Guía de bombas divididas axialmente: límites de la carcasa, materiales y reglas de selección

Un planificador de mantenimiento en un complejo petroquímico de 600.000 t/año puede sacar el rotor de una bomba dividida axialmente y volver a poner la máquina en servicio en un turno de ocho horas. El mismo trabajo en una carcasa dividida radialmente de idéntica función requiere de dos a tres días, porque las bridas de aspiración y descarga, el acoplamiento y, a veces, la placa base deben romperse antes de que el conjunto de rotores pueda moverse. Esa diferencia de tres a uno en el tiempo de respuesta decide más selecciones de bombas que las curvas de eficiencia.

La pregunta resurge en cada renovación, mejora de capacidad y reemplazo de servicio corrosivo. Cuatro hechos de ingeniería lo resuelven: cómo se divide la carcasa, cuánta presión puede soportar la unión atornillada, qué le hace el medio al metal y cómo se mantendrá la máquina durante los próximos veinte años.

Qué es una bomba dividida axialmente y dónde se ubica en API 610

Una bomba dividida axialmente es una bomba centrífuga cuya carcasa está dividida en el plano horizontal a través de la línea central del eje, de modo que la mitad superior se puede levantar del rotor sin alterar las tuberías de succión, las tuberías de descarga, el impulsor o la base.

API 610, la norma que rige las bombas de refinería y petroquímicas, reconoce dos familias divididas axialmente en su rango entre rodamientos.

• BB1: una o dos etapas, normalmente con un impulsor de doble succión, que cubre tareas de alto flujo y altura moderada, como transferencia de crudo, agua de refrigeración y servicio de refuerzo.
• BB3: una carcasa multietapa dividida horizontalmente con impulsores opuestos, con un cabezal que una sola etapa no puede y al mismo tiempo mantiene el acceso a la mitad superior.

El término se confunde habitualmente con una bomba de flujo axial, que mueve líquido a lo largo del eje del eje con un impulsor en forma de hélice. El flujo axial describe la trayectoria hidráulica; La división axial describe la junta de la carcasa. Combinar los dos en una solicitud de cotización produce una cotización incorrecta y, en ocasiones, la máquina incorrecta en el sitio.

La misma lógica de junta horizontal hace que una unidad de una sola etapa de doble succión sea práctica para grandes volúmenes de agua en circulación y tareas de transferencia de crudo.

Bomba de succión doble S SH para circulación de agua y transferencia de crudo Bomba monoetapa de doble succión dividida axialmente adecuada para grandes circulaciones de agua y tareas de transferencia de crudo, con acceso más rápido al elemento giratorio para mantenimiento. Ver producto →

Acceso para mantenimiento: por qué las bombas partidas axialmente ganan en tiempo de respuesta

En condiciones similares, una carcasa dividida axialmente reduce el tiempo de acceso al elemento giratorio entre un 60 y un 75 por ciento en comparación con una carcasa dividida radialmente del mismo flujo y cabeza.

Tres detalles mecánicos producen ese hueco.

• La junta horizontal es una sola brida atornillada. Para levantar la mitad superior no es necesario romper tuberías, ni alinear con láser ni realizar trabajos de lechada.
• Un acoplamiento espaciador permite retirar axialmente el haz de rotores una vez que se retira la mitad superior.
• Los impulsores opuestos en un BB3 cancelan la mayor parte del empuje axial hidráulicamente, por lo que no hay tambor de equilibrio, ni línea de equilibrio y una pieza de desgaste menos que reconstruir.

El porro también castiga el trabajo negligente. Una junta enrollada en espiral con relleno de grafito flexible, una secuencia controlada de apriete de pernos en forma de cruz y un nuevo torque después del primer ciclo de calentamiento separan una carcasa que permanece seca durante años de una que llora con cada excursión térmica.

Las plantas que utilizan una BB1 o BB3 como máquina de repuesto generalmente mantienen un conjunto de rotor equilibrado en el estante. Cambiar un cartucho preequilibrado es un trabajo de un solo turno y el rotor extraído va al taller mientras la bomba sigue funcionando.

Techos de presión y temperatura: dónde deja de funcionar la junta horizontal

Una carcasa dividida axialmente es la respuesta correcta hasta aproximadamente 40 bar para un BB1 de una sola etapa y alrededor de 100 a 150 bar para un BB3 de varias etapas. Por encima de eso, el límite horizontal atornillado se convierte en la parte menos fiable de la máquina y gana una carcasa dividida radialmente o cilíndrica.

La razón es geométrica. La junta horizontal es una vía de fuga continua que recorre toda la longitud de la carcasa a ambos lados del eje, aproximadamente el doble de larga que una junta radial, y cada 10 bar adicionales de presión de descarga multiplica la carga del perno necesaria para mantener la junta comprimida.

Una junta horizontal no es un diseño débil. Es un diseño con un techo de presión, y ese techo se establece mediante la carga de los pernos, la fluencia de la junta y el ciclo térmico en lugar de mediante el impulsor.

La temperatura se comporta de la misma manera. La expansión diferencial entre las mitades superior e inferior abre ligeramente la junta en cada calentamiento, por lo que por encima de aproximadamente 200 C se debe elegir la junta para recuperación elástica en lugar de compresión sola. Ese es el punto en el que los ingenieros experimentados pasan a una carcasa dividida radialmente.

Los materiales deciden si la carcasa sobrevive al medio

La selección del material, no el diseño dividido, decide si la bomba sobrevive cinco años o cinco meses en el mismo punto de servicio.

Las carcasas para bombas de proceso divididas axialmente normalmente se suministran en una de estas familias.

• Acero al carbono A216 WCB para agua, salmuera e hidrocarburos benignos.
• Inoxidable austenítico 304 y 316L para ácidos diluidos y servicio químico general.
• Dúplex 2205 y súper dúplex 2507 donde los cloruros descartan el 316L a través del agrietamiento por corrosión bajo tensión.
• CD4MCu y grados dúplex fundidos similares para lodos abrasivos y corrosivos.
• Aleaciones de níquel como Hastelloy y titanio para cloruros fuertes y ácidos oxidantes.
• 2520 resistente al calor para flujos de proceso de alta temperatura.

Jiangsu Huanyu Chemical New Materials Co., Ltd. ha fundido y mecanizado bombas en Jingjiang desde 1987 y opera sus propios talleres de fundición, prensado no metálico, mecanizado y ensamblaje con más de 300 especificaciones. Esa cadena vertical importa en la etapa de selección: la fundición confirma qué calidad es realmente moldeable con el espesor de sección requerido antes de realizar el pedido, en lugar de descubrirlo en el taller de modelos.

Se aplica una advertencia. Si el medio es fuertemente ácido y el flujo es modesto, una bomba de accionamiento magnético sin sello o revestida de fluoroplástico suele ser más barata y segura que una carcasa de metal, porque el límite húmedo es de polímero en lugar de aleación. Haga coincidir el estilo de la carcasa con el deber, nunca al revés.

División axial o división radial: una comparación práctica

Por encima de 150 bar, en carga de refinería y servicio de hidroprocesamiento, la única opción sensata es una máquina de división radial o de barril. En un circuito de agua de refrigeración de 3000 m3/h o en una línea de transferencia de crudo, la carcasa dividida axialmente gana en costo del ciclo de vida porque el ahorro de mantenimiento se repite cada vez que se abre la máquina.

Cuando una tarea se encuentra en el medio, una bomba de proceso horizontal de extracción hacia atrás ofrece un compromiso: el rotor sale por la parte trasera sin romper la tubería de succión, aunque no tan rápido como levantar la mitad superior.

Bomba centrífuga química estándar serie CZ Bomba química horizontal DIN/ISO de una sola etapa para líquidos neutros, corrosivos, calientes, fríos, limpios o cargados de partículas en tareas químicas, petroquímicas, de refinería, eléctricas, farmacéuticas y de tratamiento de agua. Ver producto →

Cómo especificar correctamente una bomba dividida axialmente

Seis entradas deciden si una bomba dividida axialmente funciona durante veinte años o se convierte en un problema de mantenimiento.

1. Fije la envolvente operativa completa, no el punto nominal. Los flujos un 20 por ciento por encima y por debajo del diseño cambian la velocidad específica, el ajuste del impulsor y el equilibrio del empuje axial.
2. Confirme el margen NPSH en el peor caso operativo. Una vez que se ensucia el primer filtro de aspiración, desaparece un margen de medio metro sobre el papel.
3. Elija el recuento de etapas en función de la velocidad del eje. No es la misma máquina ocho etapas a 3600 rpm que cuatro etapas a 1800 rpm, incluso con idéntica altura.
4. Haga coincidir la metalurgia con el medio en cada parte húmeda: carcasa, impulsor, anillos de desgaste, eje y cámara de sellado.
5. Especifique el sello mecánico y su plan de tuberías API 682 con la bomba, no después de ella. La falla del sello, no la falla hidráulica, causa la mayoría de las interrupciones de las bombas de proceso.
6. Acuerde la lista de repuestos y el intervalo de inspección antes de realizar el pedido. Un rotor de repuesto y un sello de cartucho de repuesto deciden cuánto dura una interrupción no planificada.

Gran parte de este procedimiento se traslada a la familia de bombas de proceso más amplia, y la guía sobre Cómo seleccionar una bomba de proceso petroquímico agrega los controles que se aplican una vez que una máquina se encuentra dentro de una unidad de refinería autorizada.

Preguntas frecuentes sobre las bombas divididas axialmente

¿Cuál es la diferencia entre una bomba dividida axialmente y una bomba dividida radialmente?

La unión de la carcasa marca la diferencia. Una carcasa dividida axialmente está atornillada en la línea central horizontal, de modo que la mitad superior se levanta y el rotor queda expuesto sin tocar la tubería. Una carcasa dividida radialmente está atornillada alrededor de la línea central vertical, de modo que el rotor sale a lo largo del eje del eje, lo que en máquinas más grandes significa romper el acoplamiento y las conexiones de las tuberías.

¿Cuál es la presión máxima que puede soportar una bomba partida axialmente?

Un BB1 de una sola etapa normalmente está limitado a una presión de descarga de aproximadamente 40 bar. Los diseños BB3 de etapas múltiples funcionan a 100 o 150 bar dependiendo del número de etapas, el tamaño de los pernos y el detalle de la junta. Por encima de 150 bar, las carcasas de los cañones toman el control porque el límite de presión se convierte en una única pieza forjada cilíndrica en lugar de dos mitades atornilladas.

¿Por qué las bombas multietapa partidas axialmente utilizan impulsores opuestos?

Los impulsores opuestos cancelan la mayor parte del empuje axial hidráulico dentro de la carcasa, por lo que el cojinete de empuje solo soporta carga residual y no se requiere tambor ni línea de equilibrio. Quitar esas piezas elimina dos puntos de falla comunes y acorta el rotor, lo que facilita su extracción a través de la abertura de la mitad superior.

¿Puede una bomba dividida axialmente manejar productos químicos agresivos?

Sí, siempre que la metalurgia coincida con el medio. Duplex 2205, super duplex 2507, CD4MCu, Hastelloy y titanio amplían el diseño a servicios que contienen cloruro, ácidos y abrasivos. Para medios muy agresivos con flujo bajo, una bomba de accionamiento magnético sin sello o revestida de fluoroplástico suele ser la opción de menor riesgo.

¿Tiene un punto de servicio que necesita ser revisado? Enviar flujo, altura, temperatura, gravedad específica y medio al equipo de ingeniería a través del pagina de contacto y solicite un recuento de etapas y una combinación de materiales antes de congelar la hoja de datos.