REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERI DEL PODER POPULAR
PARA LA DEFENSAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA
ARMADA NACIONALUNEFANUCLEO ANZOATEGUI- SAN TOME
FUNDAMENTOS DE CONTROL DE SOLIDOS
Realizado por:Br. Elianny BastardoBr. David RomeroBr. Vctor
RubioBr. Mara J. Mata
Ingeniera en Petrleo
San Tom, Noviembre 2014REPUBLICA BOLIVARIANA DE
VENEZUELAMINISTERI DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSAUNIVERSIDAD
NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA NACIONALUNEFANUCLEO
ANZOATEGUI- SAN TOME
FUNDAMENTOS DE CONTROL DE SOLIDOS
.
INDICE
CAPITULO I
JUSTIFICACIONSe consideran slidos de perforacin a todo lo que se
retira del pozo. Existen diferentes tipos de slidos como arenas,
rocas, etc. Es muy importante que conozcamos el tipo y tamao de
slidos que tenemos a fin de poder utilizar el equipo y/o productos
qumicos adecuados para retirarlos.Para poder averiguar con qu tipo
de slidos estamos tratando se debe realizar un anlisis de slidos a
los recortes.Todos reconocemos la importancia que tiene el lodo en
el xito de la perforacin de un pozo. Uno de los usos principales
del fluido de perforacin consiste en retirar del pozo los recortes
no deseados.OBJETIVO GENERALMejorar los planes de mantenimiento
preventivo a los equipos que se utilizan en el rea de control de
slidos (TFM) de una empresa de servicios petroleros, mediante el
mtodo de MCC.OBJETIVOS ESPECFICOS Establecer las bases para el
mejoramiento del plan de mantenimiento preventivo requerido a los
distintos equipos. Recopilacin de las fallas ocurridas a cada uno
de los distintos equipos citados. Evaluar la confiabilidad de los
equipos en observacin. Disear un procedimiento adecuado para el
mejoramiento. Desarrollar los pasos requeridos para la elaboracin
de la propuesta de mejora. Estimar desde el punto de vista tcnico y
productivo los beneficios que sern adquiridos con el plan de
mantenimiento preventivo global.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAEn toda
actividad industrial el mantenimiento es una de las prioridades ms
importante a tomar en consideracin, ms an cuando se tienen y se
emplean una gran variedad de equipos y maquinarias utilizadas
muchas veces para labores extremas y exigentes. Tanto el
mantenimiento preventivo como el correctivo y el predictivo son
herramientas fundamentales de los Departamentos de Mecnica y de
Mantenimiento en toda empresa, indistintamente del ramo de la misma
y su geografa.Actualmente las empresas basan sus labores de
mantenimiento ampliamente en el plano preventivo, lo que ayuda a la
operatividad de los equipos, minimizacin de los costos asociados a
reparaciones y adquisiciones de partes y piezas de recambio. De
este modo se ahorrar dinero con lo cual se podr invertir en otras
reas o adquirir nuevos equipos, gracias a lo cual se elevara la
calidad de servicio y el patrimonio de la empresa.El objeto del
presente trabajo es el de mejorar el plan de mantenimiento
existente con el fin de elevar la confiabilidad de los equipos,
disminuyendo las paradas por mantenimiento correctivo, lo cual se
traducira en un ahorro de costos a la empresa y en un nivel de vida
ms larga de los equipos. Ello se traducira tambin en una reduccin
en cuanto al nmero de viajes expresos a los pozos de perforacin con
el fin de remediar los problemas que se suscitan.El proyecto a
realizar har hincapi en cuatro equipos en particular con los que
cuenta el rea de TFM, los cuales son: la zaranda, la centrifugadora
decantadora, la bomba centrfuga y la bomba de cavidad
progresiva.
CAPITULO II
MARCO TEORICO RESUMEN DEL CONOCIMIENTO PREVIO
Control de Slidos.Vista generalizada.El control de slidos es el
proceso de poder examinar el acumulamiento de slidos indeseables en
el sistema de lodo. El cmulo de slidos tiene efectos indeseables en
el desempeo del fluido de perforacin y el proceso de perforacin en
s. Las propiedades de filtracin y reolgicas (partculas con
propiedades elsticas y fluidas a la vez) pueden ser difciles de
controlar cuando la concentracin de slidos perforados (slidos de
baja gravedad) se hace excesiva. Las ratas de penetracin disminuyen
y los problemas de agujeros aumentan con una alta concentracin de
slidos.Los equipos de control de slidos en una operacin de
perforacin deben ser manejados como una planta de procesamiento. En
una situacin ideal, todos los slidos de perforacin son removidos
del fluido de perforacin bajo tpicas condiciones de perforacin,
slidos de baja gravedad deben ser mantenidos por debajo del 6% en
volumen. Beneficios del control de slidosEl control de slidos es
una tarea difcil pero necesaria, pues mejora la calidad del fluido
Y permite obtener los siguientes beneficios: Aumenta la tasa de
penetracin (ROP) Incremento de la vida til de la mecha Mejoramiento
de la eficiencia de las bombas Disminucin de las presiones de
circulacin Minimizacin de los atascamientos diferenciales de
tuberas Estabilizacin de la pared del pozo Mejores trabajos de
cementacin Mejor interpretacin de los registros elctricos Menores
problemas de torque y arrastre Mejor control geolgico del fluido
Disminucin de los costos operacionales Menos dao a la formacin
Incremento de la productividad del pozo.Equipos a estudiar.Se
tomarn en cuenta cuatro de los equipos que intervienen en el
proceso de control de slidos, los cuales son: Las zarandas, las
centrifugadoras de fluido, las bombas centrfugas y las bombas de
cavidad progresiva.Centrfuga decantadora.Es un tipo de centrfuga,
la cual comenz a ser usada comnmente en la industria empezando los
aos 40. El desarrollo de la decantacin se ha incrementado
significativamente durante los ltimos 10 a 15 aos.El decantador,
como se le refiere generalmente est diseado para separar slidos de
lquido y consiste de un tambor de una seccin de forma cilndrica y
termina con una seccin de forma cnica el cual gira a velocidades
entre 1200 y 4500 rpm, dependiendo por supuesto, del tipo de
decantador y su aplicacin, siendo el rango ms comn el que se
encuentra entre 1500 y 4000 rpm. Dentro del tambor se encuentra un
tornillo transportador el cual gira o rota a una velocidad
levemente distinta a la del tambor mismo. Esta diferencia entre las
dos velocidades le permite al tornillo transportador mover los
slidos en una direccin axial a lo largo de la pared interna del
tambor a donde se han sedimentado los slidos gracias a la fuerza
centrfuga.El xito del decantador se le puede atribuir a su
operacin, la cual es de forma continua, adems de su capacidad para
descargar los slidos relativamente bien deshidratados y as como su
variedad de aplicaciones para obtener altas eficiencias en
separacin.Gracias a lo anterior, el decantador se puede encontrar
en la mayora de las industrias en donde los lquidos requieren
clarificacin o en donde los slidos requieren deshidratacin. El
decantador trabaja mejor con los slidos que se sedimentan
relativamente fciles. Por lo tanto, otros tipos de separadores u
otras maneras de separacin lquidos- slidos pueden ser ms apropiados
para slidos muy finos (menor de 3 micrones) o en donde exista muy
poca diferencia entre las fases slida y lquida en cuanto a gravedad
especfica se refiere.El lodo es transferido a la centrfuga por
medio de una bomba del tipo de cavidad progresiva con una caja
reductora, y un variador mecnico de control manual y motor
reductor.La centrfuga puede ser operada a varias velocidades
cambiando simplemente la polea del motor de manejo. Esto le permite
a la velocidad del tambor de la centrfuga variar para asegurar una
fuerza G ptima para varios pesos de lodo y capacidades, dependiendo
de los requerimientos del proceso especfico.La centrfuga tambin se
encuentra equipada con un motor opuesto al reductor, que mueve un
tornillo transportador interno. Seleccionando la polea del motor
del tronillo transportador (backdrive) la diferencia de velocidad
ptima se obtiene en el tornillo transportador, descargando los
slidos que son separados del rotor (bowl). El motor del tornillo
transportador (backdrive) es fabricado de un tamao que pueda
manejar capacidades de descargas hasta 3,5 kN ya que este es que se
encarga de movilizar los slidos del lodo. Optimizando la velocidad
diferencial de acuerdo al peso del lodo y la capacidad de
alimentacin, la eficiencia en separacin y la capacidad de descarga
de slidos puede ser ajustada siempre en pro de un trabajo
ptimo.
AplicacionesLas centrfugas decantadoras son especficamente
construidas para aplicaciones de campos de pozos, tanto en tierra
como en mar. Los parmetros de operacin ajustable le permite a las
decantadoras ser empleadas para un rango amplio de propsitos de
control de slidos en sistemas de fluidos de perforacin, incluyendo:
Recuperacin de barita del sistema de lodo activa o del almacn de
lodo sobrante. Separacin de slidos perforados a partir de lodos no
pesados. Centrifugacin en dos etapas, con recuperacin de barita en
la primera etapa seguida con una fase de clarificacin de lquido
para reciclarlo al sistema de lodo activo. Tratamiento de
perforacin y fosos de reservas de desperdicios para colocar all los
desperdicios lquidos contaminados.Tipos de centrifugasEn perforacin
se utilizan por lo general dos tipos de centrifugas: una de baja
revoluciones, para recuperar barita y otra de alta para descartar
slidos cercanos al tamao coloidal (2-5). Estas centrifugas se
colocan en secuencia y pueden operar independientemente o en serie.
Centrifuga de BajaEsta centrifuga trabaja a 1800 RPM, desarrolla
una fuerza G de 1000, con punto de corte de 5. Procesa de 10 a 30
GPM, con un factor de dilucin de 2 a 6 GPM, dependiendo del peso y
viscosidad del fluido. A mayor peso, la capacidad de procesamiento
de la centrifuga es menor.Este tipo de centrifuga descarta
aproximadamente el 40% o ms del fluido procesado, porque ms o menos
un 25% de la barita, antes de entrar en circulacin, tiene un tamao
de 6, el cual se reduce a 5 una vez que entra en circulacin.
Centrifuga de AltaEsta centrifuga trabaja a 3400 RPM, desarrolla
una fuerza G de 3000, con punto de corte de 2. Procesa de 40 a 90
GPM, dependiendo, por supuesto, del peso del fluido. No usa
dilucin, salvo cuando el fluido tenga alta viscosidad.Al perforar
con fluido densificado o no, es decir, con o sin barita, carbonato,
se recomienda tener disponible una centrifuga de alta, para
solventar problemas de floculacin causados por slidos ultra finos.
Este problema es grave, sobre todo cuando se perfora con fluido
pesado Centrifugas de alto VolumenEstas centrifugas pueden procesar
caudales entre 250 y 300 GPM, con densidad de 9 lb/gal y se
utilizan normalmente para tratar fosas de desecho en control
ambiental. Centrifuga secadoraActualmente se usan centrifugas
secadoras compactas que carecen de vibracin y funcionan con mallas
de diferentes tamaos. Este tipo de centrifuga trabaja normalmente a
1100 RPM y tiene la ventaja de recuperar ms del 50% del fluido
tratado.OperacinLa separacin tiene lugar en un tambor de forma
cnica/cilndrica colocada de manera horizontal equipada con un
tornillo transportador axial. El lodo de alimentacin es introducido
dentro del tambor a travs de un tubo interno axial y es acelerado
suavemente por un distribuidor interno diseado especialmente.La
fuerza centrfuga ocasiona una sedimentacin instantnea de las
partculas de slido suspendidas en la pared cilndrica del tambor,
dejando claramente un anillo interno de lquido.El tornillo
transportador, girando en la misma direccin del tambor pero a una
velocidad levemente distinta, transporta los slidos sedimentados
hacia el extremo cnico del tambor. En este punto los slidos son
claramente separados del lquido y son deshidratados centrfugamente
antes de ser descargados hacia una cubierta recolectora. El lquido
clarificado fluye hacia otra cubierta recolectora a travs de
orificios en el extremo cilndrico del tambor.Sistema de
transmisin.El tambor es puesto en movimiento por una correa de
transmisin V en el rodamiento que queda en el extremo cnico. La
potencia es transmitida al transportador por medio de una caja de
transmisin satelital de dos etapas en el extremo cilndrico.La
velocidad diferencial entre el tambor y el tornillo transportador
est controlada por un motor separado conectado por una correa de
transmisin V al eje planetario de la caja reductora.Construccin.El
tornillo transportador est especialmente diseado para trabajo
pesado, aplicaciones que requieren elevados torques, con un tubo de
entrada que posee proteccin contra la erosin. El tambor consta de
secciones de acero inoxidables que estn moldeadas centrfugamente.
La geometra del tambor y los materiales estn diseados para asegurar
una operacin continua y a largo plazo sin riesgo de taparse y con
muy poca necesidad de mantenimiento de campo.Velocidad del
tambor.Dependiendo de la especificacin, las centrifugadoras estn
equipadas con un motor de velocidad variable en el motor principal
que le permite al operador ajustar la velocidad del tambor entre
1200 y 3850 rpm en tan solo pocos segundos. Esta opcin combinada
con una velocidad variable del tornillo transportador, le da una
nueva dimensin al uso de centrfugas para tratamientos de fluidos de
perforacin. Altas velocidades (alta aceleracin centrfuga) mejora
tanto la clarificacin como el efecto de deshidratacin a un lmite
donde los slidos tienden a deslizarse hacia el pozo o donde las
partculas frgiles son estrelladas por las fuerzas de elevada
aceleracin. La velocidad ptima para la captura de slidos depende de
la composicin del fluido de perforacin y de la naturaleza de los
slidos.Velocidad del tornillo.Todas las centrfugas estn equipadas
con un motor opuesto (llamado backdrive) de velocidad variable el
cual mueve el tornillo transportador. La velocidad de rotacin
(velocidad relativa de transporte) puede ser cambiada operando un
simple interruptor.Hasta cierto lmite, altas velocidades de giro,
mejoran la captura de slidos e incrementan la capacidad de descarga
de slidos. La velocidad de giro ptima se selecciona en cada caso de
acuerdo a la carga de slido, eficiencia de separacin requerida y la
densidad de lquido requerida.ZarandaEs un dispositivo tamizador que
sirve para separar los slidos del lodo a travs del uso de mallas
los cuales son puestos en movimiento vibratorio por dos motores los
cuales indican el sentido en que se va a ejercer la vibracin. Desde
su introduccin a la industria las compaas de perforacin han tenido
que contar con zaranda (o shakers como se les conoce en la
industria) para minimizar los costos del lodo, as como el desgaste
en la superficie de los equipos e incrementar las ratas de
produccin.La zaranda o shale shaker debe funcionar desde el inicio
de la perforacin con mxima eficiencia para lograr: Mximo descarte
de slidos limpios y secos con mnima perdida de fluido. Mxima
recuperacin de fluidos costosos. Mayor durabilidad y capacidad de
procesamiento de las mallas. Mnimo dao a los equipos agua abajo.
Reducir los gastos operacionales.La eficiencia de las zarandas
depende de un nmero de factores: La vibracin lineal, la cual crea
altas fuerzas G sobre el nivel de las mallas forzando a la fase
lquida, que contiene valiosos aditivos de lodo, a travs de las
mallas, los cuales son lo suficientemente finas para capturar la
gran mayora de los slidos de perforacin. El movimiento lineal
transporta los slidos de perforacin hacia el extremo de descarga
permitiendo que se pueda operar a niveles de elevados ngulos, los
cuales disminuye la velocidad de transporte e incrementa la
sequedad de los slidos descargados. Los elevados ngulos permiten
una acumulacin de lquido sobre la malla, la cual incrementar la
presin hidrosttica, que en conjunto con la vibracin, forzar el
lquido a travs de las mallas.Principio de operacinLa vibracin de
movimiento lineal es creada por dos ejes fuera de balance (que son
de igual peso) puestos en movimiento, uno opuesto del otro. La
fuerza resultante aplicada a la canasta de la zaranda se cancela en
todas las direcciones excepto en la direccin perpendicular a la
lnea central de los ejes rotantes. La fuerza generada por motores
vibradores es una funcin de la cantidad de peso excntrico sobre los
ejes y de los rpm del motor. La disposicin de la canasta sobre el
paso de vibracin lineal determina la fuerza G que las mallas
impartirn al lodo. La frecuencia de vibracin ser la misma de las
rpm de los motores que mueven los ejes.Este equipo est diseado para
optimizar la eficiencia en la separacin de slidos mientras minimiza
los costos de mallas y en mantenimiento. El tamao de la abertura de
tamiz determina el tamao de las partculas que un tamiz puede
remover. La malla es la abertura por pulgada lineal medidas desde
el centro del alambre. Por ejemplo, un tamiz de malla oblonga de 70
por 30 (abertura rectangular) tiene setenta aberturas a lo largo de
una lnea de una pulgada en un sentido, y tiene treinta aberturas a
lo largo de una lnea de una pulgada en el sentido perpendicular a
la primera. Las caractersticas de zaranda utilizada en la compaa
son las siguientes: Mecanismo de transmisin de movimiento
lineal.Los dos motores vibradores son fabricados para sobrevivir
aos de servicio sin problemas. Los motores son lubricados con grasa
y se le puede hacer servicio fcilmente desde el extremo de descarga
de la zaranda. Canasta vibradora.La canasta est hecha de acero
soldado para maximizar su fortaleza y minimizar la corrosin. Ajuste
angular de las mallas.Para poder compensar cualquier condicin de
taladro encontrada, la canasta se puede ajustar a cualquier ngulo
entre -3 y +16 con respecto a la horizontal. Aislantes de
vibracin.Se utilizan aislantes de vibracin de goma para aislar la
canasta y para prevenir que la vibracin se transmita a los tanques
de lodo u otras estructuras de soporte. Mallas (screen)La malla es
uno de los componentes de la zaranda que tiene por funcin el
control de slidos por tamizado, y su eficiencia depende de una
seleccin adecuada y del rendimiento del resto de los componentes de
la zaranda.Para seleccionar la malla ms adecuada de una zaranda, se
toman en consideracin varios parmetros, como: Caudal o tasa de
bomba Densidad o peso del fluido Viscosidad plstica Dimetro del
hoyo Tasa de penetracin Tipo de formacinDe todos estos parmetros,
el caudal, el peso o la viscosidad plstica, son los que realmente
toman en consideracin las empresas de servicio para seleccionar las
mallas de sus equipos.Tamao (Mesh)Este trmino se refiere a la
cantidad de orificios que tiene la malla por pulgada lineal.Es
obvio que una malla fina tiene ms orificios que una malla gruesa y
por lo tanto, descarta ms slidos, pero tiende a durar menos. La
malla gruesa procesa mas volumen, dura ms, pero descarta menos
slidos indeseables.NOTA: Despus de seleccionar e instalar la malla
se debe observar continuamente su comportamiento real. El factor
visual es muy importante en estos casos. Por ejemplo, una bien
seleccionada, instalada en una zaranda donde todos sus componentes
estn funcionando adecuadamente, procesa por lo menos el 75% del
caudal en circulacin, en otras palabras, permite que el fluido
llegue a una distancia entre 30 a 45 cm de su extremo. Sin embargo,
es posible que la malla pierda capacidad de procesamiento a pesar
de estar bien seleccionada. Cuando esto sucede, se debe buscar la
causa del problema y no recurrir al cambio de continuo de mallas,
como es costumbre de campo.Punto de corteEste trmino est
relacionado con la cantidad de partculas descartadas por una malla,
un hidrociclon y una centrifuga de decantacin, de acuerdo con un
porcentaje establecido.El punto de corte de un amalla generalmente
se refiere al dimetro de su orificio. Por ejemplo: una malla 210
tiene orificios de 98 y su punto de corte es precisamente 98 , lo
cual significa que esta malla descarta el 84% de las partculas
mayores a 98, deja pasar el 16% de las partculas menores de ese
tamao y descarta con seguridad el 50% de toda partcula cuyo tamao
este alrededor de 98 micrones.Es importante resaltar que el punto
de corte no se refiere necesariamente al descarte del 100% de las
partculas mayores a dicho valor, por ejemplo: un punto de corte de
20 no remueve necesariamente el 100% de las partculas mayores de
20. Pero, si descartara con seguridad el 50% de las partculas que
estn alrededor de ese tamao.ConductanciaEste trmino est relacionado
con la permeabilidad de una malla, es decir, con su capacidad de
procesar fluido.La conductancia disminuye: Al reparar las mallas
con silicn o con tapones Por los soportes o rieles de sustentacin
que forman la durmiente donde descansan las mallas.Actualmente en
el mercado se est usando mucho ms las mallas piramidales por
ofrecer sus mltiples ventajas, como son: Mayor rea superficial
Mayor capacidad de procesamiento Mayor y mejor distribucin de los
slidos Mayor recuperacin de volumen liquido Mayor porcentaje de
descarte de slidos secos Menor desgaste del tejido Menor
posibilidad de taponamiento Menor efecto saltarn de los
slidosBombasLa bomba es una mquina que absorbe energa mecnica y se
la entrega al flujo que pasa por ella en forma de energa hidrulica,
es decir, el flujo sale de ella con una mayor presin y velocidad
que con la que entr.Las bombas se emplean para impulsar muchas
clases de fluidos (agua, aceites de lubricacin, combustibles, cidos
lquidos alimenticios, aire, etc.). Entre las muchas categoras que
existen de bombas, en este trabajo se tomarn en cuenta las de
cavidad progresiva y las centrfugas, las cuales podemos dar una
breve descripcin a continuacin:Bombas centrfugas.Todas y solo
aquellas bombas que son turbo mquinas son las que pertenecen a este
grupo.Estas son siempre rotativas, su funcionamiento se basa en la
ecuacin de Euler y su rgano transmisor de energa se llama rodete.
Se llaman rotodinmicas porque su movimiento es rotativo y la
dinmica de la corriente juega un papel esencial en la transmisin de
energa.H1 + (V1 /2g) = H2 + (V2 /2g) + h, en donde:H1 = Altura a la
entrada de la bomba.V1 = Velocidad del fluido a la entrada de la
bombaH2 = Altura del fluido a la salida de la bomba.V2 = Velocidad
del fluido a la salida de la bombah = Prdidas de energa del fluido
durante su trayecto a travs de la bomba.
La finalidad bsica de una bomba centrfuga en cualquier sistema
para manejo de fluidos, es agregarle energa al fluido y dado que la
bomba es una mquina dinmica, depende por completo de los relaciones
de velocidad para producir de la energa. Dado que la prueba
mensurable para producir la energa es, en casi todos los casos, en
la forma de presin esttica, ella es parcialmente el resultado de
las reducciones de velocidad y de las restricciones que ocurren en
el difusor o en la carcasa y hasta ese grado representa una
conversin de la energa de velocidad producida por el impulsor. Por
tanto, cualquier comentario sobre la teora de las bombas centrfugas
se convierte, en general, en un comentario de las velocidades que
ocurren en diversos puntos dentro de la bomba.En una bomba
centrfuga, el lquido es forzado por la presin atmosfrica u otra,
hacia un grupo de paletas en rotacin que viene a ser un impulsor el
cual descarga el fluido a una presin ms elevada y a mayor velocidad
en su periferia. Luego la mayor parte de la energa de velocidad se
convierte en energa de presin por medio de voluta o con un grupo de
paletas de difusin estacionarias que rodean la periferia del
impulsor. Las bombas con carcasa de voluta se llaman bombas de
voluta; las que tienen paletas difusoras se llaman bombas de
difusor, a estas algunas veces se les llaman bombas de turbina.
Estas bombas de turbina se han aplicado de un modo ms selectivo por
s solas, utilizndolas para pozos profundos, verticales, lo cual
hacen que las llamen bombas verticales de turbina.Las centrfugas se
dividen en otras categoras, de las cuales varias estn relacionadas
con el impulsor, en primer lugar los impulsores se clasifican de
acuerdo a la direccin principal del flujo con respecto al eje de
rotacin. Las bombas centrfugas pueden tener: Impulsores de flujo
radial. Impulsores de flujo axial. Impulsores de flujo mixtos que
combinan los principios de los flujos radiales y axiales.Los
impulsores se clasifican, adems de acuerdo con la disposicin del
flujo los cuales pueden ser:1. Succin sencilla, con una sola
entrada en un lado.2. Succin doble, en los cuales el agua fluye de
forma simtrica hacia el impulsor.Tambin se los especifican por su
construccin mecnica:1. Cerrados, con proteccin o paredes laterales
que cubren los conductos para agua2. Abiertos, sin proteccin.3.
Semiabiertos o semicerrados.El rendimiento de una bomba centrfuga
se puede describir en trminos de sus siguientes caractersticas:1.
Gasto o capacidad, Q, expresado en unidad de volumen por unidad de
tiempo; pie3/s, gal/min, m3/hr.2. Aumento en el contenido de energa
del lquido bombeado o carga H, expresada en unidades de energa por
unidad de masa, por lo general, Kcal/kg, pie.lb/lb.3. Potencia de
entrada, P, expresada en unidades de trabajo por tiempo.4.
Eficiencia, , la relacin del trabajo til efectuado a la entrada de
potencia.5. Velocidad rotatoria, N, en rpm.La instalacin, operacin
y mantenimiento apropiados de las bombas centrfugas varan mucho del
servicio a los cuales se destinen y slo se lograrn buenos
resultados si se siguen las instrucciones del fabricante segn sea
el tamao y tipo de la unidad. Sin embargo, hay ciertas condiciones
generales que se deben observar y que rara vez se necesiten
modificar.En general, la localizacin seleccionada para la
instalacin debe estarlo ms cerca posible de la fuente de fluido,
compatible con los requisitos de dejar suficiente espacio libre
para permitir el acceso para la operacin. Inspeccin y
mantenimiento. La unidad de bombeo se debe montar en una cimentacin
de suficiente tamao y rigidez para soportar la unidad misma ms el
peso del fluido que contendr durante la operacin y para mantener
una alineacin exacta. La tubera debe tener soportes independientes
y estar anclada para evitar esfuerzos sobre la bomba. La tubera de
succin, en particular, debe estar diseada para minimizar las
prdidas por friccin y para representar un perfil uniforme de
velocidad en la entrada de la bomba.Antes de la operacin inicial de
una bomba centrfuga se debe asegurar que el impulsor o transmisin
est conectado en la direccin correcta de rotacin, que cualquier
acoplamiento para rbol entre los componentes separados de la unidad
estn alineados dentro de los lmites sealados por el fabricantes y
que todos los cojinetes estn provistos con la cantidad de los
grados de los lubricantes. Luego la secuencia normal para el
arranque ser, a. Abrir las vlvulas en todas las lneas auxiliares
para agua de sellos, enfriamiento, lavado, y derivacin; b. Abrir la
vlvula de succin; c. Cerrar la vlvulas de descargas para las bombas
de bajas velocidades especfica cuando no se tienen vlvulas de
retencin instaladas despus de la bomba, o abrir la vlvula de
descarga para bombas de alta velocidad especfica o siempre que se
emplee vlvula de retencin de descarga; d. Cebar o descargar el de
la bomba segn se requiere, e. Poner en marcha el impulsor; f. Abrir
la vlvula de descarga si se cerr en el paso c.
Bombas de cavidad progresiva.A este grupo no solo pertenecen las
bombas alternativas, sino, las llamadas rotoestticas porque son
rotativas, pero en ellas la dinmica de la corriente no juega un
papel esencial en la transmisin de la energa. Estas incluyen hlices
acopladas, derecha e izquierda en rboles paralelos y en engranes de
sincronizacin. Estas bombas se utilizan mucho para capacidades
medianas y grandes, y presiones moderadas y altas. Estas bombas
rotativas del tipo tornillo tienen buena eficiencia mecnica (la
figura 2.3 muestra un corte transversal de una bomba progresiva).
Cuando giran uno o ms elementos rotatorios, se forma una cavidad
desde la succin hasta la descarga que obliga que el lquido a seguir
la trayectoria. Tambin se forma un sello entre la succin y la
descarga por las reducidas holguras de funcionamiento o el contacto
deslizante o rotatorio, sin vlvulas.La bomba rotatoria es una
mquina con una capacidad constante para una velocidad dada. La
capacidad puede fluctuar segn sea la construccin del rotor. La
aceptacin de las fluctuaciones depende de la aplicacin. Las bombas
rotativas, por lo general, bombean fluidos ms viscosos que los que
se trabajan en bombas centrfugas.ConfiabilidadSe define como la
probabilidad de que un componente o equipo est operando
adecuadamente durante un perodo de tiempo, bajo condiciones dadas.
Sus orgenes se remontan a comienzos de la Segunda Guerra Mundial
cuando los servicios militares impulsaron el desarrollo de modelos
matemticos para la confiabilidad, as como de tcnicas de diseo para
hacer cuantitativamente la especificacin, medida, y prediccin de la
falla.Al finalizar la guerra los estudios de confiabilidad
continuaron impulsados en gran medida por la Guerra Fra, la carrera
espacial y la industria nuclear. Hoy los estudios de confiabilidad
se realizan sistemticamente en el diseo de equipos con el objeto de
mejorar la calidad de los productos. Las tcnicas de confiabilidad
se aplican hoy en da, no solo al diseo de equipos, sino, tambin al
anlisis de data operativa para ser aplicada a mantenimiento. El
resultado del anlisis nos permite: A.- Conocer el comportamiento de
equipos en operaciones con el fin de: Aislar componentes y equipos
problemticos. Prever y optimar la utilizacin de los recursos
necesarios en mantenimiento (humanos y materiales). Disear las
polticas de mantenimiento a ser utilizadas. Calcular instantes
ptimos de sustitucin econmica de equipos. Establecer las
frecuencias adecuadas para la ejecucin del mantenimiento
preventivo.B.- Especificar el comportamiento de los equipos a ser
adquiridos y comprobar su cumplimiento.El trmino sinnimo de
confiabilidad es probabilidad de supervivencia y el trmino de
confiabilidad, es por supuesto la probabilidad de falla el cual es
el complemento a nivel unitario de la probabilidad de
supervivencia. En el estudio de la confiabilidad es importante
tomar en cuenta las fallas, trmino que ya se ha definido como: la
ocurrencia no previsible, inherente al equipo y que impide que l
contine su operacin normal.Cuando sucede una falla es necesario
analizarla, lo cual es necesario hacerla bajo dos puntos de vista,
y estos son: anlisis tcnico de la falla, para determinar su causa
su magnitud, y el anlisis estadstico de la falla, con el que
podemos determinar la influencia del factor tiempo en el mecanismo
de la falla, sin tomar en cuenta la causa que la produjo.Por medio
de mtodos estadsticos se pueden conocer los mecanismos de fallas de
equipos y componentes y en consecuencia cuantificar y predecir su
fiabilidad y mediante el uso de mtodos probabilsticos, tambin es
posible definir polticas ptimas de mantenimiento, en funcin de
minimizar costos y maximizar la disponibilidad.FiabilidadEs uno de
los problemas esenciales de la ingeniera y herramienta fundamental
para organizar el mantenimiento de los equipos. Se refiere a la
propiedad que tiene el artculo de cumplir las funciones asignadas,
conservando en el tiempo los valores de los requisitos de
utilizacin establecidos dentro de los lmites fijados, en
correspondencia con las condiciones establecidas. El aumento de la
fiabilidad de los equipos es uno de los problemas ms actuales
vinculados con el desarrollo de la tcnica moderna. Este objetivo se
ha agudizado en los ltimos aos debido a las siguientes razones.1.
El aumento de la complejidad de los sistemas tcnicos modernos por
la variedad y responsabilidad de las funciones que se les imponen,
as como la elevada cantidad de elementos componentes.2. La
intensidad de los regmenes de trabajo o funcionamiento del sistema
o sus partes individuales, altas temperaturas, altas presiones,
altas cargas, altas velocidades, etc.3. Se elevan las exigencias de
la calidad de trabajo del equipo. Se busca mayor precisin y
exactitud en las cualidades y caractersticas del producto que se
fabrique con el equipo, una mayor efectividad en el trabajo y una
mayor eficiencia. Ello implica que se permite menos separacin entre
los valores nominales y admisibles de los parmetros que
caracterizan el trabajo de las mquinas e instalaciones.4. El
aumento de responsabilidad de las funciones cumplidas por el
sistema y con ello el alto valor tcnico-econmico de la interrupcin
debida al fallo. Las prdidas son elevadas y en ocasiones los
efectos catastrficos. El fallo de aparatos de mando automtico de
los procesos de elaboracin en la industria qumica motiva prdidas
cientos de veces mayores que el propio valor del artculo que falla
y hasta peligro para los operarios.El servicio de mantenimiento
racional a las mquinas es decisivo en la fiabilidad de las mismas.
La decisin acertada sobre donde utilizar un tipo de sistema de
mantenimiento, cuales acciones son las efectivas, con que
periodicidad y otros aspectos del campo de organizacin del
mantenimiento son aspectos que tienen relacin directa con la
fiabilidad de la mquina que se explota.El fallo es el evento por
excelencia a estudiar en fiabilidad, siendo importante el anlisis
de su naturaleza fsica, sus causas y la elaboracin de las medidas
encaminadas a pronosticarlos. Para ese fin es importante conocer
las clasificaciones de ms inters.1. Segn su interrelacin pueden
ser: Dependientes. Surgen como consecuencia del fallo de otros
elementos y/o surgimiento puede provocar fallo en otro elemento. O
sea, la dependencia puede ser como causa o por efecto.
Independientes. Su aparicin no tiene relacin con otros fallos
anteriores ni posteriores.2. Segn sus consecuencias pueden ser:
Peligrosos. Su aparicin representa un peligro para las personas que
operan o dan servicio al equipo. No peligrosos. No tienen
consecuencias en ese aspecto.3. Segn el carcter de aparicin pueden
ser: Sbitos. Se caracterizan por las variaciones bruscas de una o
varias especificaciones del artculo. Graduales. Se caracterizan por
el cambio progresivo de una o varias especificaciones del artculo.
Intermitentes. Se manifiestan rpidamente durante intervalos de
tiempos separados por perodos en que la mquina recupera su
capacidad de trabajo sin intervenciones exteriores.Es evidente que
cada posible fallo de la mquina puede ser clasificado como se ha
expuesto y se ubica en una determinada categora dentro de cada
categora de clasificacin, o sea, un fallo puede ser independiente,
peligroso, gradual y muchas otras combinaciones posibles. Para
alcanzar los mejores resultados con el estudio y aplicacin de la
teora de la fiabilidad, uno de los primeros pasos a dar por el
especialista es la completa clasificacin de los fallos, de manera
que la mayor atencin se prestar a aquellos que sean dependientes,
peligrosos y sbitos ya que son los ms problemticos. Menor inters se
les prestar a aquellos que sean independientes, no peligrosos y
graduales.
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