1 Seminario Bombas y Compresores Agosto 2013. 2 3.

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Seminario Bombas y Compresores

Agosto 2013

2

3

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5

Factores de Conversión1 Metro = 3.281 Pies

1 Kilogramo = 2.2046 Libras

1 Metro cúbico = 264.4 Galones (US)

1 Metro cúbico = 1,000 Litros

1 Galón (US) = 3.785 Litros

1 Kilovatio = 1.341 HP

1 Bar = 14.5 PSI

1 kg/cm2 = 14.22 PSI

1 Bar = 1.0197 kg/cm2

6

Factores de Conversión

1 Tonelada métrica = 2204.6 Galones US

DR X 8.33

1 PSI = Pies X DR

2.31

DR = Densidad Relativa

7

¿Qué es una bomba?

Un aditamento que

mueve un fluido y le

añade energía, o

presión diferencial.

8

Clasificación de Bombas

Bombas

CinéticasDesplazamiento

Positivo

Centrífugas Periféricas Rotativas Alternativas

9

1010

Bombas Blackmer

Desplazamiento Positivo

Rotativas

Paletas Deslizantes

Paletas Ranura

Paletas en Rotor

Desplazamiento Constante

11

Eficiencia Mecánica de la Bomba

Es el cociente de la Potencia Hidráulica requerida:

HP =Q x H 1714

Versus la potencia actual del motor eléctrico al eje de la bomba ( bHP)

Q = Caudal, galones por minutoH = presión diferencial, PSI

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Eficiencia Mecánica de la Bomba

• Representa la pérdidas dentro de la bomba.

• Se determina a base de pruebas de funcionamiento en un banco de pruebas, usando un fluido.

• Se desarrollan curvas de funcionamiento en todo el rango operacional de la bomba.

13

Eficiencia Mecánica de la Bomba

• Con un motor eléctrico calibrado para pruebas, se determina la potencia requerida por la bomba en cada punto de prueba.

• Se compara la potencia hidráulica (calculada usando los valores de caudal y presión diferencial obtenidos en el banco de pruebas) con la potencia del motor eléctrico calibrado.

14

Potencia Requerida

Se determina usando la siguiente

fórmula general:

HP = Potencia Q = Caudal, galones por minuto

H = Presión diferencial, PSI Eff.= Eficiencia total

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Eficiencia MecánicaBombas

• Paletas: 80-90%• Engranaje: 60-65%• Canal lateral: 40-50%• TR: 30-35%

16

EFICIENCIA MECANICA VS. PRESION DIFERENCIAL

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

PRESION DIFERENCIAL

% E

FIC

IEN

CIA

LGL

CL

TR

LGL 63 65 71 72 78 80 85

CL 42 48 49 48 46 42 41

TR 29 32 35 35 35

40 60 80 100 120 140 160

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Aplicaciones de Bombas para GLPAlmacenamiento

Autotanque

Carburación

VaporizadoresPropano-aire

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Bombas LGL

Acoplamiento directo al motor

Llenado de cilindros, Carburación, Vaporizadores

8 Modelos hasta 32 gpm (122 lpm)

Trasvase, poleas en V, reductor RPM

Plantas de almacenaje, terminales, llenado de cilindros, vaporizadores

3 Modelos hasta 300 gpm (1,135 lpm)

Transportes, toma de fuerzas

Autotanques, semi-remolques

4 Modelos hasta 300 gpm (1,135 lpm)

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Bombas LG de 1” NPT Acoplamiento Directo al Motor

LGF1 / LGF1P LGB1 / LGB1P

20

Bombas LGL de 1 ¼” & 1 ½” NPT Acoplamiento Directo al Motor

21

Bombas LGL Acoplamiento Directo al Motor

Modelo RPM

Max.

HP PSID

Max.

(Kg/cm2)

GPM a

100 PSID

(LPM a 7 Kg/cm2)

LGF1 / LGB1 1750 1 125 (8.8) 6 (23)

LGF1P / LGB1P 1750 1 ½ 125 (8.8) 10 (38)

LGRLF 1 ¼ / LGRL 1 ¼ 1750 1-1 ½ 150 (10.5) 14 (53)

LGLF 1 ¼ / LGL 1 ¼ 1750 1-3 150 (10.5) 18 (68)

LGL 1 ½ 1750 1-3 150 (10.5) 29 (150)

22

Nueva Serie LGL150

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Características y Cualidades• Alta presión diferencial• Acoplamiento directo al

motor eléctrico• Motor uso continuo • Conexiones de brida ANSI

2” x 1 ½”• Presión de trabajo

425 PSIG• Aprobación UL

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Aplicaciones Típicas

• Autogas; 1-2 mangueras• Llenado aerosol• Alimentación de

vaporizadores• Tanques enterrados• Tanques aéreos

25

Montaje Motor Rígido

Motores Eléctricos:

• 2 HP, 1 & 3 fases• 3 HP, 1 & 3 fases• 5 HP, 1 & 3 fases• 7 ½ HP, 3 fases

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Montaje Motor C-Face

Motores Eléctricos:

• 2 HP, 1 & 3 fases• 3 HP, 1 & 3 fases• 5 HP, 1 & 3 fases• 7 ½ HP, 3 fases

27

Serie LGL150 Acoplamiento Directo al Motor

Modelo RPM Motor Eléctrico

GPM

(LPM)

PSID

(Kg/cm2)HP Fase

LGL154A 1750 2-3 HP 1 & 3 11.2

(42.4)

140 PSID

(9.8 kg/cm2)

LGL156A 1750 2-5 HP 1 & 3 21

(79.5)

160 PSID

(11.2 kg/cm2)

LGL158A 1750 2-7 ½ 3 32.3

(122)

200 PSID

(14 kg/cm2)

28

Montajes para Bombas LGL Plantas de Almacenamiento

29

Bombas LGL Plantas de Almacenamiento

Modelo RPM

Max.

HP PSID

Max.

(kg/cm2)

GPM @ 100 PSID

(LPM a 7 kg/cm2 )

LGLD2 640 7 ½ 150 (10.5) 55 (208)

LGLD3 640 15 150 (10.5) 112 (424)

LGLD4 640 25 125 (8.8) 220 (833)

30

Bombas Para Transportesy Autotanques

31

Bombas Para Transportesy Autotanques

LGLD2E TLGLF3 TLGLF4

32

Bombas Para Transportesy Autotanques

Modelo Conexiones

(entrada/salida)

RPM

Max.

Max. DP

PSI (kg/cm2)

GPM a 90 PSID (LPM a 6.3 kg/cm2)

LGLD2E 2” x 2” NPT 640 150

(10.5)

75 (284)

LGLD3E 3” x 3” NPT 640 150

(10.5)

150 (568)

TLGLF3 3”-300 #

x 2” NPT

640 125

(8.8)

81 (301)

TLGLF4 4”-300 #

x 2-2” NPT

640 125

(8.8)

245 ( 927)

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Nuevo Diseño Blackmer Bomba para Alta Presión Diferencial

en Aplicaciones de Autotanques

LGLH2 @ 165 PSID (11.6 kg/cm2)

LGLD2E @ 125 PSID (8.8 kg/cm2))

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LGLH2

Aplicaciones típicas:

• Despacho de Autotanques

• Llenado de aerosoles

• Alimentación de vaporizadores

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LGLH2

Características y Cualidades:

• Dimensiones exteriores idénticas al modelo LGLD2E

• Presión diferencial de 165 PSI (11.6 kg/cm2)

• Presión de trabajo de 390 PSI (27.4 kg/cm2)

• Rodamientos de rodillos, para trabajos pesados

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LGLH2Características y Cualidades:

• Válvula de alivio interno; 190 PSID (13 kg/cm2).

• Conexiones roscadas de 2” NPT .

• Caudal de GLP líquido de 61 GPM (231 LPM) @ 780 RPM & 145 PSID (10.2 kg/cm2)

• Capaz de manejar 20% vapor

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Caudal Propano @ (27 C) 640 RPM

Modelo

Bomba

Presión Diferencial

125 PSI

(8.8 Kg/cm2)

145 PSI

(10 Kg/cm2)

160 PSI

(11 Kg/cm2)

LGLD2 50 GPM

(189 LPM)

47 GPM 1

(178 LPM)

N/A

LGLH2 50 GPM

(189 LPM)

47 GPM 2

(178 LPM)

43 GPM 2

(163 LPM)

1: By-pass abierto; parte caudal retornando al tanque2 : Usando By-Pass BV1.25A9 @165 PSID

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Válvulas By-Pass

Modelo Rango Presión Diferencial

BV1.25A5 71 – 125 PSI

(~ 5 – 8.8 Kg/cm2)

BV1.25A9 160 -200 PSI

(~ 11 – 14 Kg/cm2)

39

Despacho Autotanque

En muchas de estas instalaciones, los tanques están ubicados en los techos de edificios altos, con tuberías de llenado remoto muy pequeñas y largas, obligando a la bomba a levantar una presión diferencial muy alta.

40

Despacho Autotanque

Nueva modalidad:

• Usuarios instalan un medidor de líquido en sus instalaciones.

• Restricción adicional, del orden de 6 kg/cm2

41

Funcionamiento Bombas LGL

42

Bombas Aspas DeslizantesBombas Aspas Deslizantes Áreas de la Cámara de Bombeo

• Fluido a través de la bomba.

Entrada - Expansión

Transporte - Estático

Salida - Reducción.

43

Desplazamiento del Fluido

• Al girar el rotor, la paleta crea un vacío en la succión, forzando la entrada del líquido hacia la bomba.

• El líquido es transportado entre las paletas o aspas.• El fluido es descargado en la salida de la bomba

(las aspas son forzadas dentro de la ranura en el rotor).

44

3 Fuerzas en las Bombas Blackmer de Aspas Deslizantes

• FUERZA CENTRIFUGA

• FUERZA MECANICA

• FUERZA HIDRAULICA

45

Operación de las Aspas• Fuerza Centrífuga

el impulso de la rotación presiona el aspa contra la camisa

• Impulsor opera entre aspas opuestas, e inicia el movimiento del aspa. (de vital importancia con líquidos viscosos)

46

Operación de las Aspas• Fuerza Hidráulica la

presión del líquido es transmitida a la base del aspa a través de la ranura en el aspa .

Estas tres fuerzas son las responsables del funcionamiento eficaz

de las bombas Blackmer.

47

Aspas

- Las aspas con sus ranuras hacia la descarga de la bomba.

- ¿Qué pasa si se instalan invertidas?

48

Criterios en la Selección de una Bomba

• Razón de flujo, o caudal

• Presión diferencial

• Producto; densidad relativa, temperatura del liquido.

(producto con mayor contenido de butano a la menor temperatura)

49

Gases Licuados:

El caudal de la bomba se reduceal bajar la temperatura del

producto

50

51

Diagrama Mollier

52

Diagrama Mollier

53

54

Propiedades Termodinámicas de Propano Saturado - Densidad

TemperaturaoF

PSIG Líquido

Lb/ft3

Vapor

Lb/ft3

Razón

Vapor/Líquido

100 187 29.58 1.69 17

60 92 31.75 0.99 32

30 52 33.20 0.625 53

0 24 34.54 0.369 94

55

Propiedades Termodinámicas de Butano Saturado - Densidad

TemperaturaoF

PSIG Líquido

Lb/ft3

Vapor

Lb/ft3

Razón

Vapor/Líquido

100 38 34.84 0.552 63

60 12 36.45 0.294 124

30 0.60* 37.54 0.153 245

0 15.0* 38.59 0.0901 428

* Pulgadas de mercurio bajo 1 atmósfera (29.92 in)

56

Aplicaciones Especiales

Carburación, Autotanque; medidor:Capacidad de la bomba; 75-80% del

rango máximo del medidor.

Vaporizador:• 2 ½ to 3 veces la capacidad nominal del

vaporizador• Válvula de alivio de líquido

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Instalación Típica de Vaporizador con Bomba

58

Recomendaciones en el Diseño de la Tubería

• Succión: minimizar la caída en presión; evitar cavitación.

• Descarga: Caída en presión dentro del rango operativo de

presión diferencial de la bomba

59

Formación de vapor en la succión

- Transferencia de calor de fuente externa - Caída de presión en la tubería:

- Cambio de elevación - Pérdidas por fricción :

- Velocidad del líquido

- Turbulencia- Vapor arrastrado

60

Recomendaciones:

• Pintura de tubería, blanca o aluminio• Minimizar largo de tubería• Bomba a 4.5 pies (1.4 Mts) bajo el tanque• Válvulas de bola de paso completo• Minimizar el número de conexiones; codos,

tees• Colador o restricciones a 10D de la bomba• Colador con malla calibre 40• Válvula exceso de flujo, 1.5 el caudal de

líquido• Diámetro de tubería mayor que la bomba• Flujo máximo; 2-3% capacidad del tanque• Línea de retorno del By-Pass al espacio de

vapor

61

¿Por qué no queremos vapor en la bomba?

• El GLP en su estado líquido, provee la lubricación y enfriamiento necesarios para las paletas y los sellos mecánicos de la bomba.

• Las propiedades de lubricación y de enfriamiento del GLP en su estado gaseoso, son muy inferiores al del GLP en su estado líquido.

• De no haber presente suficiente GLP en su estado líquido, las paletas y sellos mecánicos pudieran fallar.

62

Supresor de Cavitación en la Camisa de la Bomba

Por medio de canales internos en la camisa, parte de este caudal se dirige al interior de la cámara de bombeo de la bomba. Al insuflarse este líquido a alta presión, se van colapsando las burbujas de vapor presentes, de forma gradual, evitándose la implosión violenta en la descarga de la bomba.

63

Caudal y Ruido versus Vacio en la SuccionLGL 1.5, SS150 @ 1750 RPM, Presion diferencial de 125 PSI

0

4

8

12

16

20

24

28

32

36

40

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Vacio en Succion (PSI)

Cau

dal (

GPM

)

72

74

76

78

80

82

84

86

88

90

92

Rui

do (d

BA

)

CAUDAL SIN SUPRESOR DE RUIDO

CON SUPRESOR DE RUIDO

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Datos Requeridos Para el Diagnóstico

- Caída de presión en la succión - Presión diferencial:

• Operación• Máxima

- Presión abertura válvula bypass - Caudal:

• Modelo Bomba• RPM Bomba

- Potencia Motor HP (KW) - Producto; densidad relativa - Temperatura del producto - Válvula exceso flujo.

Succión

Descarga

65

¿Cómo se selecciona la válvula by-pass?

• Flujo nominal de la bomba.

• Presión diferencial requerida.

66

Guía de Selección Modelo BV0.75 (conexiones roscadas de ¾” NPT)

Modelo BV1 (conexiones roscadas de 1” NPT)

Pueden ser usadas con bombas Blackmer de 1”, 1 ¼” & 1 ½”

Modelo BV1.25 (conexiones roscadas de 1 ¼” NPT)

Modelo BV1.5 (conexiones roscadas de 1 ½” NPT)

Pueden ser usadas con Bombas Blackmer de 2” & 3”

Modelo BV2 (conexiones de bridas roscadas de 2” NPT)

Usadas con Bombas Blackmer de 3” & 4”

67

Flujo máximo a través de la válvula

Modelo

Flujo Nominal Máximo * - GPM (LPM) @20 PSI

1.4 Kg/cm2

50 PSI

3.5 Kg/cm2

80 PSI

5.6 Kg/cm2

120 PSI

8.4 Kg/cm2

BV1 25

(95)

40

(151)

50

(189)

60

(227)

BV1.5 60

(227)

80

(303)

100

(379)

125

(473)

BV2 150

(568)

180

(681)

220

(833)

250

(946)

* Flujo normal sin excederse significativamente la presión de calibración

68

Compresores para GLP

69

¿Qué es un compresor?

Un artefacto mecánico que comprime gases.

70

Tipos de Compresores

71

Compresores para GLP

• Desplazamiento positivo

• Alternativo

• Pistón

Alta eficiencia volumétrica

Operación simple

Bajo costo

72

Aplicaciones para Compresores de GLP

• Trasiego de líquido

• Recuperación de vapores

• Sistema para el vaciado de cilindros

73

Trasiego de GLP Líquido Usando un Compresor

74

Recuperación de Vapores Usando un Compresor

75

Sistema para el vaciado de cilindros usando compresor

76

Selección Para Aplicaciones de Trasiego de GLP Líquido

– Caudal de líquido requerido

– Producto:• Densidad relativa• Temperatura, presión de vapor• Cociente de los calores específicos (N)

– Caída en presión del sistema

77

Capacidad del Compresor Trasiego de GLP Líquido

Modelo RPM Max HP GPM (LPM)

LB161 810 10 92 (348)

LB361 810 15 196 (742)

LB601 810 40 345 (1337)

LB942 810 50 669 (2532)

78

Criterios de Selección Trasiego de GLP Líquido

• GLP con mayor contenido de propano

• Temperatura máxima de operación

79

CAUDAL DE LIQUIDO INDUCIDO POR UN COMPRESOR LB361 @ 810 RPM VERSUS TEMPERATURA

(Programa LBL TRAN)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

10 21 32 43

TEMPERATURA C

CA

UD

AL

LP

M

Propano

Butano

80

Usar un CompresorVersus una Bomba

• Descarga tanque ferrocarril; succión pobre

• Recuperación de vapores

• Un sólo equipo para cargar y descargar

• Presión diferencial de menos de 30 PSI

• Sin medidor de líquido; excepto másico

81

Potencia RequeridaCompresor versus Bomba

Propano

02468

101214161820

85 180 300

Caudal GPM

HP Compresor

Bomba

82

Diagnóstico Sistemade Compresión

• Caída presión sistema• Caudal de líquido• Producto; grado

temperatura• Modelo, RPM compresor• Potencia motor eléctrico• Caudal cierre válvula de

exceso de flujo

Compresor GLPModelo LB081

83

Características• Cuerpo hierro dúctil ASTM A395• Max. Presión Trabajo 350 PSIG• Max. Temperatura 350 oF• Enfriado por aire• Un pistón, una etapa• Libre de aceite• Lubricación forzada; no

por salpiqueo• Rodamientos para uso pesado• Montaje LU disponible

84

Aplicaciones• Recuperación de GLP

líquido en tanques usuarios

• Unidad móvil para emergencias

• Trasvase de GLP

• Recuperación de vapor en cilindros

• Vaciado de tuberías en plantas

85

Desempeño

RPM Trasvase Líquido PD CFM

PotenciaHP

Mangueras

GPM LPM Líquido Vapor

425 25 93 4.2 1 ½ 1 ½” ¾”

560 32 123 5.6 3 1 ½” ¾”

715 41 157 7.2 3 1 ½” 1”

780 45 171 7.8 5 1 ½” 1”

810 46 174 8.1 5 1 ½” 1”

Trasvasar GLP Líquido de un Envase ASME Usando Compresor Portátil LB081

87

Válvula RegoChek-Lok®

88

Válvula RegoChek-Lok®

Número ParteChek-Lok ®

Conexión Entrada

ConexiónSalida

Caudal Cierre Líquido GPM

Máximo Caudal GPM

7590 U ¾” FNPT 1 5/8” UNF 20 14

7591 U 1 ¼” FNPT 1 5/8”UNF 35 24

89

Sistema Vaciado Cilindros

90

Compresores PortátilesNFPA # 58

• Motores a combustión interna, accionando compresores portátiles, deberán contar con arresta-llamas e ignición escudada.

• Compresores portátiles con conexiones temporales, no requieren contar con aditamentos para prevenir la entrada de líquido al compresor (trampa).

91

Curvas Desempeño Motores a Combustión Interna (IC)

• 14 HP @ 2500 RPM: a RPM máxima

• 10.7 HP @ 2000 RPM; a Torque máximo

92

93

Programa Mantenimiento Preventivo Bombas

• Lubricar rodamientos; bomba y motor; 3 meses.

• Bandas, correas:– Alineamiento– Tensión– Condición

• Reemplazar periódicamente paletas, sellos mecánicos, discos; 3 millones de litros

94

Criterios Bomba Planta

• Tubería succión:– Caudal nominal, butano a mínima temperatura

– NPSH disponible

• Tubería descarga:– Caída en presión; rango de presión diferencial

de la bomba.– Potencia ~ presión diferencial

95

Criterios Bomba Planta

• Bomba más grande a menor RPM

• Sistema de protección para evitar que la bomba opere en seco.

• Válvula by-pass: – tamaño adecuado y rango de presión

diferencial.– Calibración; reemplazar cada 5 años

96

Criterio Tubería By-Pass

PR= Caída en presión

tubería de retorno

PD= Caída en presión

tubería de

descarga

PD PR

97

Criterios Bomba Autotanque

• Tubería succión:– Caudal nominal, butano a mínima

temperatura– NPSH disponible

• Tubería descarga:– Caída en presión; rango de presión

diferencial de la bomba.– Potencia ~ presión diferencial; desgaste

motor

98

Criterios Bomba Autotanque

• Bomba y by-pass adecuada; alta presión

• Bomba de 3” a menor RPM

• Limitar RPM

• Manguera 1”

• Calibración válvula by-pass; reemplazar cada 2 años

• Medidor másico; menor caída de presión

99

Criterios Bomba Autotanque

Alineamiento eje de la toma de fuerzas

100

Sistema de AccionamientoHidráulico

101

Enfriador HYDRIVE

102

103

104

Programa Mantenimiento Preventivo Compresores

• Cambio aceite & filtro; 2,000 horas

• Lubricar rodamientos motor; 3 meses

• Bandas, correas:– Alineamiento– Tensión– Condición

• Reemplazar anillos, sellos, válvulas; anual

• Lubricar válvula 4-vías; 3 meses

105

Criterios Compresor

• Dimensionar tuberías y válvulas exceso de flujo:– Propano, máxima temperatura

– Caída presión; 2 kg/cm2

• Interruptores:– Baja presión de aceite– Baja presión succión – Nivel líquido

106

Inquietudes

Ahorros Costo Inicial Gastos Operacionales

107

Muito

Obrigado