la más útil cota de presión.

Normalmente, esto se consigue construyendo la carcasa en forma de espiral, con lo que la sección del flujo en la periferia del rodete va aumentando gradualmente.Para caudales grandes se usa el rodete de doble aspiración, que es equivalente a dos rodetes de simple aspiración ensamblados dorso con dorso; esta disposición permite doblar la capacidad sin aumentar el diámetro del rodete.

2.2 Efecto Especial:

Las bombas capaces de soportar el servicio con metales líquidos se conocen como bombas electromagnéticas. La fuerza impulsora en las bombas electromagnéticas no proviene de un sistema impulsor mecánico a base de pistón. La fuerza ejercida sobre el metal líquido proviene de la aplicación inteligente de los principios electromagnetismo. Los metales líquidos son conductores eléctricos. Si por ellos circula una corriente eléctrica en presencia de un campo magnético, se produce el mismo fenómeno que ocurre en los motores eléctricos. La interacción de los dos campos, eléctrico y magnético, origina la aparición de una fuerza sobre el metal líquido. Pero la característica más importante, común en todos los tipos de bombas electromagnéticas es la ausencia de partes móviles en contacto con el metal líquido.

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2.3 Turbina Regenerativa:

En este tipo se producen remolinos en el líquido por medio de los álabes a velocidades muy altas, dentro del canal anular donde gira el impulsor. El líquido va recibiendo impulsos de energía no se debe confundir a las bombas tipo difusor de pozo profundo, llamadas frecuentemente bombas turbinas aunque no se asemeja en nada a la bomba periférica.

Clasificación de Bombas según sus Curvas:

El comportamiento hidráulico de una bomba viene especificado en sus curvas características que representan una relación entre los distintos valores del caudal proporcionado por la misma con otros parámetros como la altura manométrica, el rendimiento hidráulico, la potencia requerida y la altura de aspiración, que están en función del tamaño, diseño y construcción de la bomba.

Estas curvas, obtenidas experimentalmente en un banco de pruebas, son proporcionadas por los fabricantes a una velocidad de rotación determinada (N). Se representan gráficamente, colocando en el eje de abscisas los caudales y en el eje de ordenadas las alturas, rendimientos, potencias y alturas de aspiración.

• Bombas centrifugas:

Existen curvas características, típicas, de bombas centrífugas, donde se puede interrelacionar la presión de descarga (carga), capacidad, potencia requerida y eficiencia de operación de la bomba. La presión requerida del sistema se obtiene de la combinación de la carga estática más la presión diferencial del sistema. La curva de pérdidas de fricción es la suma de las pérdidas producidas en tuberías, conexiones y válvulas. Ya que la carga por fricción varía en proporción cuadrática al flujo, la curva característica es generalmente una parábola. 

Analizando en forma sobrepuesta las curvas de capacidad - carga de la bomba con la carga del sistema, se obtienen los puntos de capacidad y carga en las cuales la bomba podrá operar para ese sistema en particular.

Cada bomba centrífuga se caracteriza por su particular curva característica, que es la relación entre su caudal y su altura de elevación.

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• Bombas rotatorias:

Las bombas rotatorias, en sus diferentes variedades, se consideran de desplazamiento positivo, pues su principio de operación está basado en un transporte directo del fluido de un lugar a otro.

Por sus características de operación, la capacidad de manejo de flujo en una bomba rotatoria, está en función de su tamaño y velocidad de rotación.

• Bombas reciprocantes:

Por sus características, su aplicación es amplia donde se requieren altas presiones, o volúmenes controlados de fluido, por lo que se usan mucho en líquidos de alta viscosidad y en el campo de medición y dosificación. Las bombas reciprocantes no hacen succión en los fluidos a manejarse. Al avanzar el pistón se hace una reducción de presión en la cámara de succión, requiriéndose de una fuerza externa (generalmente la presión atmosférica) que empuja el fluido a la cámara. La capacidad o flujo a manejarse por la bomba está en función de la velocidad, y existe una interrelación entre la temperatura y la viscosidad del fluido, que afectan también la capacidad en el manejo del fluido.

Curva altura manométrica-caudal. Curva H-Q.

Para determinar experimentalmente la relación H(Q) correspondiente a unas revoluciones (N) dadas, se ha de colocar un vacuómetro en la aspiración y un manómetro en la impulsión, o bien un manómetro diferencial acoplado a dichos puntos. En la tubería de impulsión, aguas abajo del manómetro, se instala una llave de paso que regula el caudal, que ha de ser aforado. La velocidad de rotación se puede medir con un tacómetro o con un estroboscopio. Con un accionamiento por motor de corriente alterna, dicha velocidad varía muy poco con la carga.

La relación H(Q) tiene forma polinómica con las siguientes formas:H = a + b·Q + c·Q2H = a + c · Q2

Las curvas características H-Q, típicas de los 3 grupos de bombas vienen indicadas en las siguientes figuras.

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UNERMB – CIUDAD OJEDA. EQUIPOS DE PROCESOS I La curva que se obtiene corta el eje (Q = 0) en un punto en el que la bomba funciona como agitador, elevando un caudal nulo. Esta situación se consigue cerrando totalmente la llave de paso en el origen de la tubería de impulsión. El llamado caudal a boca llena es el que corresponde a H=0, dando un caudal máximo.

Curvas características de tres tipos de bombas hidraulicas. a) Bomba radial centrífuga; b) Bomba helicocentrífuga; c) Bomba de hélice

Curva rendimiento-caudal.

El rendimiento de la bomba o rendimiento global es la relación entre la potencia útil o hidráulica y la potencia al freno. Este es, en general, suministrado por los constructores de la bomba, y considera las pérdidas por fugas (rendimiento volumétrico) y por rozamientos en ejes y caras del impulsor (rendimiento mecánico).

En general la curva del rendimiento   podrá ajustarse a una expresión del tipo:

El rendimiento es nulo para un caudal nulo y para un caudal máximo. Entre ambos el rendimiento varía, alcanzando el máximo en un punto correspondiente a un cierto caudal, llamado caudal nominal de la bomba, que es aquel para el cual ha sido diseñada la bomba.

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Curva potencia-caudal.

En la teoría, la potencia suministrada por el eje del impulsor es:

Ph = potencia hidráulica

En la práctica, las pérdidas por rozamiento hidráulico, mecánico y las posibles fugas dan lugar a que la potencia al freno P absorbida al motor por el eje  de la bomba difiere de Ph. Su valor se obtiene en laboratorio mediante un dinamómetro o freno, aplicando la relación:P = T · N

Siendo T el par resistente de la bomba, el cual es el producto de [F x r] donde r es el brazo donde se aplica la fuerza tangencial F. N es el numero de revoluciones o vueltas en la unidad de tiempo, o velocidad angular. La relación entre la potencia hidráulica (P salida) y la potencia al freno (P entrada) mide el rendimiento global.

Se determina a partir de la ecuación:

La potencia absorbida por el eje de la bomba o potencia al freno es la potencia que necesita la bomba para realizar una determinada cantidad de trabajo. Es igual a la

potencia hidráulica o potencia que necesita la bomba para elevar el agua, más la potencia consumida en rozamientos, y viene determinada por la formula:

Donde:P = potencia bomba (w)

 = peso específico (N/m3)Q = caudal (m3/s)H = altura manométrica total (m)

 = rendimiento de la bomba (º/1).

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También se puede utilizar la siguiente expresión para Potencias expresadas en C.V.

Donde:P = potencia bomba (C.V.)Q = caudal (l/s)H = altura manométrica total (m)

 = rendimiento de la bomba (º/1).

Para cada posición de la llave de regulación del caudal, se determinará la potencia P, con lo que la curva característica P (Q) queda determinada con la figura 7.13.La potencia absorbida por la bomba es la que tiene que suministrar el motor (eléctrico o combustión o hidráulico) por el rendimiento de dicho motor (ηm).

Curvas carga neta positiva de aspiración requerida (NPSHr)-Caudal.

La NPSHr en una bomba a velocidad constante aumenta con el caudal como se muestra en la figura 7.14.

En la figura 7.15 se representa las curvas de igual rendimiento en el diagrama Altura-Caudal para distintas velocidades de giro del rotor. Este gráfico, por tanto, nos suministrará información de velocidad rotación, caudal, altura y rendimiento. Por ejemplo, para obtener un caudal de 100 l/s a una altura manométrica de 30 m se requiere una velocidad de 850 r.p.m. y se obtiene un rendimiento del 70 %.

Figura 7.14. Curvas NPSHr - Q, de 4 bombas iguales pero con distinto diámetro de rodete

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Ecuación Fundamental de las Bombas:

Si N es la potencia aplicada por el motor al eje de la bomba, se puede poner en función del par motor C y de la velocidad angular w( de la bomba, en la forma:Parámetros antes citados.

Despejando Ht se obtiene la ecuación general de las bombas centrífugas: Se observa que para un rodete dado y una velocidad angular de rotación w dada, la altura de elevación conseguida por la bomba es independiente del líquido bombeado, es decir, una bomba con un determinado rodete y girando a una velocidad de rotación prefijada conseguiría igual elevación tanto bombeando mercurio como agua, aunque en el caso del mercurio la presión en la brida de impulsión sería 13,6 veces superior a la que se tendría con el agua. Si se tiene en cuenta que de las dos columnas de igual altura de líquido pesa más la correspondiente al más denso, la presión a la salida de la bomba (brida de impulsión) será mayor, por lo que el elevar una misma cantidad de líquido a una misma altura exigirá un mayor consumo de energía cuanto más pesado sea éste. Por lo tanto, una variación de la densidad del líquido a bombear influye y

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modifica la presión en la brida de impulsión, así como la potencia a aplicar a la bomba.

Cálculo de las Pérdidas de Carga:

El rozamiento de un fluido con las paredes de la tubería por la que circula provoca en el mismo una caída de presión. Conocer el valor de esta caída de presión es necesario de cara al cálculo de las bombas, pero también para comprobar que el diámetro elegido para la conducción es suficiente, pues de ser éste muy pequeño la pérdida de carga que se produzca será muy elevada. En este sentido se consideran valores razonables de caída de presión en una conducción los siguientes (para caudales de 0 a 60 m3/h):

- Zona de aspiración de bombas: 0.40 kg/cm2 (0.39 bar)- Zona de impulsión de bombas: 0.6 a 0.8 kg/cm2 (0.59 a 0.78 bar).

De esta forma, al realizar el cálculo de las pérdidas de carga, se procurará que, en la medida de lo posible, no superen los valores anteriores. Si esto sucediere habrá de

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aumentarse el diámetro de la conducción por encima del que recomienda la velocidad de circulación máxima del fluido, de modo que la pérdida de carga disminuya. Sin embargo, en algunos casos, no será posible incrementar dicho valor ya que éste se halla igualmente limitado por el diámetro de las conexiones de los equipos (sobre el que ha de informar el fabricante).

Para calcular las pérdidas de carga en una conducción se suele utilizar la ecuación de Fanning, que expresada en términos de altura es la siguiente:

Donde: H es la pérdida de carga en metros de columna de líquido (m.c.l.) f es un coeficiente de fricción adimensionalL es la longitud de la tubería, m d es el diámetro interior de la tubería, m v es la velocidad del fluido, m/s g es la aceleración de la gravedad (9.81 m/s2)

El coeficiente de fricción "f" es función del tipo de flujo y se calcula del modo siguiente: - Si el flujo es laminar (Re ≤ 2000):

Si el flujo es turbulento (Re ≥ 4000) o pertenece a la llamada zona de transición (2000 <Re < 4000) se recurre a diagramas como el de Moody que expresa la relación entre "f", el número de Reynolds (Re) y un parámetro conocido como rugosidad relativa de la conducción, que se representa como ε/d (d sigue siendo el diámetro interno de la conducción) y que se encuentra tabulado para distintos materiales. En concreto y para tubos de acero inoxidable el valor de diseño de ε es de 0.006 cm.

Por tanto para calcular las pérdidas de carga se hace necesario caracterizar el tipo de flujo que se da en la conducción, para lo que es preciso conocer el número de Reynolds, el cual se calcula de la expresión siguiente:

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Donde: v y d representan las magnitudes ya indicadas ρ es la densidad del fluido, kg/m3μ es la viscosidad dinámica del fluido, Pa⋅s

Todo lo anterior es válido para fluidos newtonianos pero si el fluido no es de esta clase, será necesario, para calcular el factor de fricción de Fanning, recurrir a un gráfico de Moody modificado en el que se usa el número de Reynolds generalizado, que se calcula de la expresión siguiente:

Donde n es el exponente de la ley de la potencia para el fluido en cuestión.

A pesar de que la longitud que figura en la ecuación de Fanning se refiere a la de la conducción, los accesorios incluidos en la misma (válvulas, codos, tes, reducciones, etc.) provocan también una pérdida de carga en el fluido, que ha de ser tenida en cuenta en la ecuación anterior. La forma más usual de considerar dicha pérdida de carga es a través del concepto de longitud equivalente. Por longitud equivalente de un accesorio determinado se entiende la longitud de un tramo recto de tubería capaz de producir la misma pérdida de carga que estos elementos. Así la longitud de tubo que se usa en la ecuación de Fanning es la suma de la longitud efectiva de la tubería recta y la longitud equivalente de los accesorios insertos en ella.

Para establecer el número de válvulas a colocar se debe tener en cuenta la disposición de las bombas reflejada en los diagramas de flujo y la necesidad de derivar el flujo. La colocación de las bombas responde a los criterios que se establecerán seguidamente en el apartado correspondiente.

Otros elementos que forman parte de las líneas de proceso y que pueden provocar elevadas caídas de presión por fricción, son los propios equipos. Entre éstos los que más pérdidas de carga provocan son los filtros y los cambiadores de calor, especialmente los de placas. A continuación se presentan, a modo de ejemplo, valores aproximados para las pérdidas de carga provocadas por dichos equipos. Para obtener información para otros equipos hay que remitirse en casi todos los casos al fabricante (catálogos, páginas web o consulta directa al proveedor).

- Filtros de tela o malla metálica: 1 bar/elemento filtrante. - Cambiadores de calor de placas: 1 bar por cada sección del mismo que atraviese el producto.

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Cavitación y Golpe de Ariete:

Cavitación:

Es un fenómeno pertinente a los líquidos, es importante en las bombas, puesto que será el factor determinante del funcionamiento del sistema de bombeo. Este fenómeno ocurre cuando la presión estática local que actúa sobre el líquido disminuye hasta hacerse menor o igual a la presión de saturación del líquido a la temperatura de trabajo originando la formación de burbujas de vapor. Las burbujas formadas viajan a zonas de mayor presión e implotan (el vapor regresa al estado líquido de manera súbita, “aplastándose” bruscamente las burbujas) produciendo una estela de gas y un arranque de metal de la superficie en la que se origina este fenómeno.

La implosión causa ondas de presión que viajan en el líquido. Estas pueden disiparse en la corriente del líquido o pueden chocar con una superficie. Si la zona donde chocan las ondas de presión es la misma, el material tiende a debilitarse metalúrgicamente y se inicia una erosión que, además de dañar la superficie, provoca que ésta se convierta en una zona de mayor pérdida de presión y por ende de mayor foco de formación de burbujas de vapor. Si las burbujas de vapor se encuentran cerca o en contacto con una pared sólida cuando se efectúa la implosión, las fuerzas ejercidas por el líquido al aplastar la cavidad dejada por el vapor dan lugar a presiones localizadas muy altas, ocasionando picaduras sobre la superficie sólida. El fenómeno generalmente va acompañado de ruido y vibraciones, dando la impresión de que se tratara de grava que golpea en las diferentes partes de la máquina.

Golpe de Ariete:

El golpe de ariete o pulso de Zhukowski, llamado así por el ingeniero ruso Nikolái Zhukowski, es junto a la cavitación, el principal causante de averías en tuberías e instalaciones hidráulicas.

El golpe de ariete se origina debido a que el fluido es ligeramente elástico (aunque en diversas situaciones se puede considerar como un fluido no compresible). En consecuencia, cuando se cierra bruscamente una válvula o un grifo instalado en el extremo de una tubería de cierta longitud, las partículas de fluido que se han detenido son empujadas por las que vienen inmediatamente detrás y que siguen aún en movimiento. Esto origina una sobrepresión que se desplaza por la tubería a una velocidad que puede superar la velocidad del sonido en el fluido. Esta sobrepresión tiene dos efectos: comprime ligeramente el fluido, reduciendo su volumen, y dilata ligeramente la tubería. Cuando todo el fluido que circulaba en la

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tubería se ha detenido, cesa el impulso que la comprimía y, por tanto, ésta tiende a expandirse. Por otro lado, la tubería que se había ensanchado ligeramente tiende a retomar su dimensión normal. Conjuntamente, estos efectos provocan otra onda de presión en el sentido contrario.

El fluido se desplaza en dirección contraria pero, al estar la válvula cerrada, se produce una depresión con respecto a la presión normal de la tubería. Al reducirse la presión, el fluido puede pasar a estado gaseoso formando una burbuja mientras que la tubería se contrae. Al alcanzar el otro extremo de la tubería, si la onda no se ve disipada, por ejemplo, en un depósito a presión atmosférica, se reflejará siendo mitigada progresivamente por la propia resistencia a la compresión del fluido y la dilatación de la tubería.

Si el cierre o apertura de la válvula es brusco, es decir, si el tiempo de cierre es menor que el tiempo que tarda la onda en recorrer la tubería ida y vuelta, la sobrepresión máxima se calcula como:

Donde:

 es la velocidad de la onda (velocidad relativa respecto al fluido) de sobrepresión o depresión,

 es la velocidad media del fluido, en régimen,

 es la aceleración de la gravedad.

A su vez, la velocidad de la onda se calcula como:

Donde:

 es el módulo elástico del fluido, es la densidad del fluido, es el módulo de elasticidad (módulo de Young) de la tubería que naturalmente

depende del material de la misma, es el espesor de las paredes de la tubería, es el diámetro de la tubería.

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Para el caso particular de tener agua como fluido:

Esta expresión se llega a la fórmula de Allievi:

Donde se introduce una variable (lambda) que depende del material de la tubería, y a modo de referencia se da el siguiente valor:

El problema del golpe de ariete es uno de los problemas más complejos de la hidráulica, y se resuelve generalmente mediante modelos matemáticos que permiten simular el comportamiento del sistema.

Requerimientos de energía para las bombas:

• Electrobombas: Genéricamente, son aquellas accionadas por un motor eléctrico, para distinguirlas de las motobombas, habitualmente accionadas por motores de explosión.

• Bombas neumáticas: que son bombas de desplazamiento positivo en las que la energía de entrada es neumática, normalmente a partir de aire comprimido. 

• Bombas de accionamiento hidráulico, como la bomba de ariete o la noria. 

• Bombas manuales: Un tipo de bomba manual es la bomba de balancín.

Velocidad específica de succión:

La velocidad específica puede definirse como las revoluciones por minuto a las cuales impulsores geométricamente similares podrían girar para dar una descarga de 1 gal/min contra una columna de un pie. 

La velocidad específica de succión se define como S= NQ1/2/Hs3/4, en   donde:N es la velocidad de rotación, rpmQ = capacidad, gal/minHs = carga neta positiva de succión, ft.

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Los valores de S menores de 8.000 a 10.000 se han aceptado hace mucho tiempo para evitar la cavitación. Sin embargo, desde que se empezó a utilizar el inductor los valores de S en la gama de 20.000 a 25.000 se han vuelto comunes y ya resultan prácticos valores hasta de 50.000.

La magnitud de la velocidad específica de succión es un índice de la posibilidad de la bomba para operar sin cavitación. La mayoría de operaciones de bombas se basan en una velocidad específica de succión de 8500 tanto para impulsores de simple y doble succión. 

Diámetro Específico:

Hace algunos años Balje’ presentó un método útil para trazar la velocidad específica contra el diámetro específico en forma de gráfica. El diámetro se define como:Ds= DH1/4 / √Q

Donde:D= Diámetro del impulsor. FtQ= Caudal o flujo. Ft3/sH= Carga. Ft.

Selección de Bombas:

Seleccionar bombas es el paso más importante en cualquier instalación de fluidos. Si la bomba no se ajusta apropiadamente al sistema, tu sistema puede experimentar un aumento de los costos de operación y mantenimiento durante toda la vida de la planta, algunas de las consideraciones al momento de seleccionar una bomba son las propiedades del líquido (nombre, composición, concentración, temperatura, peso específico), el caudal del líquido (volumen que se tiene que mover en una unidad de tiempo), las características específicas del circuito hidráulico (altura de elevación, pérdidas de carga, accesorios de la instalación), donde cabe destacar que no son todos los únicos factores a considerar, pero si los mas importantes, ya que permitirán determinar cual es la bomba correcta (según el material y tipo), el rodete adecuado y la exacta potencia del motor (en relación con la curva característica).

Los parámetros que se deben tomar en cuenta al momento de la sección de bombas son los siguientes:

Naturaleza del Fluido a bombear.

Condiciones del proceso.

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Sistema donde la bomba impulsa fluido.

Fuente de potencia.

Aspectos dimensionales.

Condiciones ambientales

Costos.

Código y estándares.

Sistemas de Bombas en Serie:

Un primer motivo para utilizar bombas en serie es conseguir una altura que no se alcanza con una sola bomba. Esto es en parte un sofisma, porque con bombas centrífugas de varias etapas se puede obtener la presión que se quiera y, normalmente, con mejor rendimiento. Sí resulta útil cuando hay que proporcionar presiones muy diferentes, o cuando parte del caudal se desea tener a una presión más alta (figura 5.10).

También resultan especialmente indicadas en conducciones muy largas, por ejemplo en un oleoducto. En este caso, si una sola bomba proporcionara toda la altura necesaria para vencer las pérdidas de carga, el espesor de la tubería tendría que ser muy grande cerca de la bomba. Es mejor situar varias bombas a lo largo de la línea para recuperar la caída de presión en cada tramo manteniendo las presiones en unos límites aceptables (figura 5.11).

En un caso sencillo, como el de la figura 5.12, preparado para un amplio rango de presiones, las bombas pueden funcionar simultáneamente o por separado. Una sola trabajaría en el punto A, y las dos en serie en el B. En serie cada bomba daría una altura HB' = 0.5 HB.

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Por supuesto, la altura proporcionada por las dos bombas conjuntamente no es el doble de la que proporciona una sola.

Lo más habitual, si se requiere un rango amplio de presiones, es que el circuito resistente varíe. Habría, entonces, que resolver cada situación por separado. En el ejemplo de la figura 5.10, con dos ramas en paralelo no es fácil hallar una solución gráfica, pero la resolución analítica es sencilla planteando un sistema de tres ecuaciones: una desde cada depósito hasta el nudo de derivación.

Sistemas de Bombas en Paralelo:

Utilizar varias bombas en paralelo es útil cuando se exige una gran variación de caudal. La fiabilidad del servicio es otra de las ventajas. Es frecuente encontrar tres bombas en paralelo cada una con una capacidad del 50%. Así se puede hacer trabajar una o dos bombas según el caudal requerido, y tener otra en previsión de averías y para mantenimiento.

De esta forma se aumenta mucho la seguridad sin elevar demasiado los costes de instalación (Otra opción es cuatro bombas, cada una con capacidad del 33%).

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La figura 5.8 muestra un ejemplo de una instalación del primer tipo. Una sola bomba funcionaría en A, impulsando un caudal QA. Dos bombas en paralelo impulsarían un caudal QB, cada una de ellas Q'B = QB / 2, y estarían trabajando en el punto B'. La regulación para obtener otros caudales se puede hacer con una válvula en serie o by-pass. Hay que hacer notar que, al estar acopladas a un circuito, dos bombas en paralelo no impulsan el doble de caudal que una sola de ellas. Las válvulas antirretorno evitan que el flujo pase a través de las bombas cuando están paradas.

Al seleccionar las bombas debe procurarse que, tanto cuando trabajan juntas como cuando trabajan individualmente, estén cerca del máximo rendimiento. Es conveniente que las curvas características sean lo más parecidas posible, mejor si las bombas son idénticas. En caso contrario alguna de ellas puede estar trabajando con muy poco o ningún caudal (figura 5.9).

Es importante tener especial cuidado con las bombas de curva característica inestable cuando trabajan en paralelo. En caso de entrar en la zona de inestabilidad, es necesario asegurarse de que todas se recuperen cuanto antes.

También el arranque de una segunda bomba, con la primera ya funcionando, puede llevarla directamente a la zona de inestabilidad, al tener que vencer la presión que está dando la primera. La solución a los dos problemas citados es un buen by-pass.

Bombas de Movimiento Alternativo:

Son las que tiene uno o varios compartimentos fijos, pero de volumen variable, por la acción de un émbolo o de una membrana. En estas máquinas, el movimiento del fluido es discontinuo y los procesos de carga y descarga se realizan por válvulas que abren y cierran alternativamente. Algunos ejemplos de este tipo de bombas son:

• Bomba alternativa de pistón.• Bomba pistones de accionamiento axial.

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Bombas de Movimiento Rotativo:

Son las que una masa fluida es confinada en uno o varios compartimentos que se desplazan desde la zona de entrada (de baja presión) hasta la zona de salida (de alta presión) de la máquina. Algunos ejemplos de este tipo de bombas son:

• Bomba de paletas.• Bomba de lóbulos.• Bomba de engranajes.• Bomba de tornillo.• Bomba peristáltica.

Estudio de las Bombas de Pistón:

Es una maquina hidráulica de desplazamiento positivo que transforma la energía mecánica en energía de presión. Se caracterizan porque son del tipo bombas volumétricas, y se emplean para el movimiento de fluidos a alta presión o fluidos de elevadas viscosidades o densidades.

Las bombas de pistones se emplean en sistemas hidráulicos grandes ya sean móviles o fijos ya que pueden producir presiones mucho más altas y tasas de flujo mayor que otros tipos de bombas. 

Existen dos tipos de bombas de pistones: Las axiales y las radiales. Las bombas de pistones axiales son las más usadas, constan de un tambor rotatorio sobre el que van montados los pistones y que tiene una tapa de presión con las conexiones de entrada y salida. Son las bombas más costosas pero las más eficientes, son las más delicadas respecto a la contaminación del aceite ya que poseen bajas tolerancias.

Ley de Gasto:

Es la velocidad uniforme, accionada por el motor, el émbolo o pistón se mueve hacia adelante y hacia atrás en el cuerpo del cilindro; en el golpe hacia afuera un vacío parcial detrás del émbolo permite a la presión atmosférica que obra sobre la superficie ¿el agua en el pozo hacer subir el agua dentro del tubo de acción, la cual, pasando por la válvula de succión llena el cilindro; en el golpe hacia adentro, la válvula de succión se cierre y el agua es presionada a salir hacia el tubo de descarga.

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UNERMB – CIUDAD OJEDA. EQUIPOS DE PROCESOS IEfectos de Aceleración en las Bombas:

El efecto de la aceleración de las bombas, puede provocar la cavitación, Si el caudal de un fluido es constante pero la sección disminuye, necesariamente la velocidad aumenta. Por el teorema de la energía si la energía cinética aumenta, la energía determinada por el valor de la presión disminuye forzosamente. El efecto Venturi consiste en que un fluido, es decir, un gas o un líquido, ejerce menos presión en aquellas zonas en donde la velocidad del fluido es mayor. Esa es la definición y aunque está bien explicada poca gente podría dar a través de ella alguna aplicación práctica.

Tipos de Bombas Rotativas:

Este tipo de movimiento es el que traslada el fluido desde la aspiración hasta la salida de presión. Según el elemento que trasmita tal movimiento, se clasifican en bombas de engranajes, paletas, pistones entre otras.

• Bombas De Engranajes Externos

• Bombas De Lóbulos

• Bombas De Husillos

• Bombas De Engranajes Internos.

• Bombas De Semiluna.

• Bombas Gerotor

• Bombas de paletas

• Bombas De Paletas No Compensadas

• Bombas De Paletas Compensadas

• Bombas De Paletas Fijas Bombas De Pistones

• Bombas De Pistones Axiales

• Bombas De Pistones Axiales En Línea

• Bombas De Pistones Axiales En Ángulo

• Bombas De Pistones Axiales Con Placa Oscilante

• Bombas De Pistones Radiales

• Bombas De Pistones Oscilantes.

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UNERMB – CIUDAD OJEDA. EQUIPOS DE PROCESOS IBombas Aspirantes:

Su función es elevar líquidos. Todas constan de un cilindro hueco, denominado cuerpo de bomba, que es recorrido con frotamiento suave por un émbolo o pistón, existiendo tubos para la salida o entrada de líquido con sus válvulas correspondientes.

La bomba aspirante tiene el cuerpo de bomba a bastante distancia del depósito y un tubo, llamado de aspiración, con su extremo inferior sumergido en el líquido, conectando el cuerpo de bomba y el depósito. Consta de dos válvulas que se abren de abajo a arriba, una en el fondo del cuerpo de bomba y la otra en el émbolo.

Si partimos del émbolo situado en la base del cuerpo de bomba, cuando lo elevamos, queda enrarecido el aire del interior y el aire contenido el tubo de aspiración levanta la válvula del fondo del cilindro, con lo que pasa al interior del cuerpo de bomba al mismo tiempo que el líquido del depósito sube por el tubo debido al efecto de la presión atmosférica ejercida sobre la superficie de líquido libre del depósito. Cuando el émbolo desciende, se cierra la válvula que conecta el tubo con el cuerpo de bomba y al comprimirse el aire que queda en el mismo, se abre la válvula del émbolo, permitiendo que ese aire salga al exterior conforme va descendiendo el pistón.

Después de ejecutar varias veces la doble carrera de ascenso y descenso del émbolo, y según la longitud del tubo de aspiración llegará a salir por él el líquido. Como la columna de agua que equilibra la presión atmosférica es de alrededor de 10m, no es posible elevar agua más de esa altura con una bomba hidráulica.

Bomba Aspirante Vertical:

Su funcionamiento se basa en la acción exclusiva de la presión atmosférica. Consta de 1 cilindro o cuerpo de bomba en donde se desplaza un embolo con una válvula, que se abre de abajo a arriba de un tubo de aspiración que se sumerge en el liquido que hay que elevar y que comunica con el cuero de la bomba por una válvula, que se abre también de abajo a arriba. Al elevarse el pistón se cierra la válvula produciendo el vació debajo de ella, el aire contenido en el tubo de aspiración levanta la válvula y penetra en el cuerpo de la bomba. En una "bomba aspirante vertical", es un cilindro que contiene un pistón móvil está conectado con el suministro de agua mediante un tubo. Una válvula bloquea la entrada del tubo al cilindro. La válvula es como una puerta con goznes, que solo se abre hacia arriba, dejando subir, pero no bajar, el agua.

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UNERMB – CIUDAD OJEDA. EQUIPOS DE PROCESOS I Dentro del pistón, hay una segunda válvula que funciona en la misma forma. Cuando se acciona la manivela, el pistón sube. Esto aumenta el volumen existente de bajo del pistón, y, por lo tanto, la presión disminuye. La presión del aire normal que actúa sobre la superficie del agua, del pozo, hace subir el líquido por el tubo, franqueando la válvula-que se abre- y lo hace entrar en el cilindro. Cuando el pistón baja, se cierra la primera válvula, y se abre la segunda, que permite que el agua pase a la parte superior del pistón y ocupe el cilindro que está encima de éste. El golpe siguiente hacia arriba hace subir el agua a la espita y, al mismo tiempo, logra que entre más agua en el cilindro, por debajo del pistón. La acción continúa mientras el pistón sube y baja.

Motores de Bombas:

En la bombas los motores más utilizados son eléctricos, también están los motores trifásicos de inducción, estos son favorables habitualmente con considerables características de funcionamiento. Los motores monofásicos de corriente alterna, son usados habitualmente donde no se dispone de corriente trifásica.

Los motores de corriente continúan, se instalan para equipos de emergencia, tales como bombas de aceite para lubricación de emergencia, que son necesarias para el funcionamiento de una planta o para pararla de forma segura en un eventual fallo de la alimentación eléctrica principal. Tales motores generalmente son accionados por paquetes de baterías.

Motores Eléctricos:

Los motores eléctricos trasforman energía eléctrica en trabajo mecánico. Los motores eléctricos usan la potencia concebida por un campo magnético en un conductor eléctrico y producen un par. Los motores constan de un estator fijo y un rotor los cuales están separados por un estrecho espacio en aire.

Dependiendo del suministro disponible o elegido, los siguientes tipos de motores están disponibles:

• Motores de CC• Motores monofásicos de CA• Motores trifásicos

Motores de corriente continúa.

Los motores de CC están disponibles como; Motores de derivación, motores de

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UNERMB – CIUDAD OJEDA. EQUIPOS DE PROCESOS Iexcitación en serie, motores de doble excitación, motores de derivación excitados exteriormente (Imán permanente).

Los motores de excitación en derivación se manejan exclusivamente para accionar bombas centrífugas con CC. En estos motores de CC, el arrollamiento inductor (estator) y el inducido (rotor) se conectan en paralelo al suministro principal. Comparado con otros tipos de motores de CC, el de excitación en derivación tiene la ventaja de que la velocidad es casi independiente de la carga. Las bombas centrífugas, con motores de excitación en derivación de CC, están limitadas generalmente a aplicaciones especiales tales como vehículos, barcos y para accionamiento de equipos de emergencia (por ejemplo, bombas de aceite de reserva).

El suministro de CC se obtiene normalmente de generadores de CC, transformadores o paquetes de baterías (acumuladores).

Motores Monofásicos De Corriente Alterna.

Los motores monofásicos de inducción se construyen para bajas potencias hasta aproximadamente 5 kW. Éstos son conectados a una sola fase al suministro principal, lo más común es 230 V. Los motores monofásicos pueden ser conectados a un suministro trifásico, utilizando el voltaje (U) de la estrella. Como el suministro monofásico no da al motor un sentido de giro definido, éste no arrancará cuando está en reposo.

Para dar al motor un sentido de giro definido, un arrollamiento auxiliar (devanado de arranque) se monta en el estator y se alimenta a través de un condensador, con una corriente que se toma de la fase del estator. De esta manera se genera un campo magnético rotacional en una dirección determinada.

Un condensador de funcionamiento es conveniente, por regla general, para bombas centrífugas. El par de arranque es 0,3 a 0,4 veces el par de diseño. Si esto es insuficiente, pueden ser adecuados los condensadores de arranque y funcionamiento. Éstos producen un par de arranque de 1,5 a 1,8 veces el par de diseño. El condensador de arranque es desconectado por un interruptor centrífugo cuando el motor alcanza cierta velocidad.

Motores Trifásicos.

Los motores trifásicos de inducción se construyen para bajo y alto voltaje. El límite superior de la potencia para motores de bajo voltaje es aproximadamente 800kW.

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UNERMB – CIUDAD OJEDA. EQUIPOS DE PROCESOS I Los motores de alto voltaje comienzan desde unos 160 kW, pero se utilizan preferentemente en el rango de 1 a 11 MW.

Los motores trifásicos están disponibles como:

• Motor de inducción asíncrono de jaula de ardilla.

• Motor asíncrono de anillos rozantes.

• Motor síncrono.

Turbinas de Vapor:

La turbina de vapor es una máquina de fluido en la que la energía de éste pasa al eje de la máquina saliendo el fluido de ésta con menor cantidad de energía. La energía mecánica del eje procede en la parte de la energía mecánica que tenía la corriente y por otra de la energía térmica disponible transformada en parte en mecánica por expansión. 

Esta expansión es posible por la variación del volumen específico del fluido que evoluciona en la máquina.

El hecho de la utilización del vapor como fluido de trabajo se debe a la elevada energía disponible por unidad de kg de fluido de trabajo. Esto es en el caso del agua es tres veces mayor que en el caso del aire de forma para dos turbinas, una de vapor y otra de gas con la misma potencia de salida se tiene que el gasto másico de la turbina de vapor es tres veces menor que el de la turbina de gas.

Dada la gran diferencia que se debe obtener entre la presión de entrada y de salida de la turbina es necesario producir esta expansión en distintas etapas, escalonamientos, con el fin de obtener un mejor rendimiento de la operación.Si sólo se realizase la expansión en una etapa las grandes deflexiones a que tendría que estar sometido el fluido provocarían pérdidas inaceptables.Las pérdidas en una turbina de n escalones no son iguales a la suma de las pérdidas de n turbinas sino que son menores, ya que los escalones de la turbina son capaces de recuperar parte de la energía degradada en el anterior escalón para generar energía mecánica.

Sin embargo a medida que aumenta el número de escalonamientos la máquina se encarece, por lo que hay que buscar un buen compromiso entre rendimiento y costes.

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UNERMB – CIUDAD OJEDA. EQUIPOS DE PROCESOS ITurbina a Gas:

La turbina de combustión también llamada turbina de gas, es un motor que utiliza el flujo de un gas como medio de trabajo para convertir energía térmica en energía mecánica, el gas se produce en el motor como resultado de la combustión de determinadas sustancias, el funcionamiento es bajo el denominado ciclo brayton.

Una turbina de combustión de ciclo simple, incluye un compresor que bombea aire comprimido a la cámara de combustión.

Las maquinas grandes emplean compresores y turbinas de flujo axial con varias etapas.

Máquinas de Combustión Interna:

Un motor de combustión interna es cualquier tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión, la parte principal de un motor. Se utilizan motores de combustión interna de cuatro tipos:

El motor cíclico Otto El motor diesel, El motor rotatorio La turbina de combustión.

Factores a considerar para la Selección de las Bombas:

La selección de una bomba se basa en unas condiciones de funcionamiento determinadas, especificadas por el diseñador del proceso o el operador.

Se necesita como mínimo la siguiente información:

• Fluido bombeado: El fluido debe quedar completamente definido. La composición de una mezcla debe estar perfectamente especificada. Cuando sea de aplicación, deben ser conocidos detalles tales como el contenido de sustancias sólidas, componentes corrosivos o abrasivos, gases indisolubles y sustancias peligrosas, como por ejemplo, inflamables, venenosas, irritantes, entre otros.

• Temperatura de funcionamiento:

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UNERMB – CIUDAD OJEDA. EQUIPOS DE PROCESOS I La temperatura de funcionamiento es necesaria para el trabajo seleccionado. Incluso, a veces, la temperatura máxima y mínima.

• Propiedades físicas del fluido bombeado: Para líquidos y mezclas que no son comunes, es necesario conocer las propiedadesque dependen de la temperatura: densidad, viscosidad y tensión de vapor.

• Condiciones de funcionamiento: Las condiciones de funcionamiento incluyen el caudal, presiones de aspiración e impulsión o altura total, (NPSH) o altura disponible (NPSHD). Si estos valores están sujetos a variaciones debido a las condiciones de la instalación entonces los valores máximos y mínimos deben ser especificados.

• Normas: Cualquier norma o requerimiento especial se incluirá en la petición de oferta.

La petición se simplifica considerablemente si se usa una hoja de datos de bomba centrífuga que cumpla con las normas EN 25 199, DIN ISO 5199 o DIN ISO 9905. Al cumplimentar esta hoja de datos se tiene toda la información necesaria para la selección de la bomba.   Para asegurar la selección de la bomba más adecuada y de mejor rendimiento para la aplicación, deben facilitarse el máximo número de datos en la hoja de consulta.

Un importante paso en el diseño y selección de una instalación es el cálculo y optimización de los costes del ciclo de vida de la misma.

En los factores económicos esta el costo del capital que   cubre el costo de la bomba. Dependiendo de las condiciones de funcionamiento estos costos reflejan el tamaño de la bomba, los materiales de construcción, las especificaciones del accionamiento y cualquier accesorio.

Para optimizar los costos de capital se deben considerar en el diseño los siguientes consejos:

• Tamaño de la bomba• Caudal Q Sin margen de seguridad.• Altura total H Establecer con la mayor exactitud la altura estática Hstat y la altura dinámica Hdyn.• Evitar excesivos márgenes de seguridad.

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Definición de Válvula:

Es un Mecanismo que regula el flujo de la comunicación entre dos partes de una máquina o sistema. Sin embargo las tres acepciones siguientes se refieren a mecanismo que dejan pasar un fluido en un sentido y lo impiden en el contrario (incluido el llamado fluido eléctrico). En la industria, a menudo se refiere la palabra a estas últimas acepciones, pero en el lenguaje, ha tomado en muchas ocasiones el sentido de la primera acepción. De este modo, podría definirse una válvula como un dispositivo mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.

La válvula es uno de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde unos milímetros hasta los 90 m o más de diámetro (aunque en tamaños grandes suelen llamarse compuertas). Pueden trabajar con presiones que van desde el vacio hasta mas de 140 MPa (megapascales) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1100 K (kelvin). En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia.

La palabra flujo expresa el movimiento de un fluido. Para la cantidad total de fluido que pasa por una sección determinada de un conducto por unidad de tiempo, en castellano se emplea la palabra caudal.

Definición de Múltiple:

 Los múltiples de  producción o manifold y de  prueba, se utilizan para recolectar la producción de varios pozos a una planta centralizada donde los pozos se pueden ser  colocados individualmente en producción y/o prueba. Pueden ser operados manualmente o  automáticamente con  válvulas y con  contadores de tiempo automáticos. Están compuestos por tres líneas:

    La línea principal que es la línea de producción, es la más grande, generalmente de 8 pulgadas, siempre va a estar abierta, y es donde llegan todos los pozos.

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    La línea de medida, en esta el petróleo es separado y conducido a través de un medidor de volumen a fin de medirlo.

    La línea caliente, se le llama línea caliente porque al ser los pozos de alta viscosidad se necesita estimular ya sea por inyección química o por inyección de vapor.

    Esta equipada con diferentes válvulas, entre la cuales están:

• Válvula mecánica de compuerta, se encarga de la distribución entre las tres líneas.• Válvula de retención (check), impide que el flujo se regrese.• Válvula de desahogo (automática).• Suiche de presión, se encargan de darle la señal a las válvulas para abrir y cerrar de acuerdo a X presión.• Válvula de seguridad, se calibran por presiones y al vencer el limite abren para desplazar el crudo.

Definición de Cabezal:

Un cabezal de pozo es un término general usado para describir el componente en superficie, de un pozo de gas o de aceite, que provee una interfaz estructural y de contención de presión para el equipo de perforación y producción. Durante la perforación, es la base en la superficie sobre la cual se construye el pozo. Durante esta etapa el pozo está controlado por un preventor de reventones y un múltiple de flujo y estrangulación. Mientras se perfora, cada espacio anular está sellado por el cabezal de pozo. Una vez instalada la tubería, es decir, cuando el pozo ya está terminado, se retiran los preventores y se instala el árbol de navidad para controlar el flujo del pozo.

Importancia:

Importancia de la Válvula:

Las válvulas son el elemento de control final más común. La creciente importancia de las válvulas y los actuadores en las industrias de procesos se hace más evidente actualmente, debido a la demanda en aumento del usuario final por mecanismos de campo más eficientes y tecnológicamente avanzados. El mercado global está dirigido por nuevos códigos y regulaciones, los cuales requieren reglas de seguridad más estrictas, reducción de emisiones fugitivas, y tiene una tendencia creciente hacia la automatización.

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Las válvulas y los actuadores forman una entidad binomial inseparable: una válvula actuada no existe sin un actuador, y un actuador no puede usarse por si solo. 

Por otra parte, los sistemas de tubería son como las arterias y las venas. Su función básica y general es de transporte. Pueden transportar virtualmente todos los productos líquidos y gaseosos a través de cortas distancias (como una línea de transporte de leche en una planta lechera) o distancias mucho mayores (como un oleoducto transcontinental).

Podría pensarse que el transporte de aguas residuales a través de una línea de alcantarillado no es particularmente algo high-tech (de tecnología de punta). Sin embargo, la industria de tuberías ha tenido un desarrollo sofisticado. No solamente son los nuevos materiales y tecnologías lo que entran a competir con los antiguos en este campo, sino que los sistemas de tubería se emplean en cierto número de industrias donde no se involucra el transporte de fluidos. Estas incluyen las industrias eléctrica y electrónica, tales como los conductos eléctricos, así como la tubería mecánica para muebles y polos de luz. Asimismo, se emplean en ingenios donde circula el mismo fluido en un sistema cerrado, tales como todos los sistemas de aire acondicionado y refrigeración (sistemas HVACR en inglés) y en sistemas de calentamiento hidrómicos (con agua caliente). Otro campo muy interesante de aplicación es la llamada tubería flexible, alguna vez considerada riesgosa y aplicable solamente a servicios especiales para la industria de perforación de pozos de petróleo; ahora se ha convertido una herramienta esencial de muchas operaciones en la intervención de pozos. 

Importancia del Múltiple:

El múltiple facilita el manejo de la producción total de los pozos que ha de pasar por los separadores como también el aislamiento de pozos para pruebas individuales de producción (cuantificar su producción diaria).

Por medio de las interconexiones del sistema y la disposición apropiada de válvulas, se facilita la distribución, el manejo y el control del flujo de los pozos.

Importancia del Cabezal:

El wellhead (Cabezal de pozo) provee la base para el asentamiento mecánico del ensamblaje en superficie. Provee:

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1. Suspensión de tubulares (casings y tubings), concéntricamente en el pozo.

2. Capacidad para instalar en superficie un dispositivo de control de flujo del pozo como:

a) Un BOP (Blowout Preventer) para la perforación.b) Un Xmas Tree (Arbol de Navidad) para la producción o inyección.

3. Acceso hidráulico al anular entre casing para permitir el desplazamiento durante la cementación y entre el casing de producción y el tubing para la circulación del pozo.

Funciones de las Válvulas:

Las válvulas son, después de las bombas y los motores, los componentes más importantes de los circuitos hidráulicos. Operaciones de control múltiples, complejas y automáticas se consiguen incorporando al circuito las válvulas más adecuadas. Pueden servir para realizar tres funciones distintas:

Controlar la presión: Limitan la presión del circuito para protegerlo o para reducir la fuerza o el par ejercido por el cilindro o un motor rotativo; limitan la presión en una rama de un circuito a un valor inferior a la presión de trabajo del circuito principal; controlan la sucesión de operaciones entre dos ramas de un circuito.

Controlar el caudal: Controlan, por ejemplo, la velocidad con que se mueve un cilindro hidráulico.

Controlar la dirección: Bloquean el paso del fluido en un sentido, pero no en el sentido contrario.

Funciones del Múltiple:

Los múltiples de   producción y de   prueba se utilizan para recolectar la producción de varios pozos a una planta centralizada donde los pozos se pueden ser   colocados individualmente en producción y/o prueba. Pueden ser operados manualmente o   automáticamente con   válvulas y con   contadores de tiempo automáticos. Los múltiples de la producción y   prueba   pueden ser diseñados para los grados   ANSI y   API para   varias presiones y   varios tamaños de tubos.

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Las estrangulaciones pueden ser incluidas para la reducción de la presión las cuales   pueden ser fijas o ajustables además de manuales o automatizadas. Otras instrumentaciones y controles se pueden proporcionar con las especificaciones del cliente.

El múltiple facilita el manejo de la producción total de los pozos que ha de pasar por los separadores como también el aislamiento de pozos para pruebas individuales de producción. Por medio de las interconexiones del sistema y la disposición apropiada de válvulas, se facilita la distribución, el manejo y el control del flujo de los pozos.

Funciones del Cabezal:

El cabezal de un pozo es el equipo usado para mantener bajo control operacional desde la superficie, un pozo productor de petróleo, gas o agua, para uso en:

1) pozos sencillos.2) pozo dobles.3) pozos terminados en el cretáceo. Generalmente su construcción puede ser de cuerpos sólidos o adaptados.

El cabezal del pozo sus propósitos principales son: a) soportar la tubería de revestimiento de producción por medio de cuñas con bordes dentados.

b) sellar el espacio anular entre la tubería de revestimiento intermedia y la de producción, por medio de empacaduras en formas de bolas, q reciben diversos nombres como, botones, cebollas, papelones etc.

c) controlar y dirigir la entrada y salida de los fluidos y gases de las tuberías de revestimiento.

d) efectuar la conexión con el cabezote.

Bridas:

Son accesorios para conectar tuberías con equipos (Bombas, intercambiadores de calor, calderas, tanques, etc.) o accesorios (codos, válvulas, etc.).

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La unión se hace por medio de dos bridas, en la cual una de ellas pertenece a la tubería y la otra al equipo o accesorio a ser conectado.

Bridas Soldadas o para Soldar:

Estas bridas se diferencian por su largo cuello cónico, su extremo se suelda a tope con el tubo correspondiente. El diámetro interior del tubo es igual que el de la brida, esta característica proporciona un conducto de sección prácticamente constante, sin posibilidades de producir turbulencias en los gases o líquidos que por él circulan.

El cuello largo y la suave transición del espesor del mismo, otorgan a este tipo de bridas, características de fortaleza aptas en sectores de tuberías sometidos a esfuerzos de flexión, producto de las expansiones en línea.

Las condiciones descriptivas aconsejan su uso para trabajos severos, donde actúen elevadas presiones.

Bridas Roscadas:

Si bien presentan la característica de no llevar soldadura, lo cual permite un fácil y rápido montaje, deben ser destinadas a aplicaciones especiales (por ejemplo, en tuberías donde existan altas presiones y temperatura ambiente). No es conveniente utilizarlas en conductos donde se produzca considerables variaciones de temperatura, ya que por efectos de la dilatación de la tubería, pueden crearse pérdidas a través del roscado al cabo de un corto de trabajo.

Tipos de Válvulas:

Debido a las diferentes variables, no puede haber una válvula universal; por tanto, para satisfacer los cambiantes requisitos de la industria se han creado innumerables diseños y variantes con el paso de los años, conforme se han desarrollado nuevos materiales. Todos los tipos de válvulas recaen en nueve categorías: válvulas de compuerta, válvulas de globo, válvulas de bola, válvulas de mariposa, válvulas de apriete, válvulas de diafragma, válvulas de macho, válvulas de retención y válvulas de desahogo (alivio).

    De acuerdo al servicio empleado, los tipos de válvulas se agrupan a su vez en tres categorías principales, cierre o bloqueo, estrangulación y retención.

Las válvulas utilizadas para aislar equipo, instrumentos y componentes de la tubería cuando se necesita mantenimiento, son llamadas válvulas de bloqueo o cierre. Además se utilizan para desviar las corrientes a diversos lugares según se desee.

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Las válvulas utilizadas para este servicio son: válvulas de compuerta, válvulas de macho, válvulas de bola, válvulas de mariposa.

    Las válvulas de operación manual, y cuya finalidad es regular el flujo, la presión o ambos, se denomina válvula de estrangulación. Para este servicio, se utilizan las siguientes válvulas: de globo, de aguja, válvulas en Y, de ángulo y de mariposa.

En cuanto a las válvulas que no permiten el flujo inverso, se conocen como válvulas de retención, actúan en forma automática ante los cambios de presión para evitar que se invierta el flujo.

Válvula de Compuerta:

La válvula de compuerta es de vueltas múltiples, en la cual se cierra el orificio con un disco vertical de cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el asiento.

Se recomendada para:

• Servicio con apertura total o cierre total, sin estrangulación.• Para uso poco frecuente.• Para resistencia mínima a la circulación.• Para mínimas cantidades de fluido o liquido atrapado en la tubería.

Aplicaciones:    Servicio general, aceites y petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases y líquidos no condensables, líquidos corrosivos.

Válvula de Tapón:

La válvula de macho es de ¼ de vuelta, que controla la circulación por medio de un macho cilíndrico o cónico que tiene un agujero en el centro, que se puede mover de la posición abierta a la cerrada mediante un giro de 90°.

Se recomendada para:

• Servicio con apertura total o cierre total.• Para accionamiento frecuente.• Para baja caída de presión a través de la válvula.• Para resistencia mínima a la circulación.• Para cantidad mínima de fluido atrapado en la tubería.

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Aplicaciones• Servicio general, pastas semilíquidas, líquidos, vapores, gases, corrosivos

Válvula de Bola:

Las válvulas de bola son de ¼ de vuelta, en las cuales una bola taladrada gira entre asientos elásticos, lo cual permite la circulación directa en la posición abierta y corta el paso cuando se gira la bola 90° y cierra el conducto.

 Se recomendada para

• Para servicio de conducción y corte, sin estrangulación.• Cuando se requiere apertura rápida.• Para temperaturas moderadas.• Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación.

Aplicaciones:    Servicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas.

Válvula de Globo:

Una válvula de globo es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra por medio de un disco o tapón que sierra o corta el paso del fluido en un asiento que suele estar paralelo con la circulación en la tubería.

Se recomendada para

• Estrangulación o regulación   de circulación.• Para accionamiento frecuente.• Para corte positivo de gases o aire.• Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulación.

 Aplicaciones:    Servicio general, líquidos, vapores, gases, corrosivos, pastas semilíquidas.

Válvula de Retención (check):

Las válvulas de retención se usan para impedir el la inversión de flujo en una línea. Cuando se abren y están bajo presión de flujo, el mecanismo de retención se moverá libremente en los medios, ofreciendo poca resistencia y caída de presión mínima.

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Una válvula de retención de charnela utiliza un disco basculante, que requiere sólo una contrapresión mínima para cerrar la válvula. Esta válvula también se puede modificar, con una palanca o pesa o resorte, para ayudar a cerrar más rápidamente para eliminar el choque. La válvula de retención de bola de Asahi/America usa una bola que se mueve libremente, que sale de su asiento para permitir el flujo en una dirección, pero que se sella contra un asiento para impedir el contraflujo. Ambos tipos de válvulas se pueden instalar vertical u horizontalmente.

Válvula Mariposa:

La válvula de mariposa es de ¼   de vuelta y controla la circulación por medio de un disco circular, con el eje de su orificio en ángulos rectos con el sentido de la circulación.

Se recomendada para

• Servicio con apertura total o cierre total.• Servicio con estrangulación.• Para accionamiento frecuente.• Cuando se requiere corte positivo para gases o líquidos.• Cuando solo se permite un mínimo de fluido atrapado en la tubería.• Para baja ciada de presión a través de la válvula.

Aplicaciones

    Servicio general, líquidos, gases, pastas semilíquidas, líquidos con sólidos en suspensión.

Válvulas Divisoras:

En estas válvulas el flujo se ajusta girando la palanca desde el lado del puerto controlado. Cualquier flujo sobrante es desviado al puerto de flujo. Este flujo excesivo puede utilizarse para alimentar otro circuito o puede ser retornado a tanque. Una vez que se ha ajustado el flujo, este se mantendrá básicamente constante, con variaciones de presión en cualquiera de los dos puertos mencionados.

Estas válvulas pueden utilizarse también como control de flujo restrictivo taponeando el puerto de flujo excesivo.

Válvulas de Control:

Una válvula de control es un elemento o dispositivo cuya función es la de controlar el flujo de un fluido en una canalización o tubería; iniciando, deteniendo y

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regulando la circulación o paso de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.

    Estos son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o más de diámetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vació hasta más de 140 Mpa (1.381 atm) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1500 °F (815 °C).

Válvulas de Desahogo (Alivio):

  Una válvula de desahogo es de acción automática para tener regulación automática de la presión. El uso principal de esta válvula es para servicio no comprimible y se abre con lentitud conforme aumenta la presión, para regularla.

    La válvula de seguridad es similar a la válvula de desahogo y se abre con rapidez con un “salto” para descargar la presión excesiva ocasionada por gases o líquidos comprimibles.

El tamaño de las válvulas de desahogo es muy importante y se determina mediante formulas especificas.

Se recomendada para Sistemas en donde se necesita una gama predeterminada de presiones.

 Aplicaciones:    Agua caliente, vapor de agua, gases, vapores.

Uso de las Válvulas:

A continuación se presentan el uso de las válvulas que no se mencionaron anteriormente:

Válvula hidráulica, caso particular de válvulas industriales.

Llave o válvula de paso, caso de válvulas en instalaciones de edificios residenciales (tanto para agua, como para gases combustibles).

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Válvula de seguridad, para casos de exceso de presión, por avería o por expansión térmica.

Válvula antirretorno o válvula de retención, usada para evitar que un fluido se mueva en sentido no deseado a lo largo de una tubería.

Válvula rotatoria, usada en los instrumentos de viento-metal.

Uso de los Cabezales:

El objetivo principal de un cabezal de pozo es proporcionar el punto de suspensión y sellos de presión para las cuerdas del casting que van desde el fondo de las secciones del agujero hacia el equipo de control de presión a superficie. Los sistemas de cabezal de pozo deben diseñarse para soportar cargas de tensión de tubulares suspendidos, tener la capacidad de sellar a presión, aislar el pozo del ambiente exterior, aislar entre revestidores y formaciones de fondo de pozo y mantener la presión durante operaciones de control de pozo, pruebas de pozo o períodos de cierre.

Mientras se perfora un pozo de aceite, el control de la presión en superficie es suministrado por un preventor de reventón BOP (blowout preventer). Si la presión no se contiene durante las operaciones de perforación por la columna de fluido de perforación, casings, cabezal de pozo y BOP, un arrancón de pozo podría ocurrir.

Una vez que el pozo ha sido perforado, es completado para proporcionar una conexión entre la roca almacén, creando un conducto tubular para los fluidos del pozo. El control superficial de presión se logra con el árbol de navidad, el cual es instalado en la cima del cabezal de pozo, con válvulas de aislamiento y equipo de choque para controlar el flujo de los fluidos de perforación durante la producción.

Usos del Arbolito de Producción:

Es normalmente bridado al sistema de cabezal de pozo después de correr el tubing de producción. El diseño mostrado es uno de los más simples y comunes diseños, en él brevemente se puede ver que comprende 2 válvulas laterales de salida, normalmente una para la producción y otra para la inyección.

Adicionalmente una tercera válvula de salida provee acceso vertical al tubing mediante herramientas de cable concéntricas o coiled tubing tools. La válvula inferior es la válvula máster y controla todo el acceso mecánico e hidráulico al pozo.

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CONCLUSIÓN

Una bomba es el aporte de energía al líquido bombeado (energía transformada luego en caudal y altura de elevación), según las características constructivas de la bomba misma y en relación con las necesidades específicas de la instalación. El funcionamiento es simple: dichas bombas usan el efecto centrífugo para mover el líquido y aumentar su presión.

La bombas se emplean para bombear toda clase de líquidos, (agua, aceites de lubricación, combustibles ácidos, líquidos alimenticios, cerveza, leche, etc.), éste grupo constituyen el grupo importante de las bombas sanitaria. También se emplean las bombas para bombear los líquidos espesos con sólidos en suspensión, como pastas de papel, melazas, fangos, desperdicios, entre otros.

Un sistema de bombeo puede definirse como la adición de energía a un fluido para moverse o trasladarse de un punto a otro.

Una bomba centrífuga es una máquina que consiste en un conjunto de paletas rotatorias encerradas dentro de una caja o cárter; o una cubierta o carcasa. Las paletas imparten energía al fluido por la fuerza centrífuga.

Uno de los factores más importantes que contribuyen al creciente uso de bombas centrífugas ha sido el desarrollo universal de la fuerza eléctrica.

Las válvulas y tuberías constituyen la inversión más importante entre los diversos componentes de una planta de procesamiento para hidrocarburos. Resulta, por lo tanto, de relevancia el obtener un conocimiento general de estos dispositivos que forman parte esencial de las instalaciones industriales existentes. Existen una variedad extensa de tipos de válvulas, y variaciones hechas a éstos para adecuarlas a servicios específicos, estos servicios pueden ser de bloqueo o  cierre, estrangulación y retención, los tipos de válvulas existentes pueden cumplir con uno o varios de estos mecanismos. Asimismo, el buen funcionamiento de un sistema de tuberías depende en gran parte de la elección adecuada y de la situación de las válvulas que controlan y regulan la circulación de los fluidos en la instalación. Las válvulas además deben colocarse en lugares donde sea fácil su manejo y de modo que pueda atenderse la conservación de la instalación sin que interrumpa el funcionamiento de otros aparatos conectados.

Una buena válvula debe diseñarse de manera que sus deformaciones debidas a las variaciones de temperatura y de presión, y las dilataciones de las

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tuberías conectadas, no deformen el asiento; su vástago y el collarín del prensaestopas deben permitir poner con facilidad y con rapidez la empaquetadura, y los discos y los asientos deben estar diseñados y hechos con materiales que permitan que la válvula siga cerrando bien durante un periodo razonable deservicio activo. También es importante tener presente los materiales adecuados para trabajar con fluidos corrosivos y las medidas adecuadas para lidiar con esta recurrente situación.

El mecanismo de mantenimiento de cada válvula, según sea la situación, es otro de los puntos a tener en cuenta, así como las medidas a tomar para cada tipo de causa de ruidos en las válvulas, ya sea por vibración mecánica, estrangulación aerodinámica, o cavitación, uno de los problemas operacionales que ocurren dentro de las válvulas, ocasionado por caídas de presión que dan lugar a la formación de burbujas de vapor.

En otro orden de ideas, las válvulas de control, están relacionadas también con el funcionamiento de los llamados múltiples de producción, que son aquellos componentes de las estaciones de flujo, que facilitan el manejo de la producción total de los pozos, como también el aislamiento de pozos para pruebas individuales de producción. Por medio de las interconexiones del sistema y la disposición apropiada de válvulas, se facilita la distribución, el manejo y el control del flujo de los pozos.

 Así pues las válvulas, en su extensa variedad, cumplen con funciones esenciales dentro de cualquier tipo de instalación industrial, es por esto, que estos dispositivos desde sus aplicaciones domésticas hasta industriales son tan comunes de ver, y la comprensión de su utilidad y funcionamiento resulta ser un conocimiento de gran valor en nuestro campo de estudio.

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