bombas

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE TECNOLÓGIA EN PETRÓLEOS
“PLAN DE MANTENIMIENTO DEL CIRCUITO DE
LUBRICACIÓN EN BOMBAS HORIZONTALES UTILIZADAS
EN EL PROCESO DE RECUPERACIÓN DE CRUDO
DEL CAMPO CEPHY – 18 – SW – 2A”
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE TECNOLÓGO
RAÚL ALEJANDRO PAZMIÑO REY
DIRECTOR: ING. IRVING SALAZAR LANAS
Quito , Marzo 2013
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2013
Reservados todos los derechos de reproducción
DECLARACIÓN
Yo RAÚL ALEJANDRO PAZMIÑO REY, declaro que el trabajo aquí descrito
es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado
o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas
que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos
correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de
Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional
vigente.
______________________
Raúl Alejandro Pazmiño Rey
C.I. 1713647426
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título
´´Plan de
Mantenimiento del Circuito de Lubricación de Bombas Horizontales
utilizadas en el Proceso de Recuperación de Crudo del campo CEPHY –
18 – SW – 2A ´´, que, para aspirar al título de Tecnología en Petróleos fue
desarrollado por el señor Raúl Alejandro Pazmiño Rey, bajo mi dirección y
supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las
condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación artículos
18 y 25.
______________________
Ing. Irving Salazar Lanas
DIRECTOR DEL TRABAJO
C.I. 1702091370
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por darme la salud y la vida porque sin El no hubiera
llegado a ningún lado.
Agradezco a mis padres que me han dado la confianza porque sin ellos no
hubiera podido haber culminado mi carrera sin los consejos de ellos que me
han dado desde mi niñez que han sido los valores que han servido para
forjarme en el camino de la vida.
Agradezco a mi querida Universidad Tecnológica Equinoccial por brindarme
la ciencia y la sabiduría desde el inicio hasta el final brindándome su apoyo
incondicional al iniciar mi carrera que hoy la veo culminada con entusiasmo
y emoción.
Agradezco a mis profesores que día con día supieron forjarme en
conocimientos y vivencias diciéndoles gracias a cada una de ellos por el
esfuerzo y la dedicación que me supieron dar, en especial al Ing. Irving
Salazar que me ayudo en la realización de esta tesis.
Agradezco a los trabajadores de las compañías petroleras por ofrecerme su
experiencia para la realización de esta tesis diciéndoles a cada uno de ellos
gracias.
Agradezco a mis amigos y compañeros por brindarme su amistad justo en
los momentos más difíciles que he tenido y teniendo una gratitud inmensa a
cada uno de ellos.
DEDICATORIA
El presente trabajo ha sido realizado paso a paso con esfuerzo, tenacidad
como ha sido mi carrera dedicándoles a mis queridos padres ya que me han
brindado el apoyo incondicional en cada paso y sobre todo en los momentos
más difíciles de mi vida es decir ellos han sido los actores directos sin ellos
yo no estuviera aquí con este título y principalmente con la ayuda de Dios
que es el dueño de nuestras vidas.
INDICE DE CONTENIDO
RESUMEN............................................................................................................................ xiii
ABSTRACT........................................................................................................................... xv
1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................2
1.1 OBJETIVOS .....................................................................................................................5
1.1.1 Objetivo General...........................................................................................................5
1.1.2 Objetivos Específicos ..................................................................................................5
2. MARCO TEÓRICO ..........................................................................................................10
2.1 ANTECEDENTES .........................................................................................................10
2.1.1 El petróleo y su proceso de extracción ...................................................................10
2.1.2 Inyección de agua ......................................................................................................11
2.2 COMPAÑÍA XYZ .........................................................................................................12
2.2.1 Historia del bloque 66 ................................................................................................14
2.3 BOMBAS ........................................................................................................................15
2.3.1 Tipos de bombas .......................................................................................................16
2.3.1.1 Bombas de desplazamiento positivo .................................................................18
2.3.1.2 Bombas Rotodinámicas ........................................................................................18
2.4 BOMBAS CENTRÍFUGAS ...........................................................................................18
2.4.1 Principios de funcionamiento....................................................................................19
2.4.2 Clasificación general de las Bombas Centrífugas ................................................20
2.5 APLICACIONES DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS .............................................22
2.6 BOMBAS BOOSTER ....................................................................................................23
2.7 CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE BOMBAS ............................................................24
2.8 BOMBAS CENTRÍFUGAS MULTI-ETAPAS DE EJE HORIZONTAL ..................30
2.9 PARTES PRINCIPALES DE UNA BOMBA CENTRIFUGA MULTIETAPAS .......32
i
2.9.1 Motor de las Bombas HPump ..................................................................................32
2.9.2 Acople del motor (Coupling) de las HPump ...........................................................35
2.9.3 Cámara de Empuje Horizontal (HTC) de las HPump ...........................................36
2.9.3.1 Selección de la cámara HTC ................................................................................38
2.9.4 Sello mecánico para fluido de las HPump..............................................................39
2.9.5 Admisión (intake) de las HPump..............................................................................40
2.9.6 Bomba de las HPump ................................................................................................40
2.9.7 Discharge o Descarga de las HPump .....................................................................44
2.9.8 Skid o Patín de acero de las HPump ......................................................................45
2.10 CONTROLADORES DE LAS H-PUMP ...................................................................46
2.11 SISTEMA DE LUBRICACIÓN ...................................................................................48
2.11.1 Temperatura del sistema ........................................................................................49
2.11.2 La temperatura y las bombas multi-etapa ............................................................51
2.12 DISPOSITIVOS DE CONTROL ...............................................................................55
2.12.1 Sensor de temperatura ...........................................................................................56
2.12.2 Nivel de lubricante ...................................................................................................58
2.12.3 Control de Presión ...................................................................................................60
2.12.4 Control de Vibración/Choque .................................................................................61
2.13 MANTENIMIENTO ......................................................................................................62
2.13.1 Lubricación ...............................................................................................................62
2.13.2 Programación de mantenimiento y reemplazo ...................................................70
2.14 PROBLEMAS Y SOLUCIONES EN EL MOTOR ELÉCTRICO ...........................74
3. METODOLOGÍA ..............................................................................................................78
3.1 UNIDAD DE ANÁLISIS .................................................................................................78
3.2 POBLACIÓN...................................................................................................................78
3.3 MUESTRA ......................................................................................................................78
ii
3.4 TIPO DE INVESTIGACIÓN..........................................................................................79
3.5 MÉTODOS DE ESTUDIO ............................................................................................80
3.6 MÉTODOS DE ANÁLISIS DEL ACEITE DIELÉCTRICO.......................................81
3.6.1 Viscosidad, Método ASTM D-445............................................................................83
3.6.2 Gravedad API ASTM D287 .......................................................................................88
3.7 MÉTODO DE MEDICIÓN DE VIBRACIÓN ...............................................................92
3.8 MÉTODO DE MEDICIÓN DE TEMPERATURA .......................................................95
3.8.1 Termómetro por infrarrojos de precisión Fluke 572 ..............................................96
3.9 MANTENIMIENTO DE BOMBA CENTRILIFT ..........................................................97
3.9.1 Monitoreo .....................................................................................................................97
3.9.2 Mantenimiento Preventivo ........................................................................................98
3.9.3 Alineación ....................................................................................................................98
3.10 PROGRAMA DE MANTENIMIENTO Y LUBRICACIÓN .......................................98
3.10.1 Bomba........................................................................................................................98
3.10.2 HTC ............................................................................................................................99
3.10.3 Motor .......................................................................................................................100
3.10.4 Acople del motor ...................................................................................................102
3.11 PROCEDIMIENTO PARA CAMBIO DE ACEITE EN LA HTC ...........................103
3.12 PROCEDIMIENTO DE MANTENIMIENTO DEL COUPLING Y MOTOR ........109
3.13 TÉCNICAS E INSTRUMENTOS .............................................................................115
4. ANÁLISIS Y RESULTADOS .......................................................................................119
4.1 MANTENIMIENTO CON EL ACEITE LUBRICANTE.............................................119
4.2 ANÁLISIS DE LABORATORIO .................................................................................122
4.2.1 Análisis de Gravedad API .......................................................................................123
4.2.2 Análisis de Viscosidad a 40 ºF ...............................................................................124
4.2.3 Análisis de Viscosidad a 100 ºF .............................................................................126
iii
4.2.4 Prueba de la Rigidez Dieléctrica del Aceite .........................................................127
4.3 INSPECCIÓN DE VIBRACIÓN Y TEMPERATURA ..............................................131
4.4 MANTENIMIENTO PERIÓDICO DE LA BOMBA H-PUMP ..................................134
4.5 SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DEL LUBRICANTE .............................................137
4.7 RESULTADOS DE ENTREVISTAS .........................................................................145
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................149
5.1 CONCLUSIONES ........................................................................................................149
5.2 RECOMENDACIONES...............................................................................................151
GLOSARIO..........................................................................................................................156
SIMBOLOGÍA .....................................................................................................................160
BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................................163
ANEXOS ..............................................................................................................................165
iv
INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Comparación entre bombas de desplazamiento positivo y rotodinámicas. 17
Tabla 2. Sistema de Enfriamiento del Aceite de la HTC .............................................. 53
Tabla 3. Instrumentos Estándar ....................................................................................... 56
Tabla 4. Requisitos de Mantenimiento. ........................................................................... 71
Tabla 5. Condiciones para Lubricación. .......................................................................... 72
Tabla 6. Problemas, causas y soluciones en la HTC. .................................................. 73
Tabla 7. Problemas, causas y soluciones en el motor eléctrico (Centrilift). .............. 74
Tabla 8. Problemas, causas y soluciones en el motor eléctrico (Centrilift). .............. 75
Tabla 9. Problemas, causas y soluciones en el motor eléctrico (Centrilift) ............... 76
Tabla 10. Viscosímetros Cannon-Fenske para Líquidos Transparentes................... 87
Tabla 11. Parámetros de vibración en las HPump. ....................................................... 95
Tabla 12. Parámetros a monitorear. ................................................................................ 97
Tabla 13. Frecuencia de mantenimiento......................................................................... 99
Tabla 14. Lubricación en motor. ..................................................................................... 100
Tabla 15. Acoples del motor. .......................................................................................... 102
Tabla 16. Pruebas de rigidez dieléctrica al aceite CL-4. ............................................ 131
Tabla 17. Medidas de Vibración y Temperatura en la Bomba. ................................ 133
v
INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Métodos de recuperación secundaria y mejorada. ...................................... 12
Figura 2. Mapa de bloques petroleros, incluye bloques en licitación......................... 13
Figura 3. Grafico del Bloque. ............................................................................................ 14
Figura 4. Contratos suscritos............................................................................................ 14
Figura 5. Bombas rotodinámicas ..................................................................................... 18
Figura 6. Bombas centrífugas .......................................................................................... 19
Figura 7. Bomba horizontal centrilift ................................................................................ 23
Figura 8. Bombas Booster ................................................................................................ 23
Figura 9. Daño por cavitación .......................................................................................... 29
Figura 10. Recirculación interna ...................................................................................... 30
Figura 11. Bomba centrifuga de construcción para tratamiento de aguas................ 31
Figura 12. Bomba de etapas múltiples ........................................................................... 31
Figura 13. Partes de las bombas HPump de alta presión ........................................... 32
Figura 14. Motor TEFC ...................................................................................................... 33
Figura 15. Motor WPII........................................................................................................ 34
Figura 16. Motor TEAAC ................................................................................................... 34
Figura 17. Motor coupling ................................................................................................. 35
Figura 18. Partes del coupling.......................................................................................... 35
Figura 19. HTC Modelo 1.XE/1.XT .................................................................................. 36
Figura 20. HTC Modelo 3.X .............................................................................................. 37
Figura 21. HTC Modelo 875 ............................................................................................. 37
Figura 22. Carga por tipo de HTC ................................................................................... 38
Figura 23. Tipos de sellos ................................................................................................. 39
Figura 24. Sello Estándar Tipo 2 ..................................................................................... 39
Figura 25. Intake................................................................................................................. 40
vi
Figura 26. Foto del impulsor de la bomba HC 12500 ................................................... 41
Figura 27. Foto de una etapa completa de la bomba HC 12500 ................................ 41
Figura 28. Características de las bombas ...................................................................... 42
Figura 29. Soportes resistentes a la abrasión ............................................................... 42
Figura 30. Rango extendido por soporte AR. ................................................................ 43
Figura 31. Operación de la bomba .................................................................................. 44
Figura 32. Daños en las etapas ....................................................................................... 44
Figura 33. Descarga .......................................................................................................... 45
Figura 34. Tipos de Skid ................................................................................................... 46
Figura 35. Variador de frecuencia ................................................................................... 47
Figura 36. Transformador ................................................................................................. 48
Figura 37. Grafico del Oil Cooler y sus partes ............................................................... 54
Figura 38. Circuito de entrada y salida del aceite de la HTC ...................................... 55
Figura 39. Medidor de Temperatura de aceite RTD ..................................................... 57
Figura 40. Chequeo visual del nivel de aceite ............................................................... 58
Figura 41. Sensor de nivel de aceite ............................................................................... 59
Figura 42. Flotador para nivel de aceite ......................................................................... 60
Figura 43. Manómetro Murphy 45 APE .......................................................................... 61
Figura 44. Control de vibración Murphy VS2 ................................................................. 61
Figura 45. Filtro de aire (PH8A) ....................................................................................... 63
Figura 46. Limpieza con JP1 de la HTC ......................................................................... 66
Figura 47. Sistema de recirculación de aceite - Vista Frontal ..................................... 67
Figura 48. Sistema de recirculación de aceite- Vista superior .................................... 68
Figura 49. Sistema de recirculación de aceite- Depósito............................................. 69
Figura 50. Aceite dieléctrico CL-4 Centrilift C42288 ..................................................... 81
Figura 51. Especificaciones del aceite Shell Omala S2 G 68 similar al CL-4........... 82
vii
Figura 52. Viscosímetro Cannon-Fenske para líquidos transparentes...................... 87
Figura 53. Mediciones de vibración ................................................................................. 93
Figura 54. Tipos de vibración ........................................................................................... 94
Figura 55. Mediciones de temperatura ........................................................................... 95
Figura 56. Sacada de filtro .............................................................................................. 103
Figura 57. Desarme del medidor de vibración ............................................................. 103
Figura 58. Desarme del tanque de aceite .................................................................... 104
Figura 59. Limpieza del tanque de aceite..................................................................... 104
Figura 60. Sacada de válvula check y girar la tubería................................................ 104
Figura 61. Caída de aceite usado y limpieza del tanque ........................................... 105
Figura 62. Limpieza de conexiones ............................................................................... 105
Figura 63. Armado de conexiones ................................................................................. 105
Figura 64. Armado de válvula check y conexiones ..................................................... 106
Figura 65. Desarmado de válvula de venteo ............................................................... 106
Figura 66. Arandelas de plomo y instalación de conexión rápida ............................ 106
Figura 67. Encebado de la bomba manual .................................................................. 107
Figura 68. Pasar aceite al circuito de lubricación y al HTC ....................................... 107
Figura 69. Caída de aceite y armado de tapón ........................................................... 108
Figura 70. Puesta de filtro ............................................................................................... 108
Figura 71. Llenado del tanque de aceite con CL-4 ..................................................... 108
Figura 72. Instalación del medidor de vibración sobre la HTC ................................. 109
Figura 73. Vaciado del aceite al sumidero ................................................................... 109
Figura 74. Desarme de la guarda protectora y coupling ............................................ 110
Figura 75. Vista interior del coupling ............................................................................. 110
Figura 76. Limpieza de la cubierta y del coupling ....................................................... 111
Figura 77. Limpieza de la rejilla con JP1 ...................................................................... 111
viii
Figura 78. Puesta de grasa Poliurea Mobil al motor parte anterior y posterior. ..... 112
Figura 79. Poniendo grasa al coupling y la rejilla al orificio guía. ............................. 112
Figura 80. Poniendo grasa a las rejillas ........................................................................ 113
Figura 81. Poniendo grasa a las cubiertas ................................................................... 113
Figura 82. Ensamble de las cubiertas del coupling .................................................... 114
Figura 83. Ajustando tuercas y poniendo el protector ................................................ 114
Figura 84. Nuevo sistema de filtro y cambio de aceite ............................................... 119
Figura 85. Llenado de aceite .......................................................................................... 120
Figura 86. Caída de aceite limpio .................................................................................. 120
Figura 87. Grasa Poliurea Mobil al motor y puesta de grasa Falk al coupling ....... 121
Figura 88. Puesta de las Cubiertas y atornillado con llave ........................................ 122
Figura 89. Viscosímetro cannon-Fenske ...................................................................... 124
Figura 90. Medición de la viscosidad ............................................................................ 126
Figura 91. Equipo para la determinación de la Rigidez Eléctrica ............................. 128
Figura 92. Recipiente con muestra de aceite CL-4..................................................... 130
Figura 93. Tablero de equipo probador ........................................................................ 131
Figura 94. Medida de vibración axial , horizontal y vertical ....................................... 131
Figura 95. Medición de temperatura ............................................................................. 132
Figura 96. Tabla de mantenimiento a las bombas H-Pump ...................................... 134
Figura 97. Materiales utilizados en los Mantenimientos ............................................ 135
Figura 98. Cronograma de mantenimiento................................................................... 136
Figura 99. Radiador ......................................................................................................... 137
Figura 100. Sistema de lubricación (vista lateral) ....................................................... 140
Figura 101. Sistema de lubricación (vista superior) .................................................... 140
Figura 102. Sistema de lubricación (vista frontal) ....................................................... 141
Figura 103. Temperatura inicial ..................................................................................... 142
ix
Figura 104. Temperatura de línea de succión ............................................................. 143
Figura 105. Toma de conexión de aceite que circula por la cámara ....................... 144
Figura 106. Temperatura de ingreso en el filtro de aceite ......................................... 144
Figura 107.Temperatura a la salida del filtro de aceite .............................................. 144
Figura 108. Temperatura en nivel superior , medio e inferior del intercambiador . 145
x
INDICE DE ECUACIONES
Ecuación # 1 Relación entre Presión y Cabeza ............................................................ 24
Ecuación # 2 Cabeza de succión positiva neta............................................................. 26
Ecuación # 3 Eficiencia ..................................................................................................... 27
Ecuación # 4 Potencia Requerida ................................................................................... 27
Ecuación # 5 Leyes de Afinidad ...................................................................................... 28
Ecuación # 6 Selección de Cámara HTC....................................................................... 38
Ecuación # 7 Ecuación calorimétrica .............................................................................. 49
xi
ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo # 1 Sistema de Lubricación Actual .................................................................... 166
Anexo # 2 Adaptación de Manómetro a Filtro de Lubricación .................................. 166
Anexo # 3 Adaptación de Sistema Venticonvector .................................................... 167
Anexo # 4 Análisis del Aceite CL-4 ............................................................................... 168
Anexo # 5 Operación de Bombas Horizontales........................................................... 170
Anexo # 6 Arranque de las HPump ............................................................................... 172
Anexo # 7 Requerimientos Básicos de Instalación de las Hpump ........................... 174
Anexo # 8 Programa Autograph - NET V8.6................................................................ 178
Anexo # 9 Materiales para el Mantenimiento, Cantidad y Costos ............................ 181
Anexo # 10 Rangos Operativos de un Sistema H-Pump (Baker Hughes) .............. 185
Anexo # 11 Bombas de Inyección ................................................................................. 186
Anexo # 12 Otras Bombas (Reinyección y Fluido Motriz de B. Hidráulico) ............ 188
Anexo # 13 Mecanismos de Recobro ........................................................................... 192
Anexo # 14 Inyección de Agua en Pozo Inyector ........................................................ 193
Anexo # 15 Historiales de Mantenimiento .................................................................... 194
Anexo # 16 Repotenciación del Sistema Hpump ........................................................ 200
Anexo # 17 Sugerencia en el Esquema de Mantenimiento de las H-Pump ........... 219
Anexo # 18 Clasificación General de Bombas............................................................. 225
xii
RESUMEN
En el presente proyecto se han efectuado cinco capítulos para su desarrollo:
En el Capítulo I, contiene todos los aspectos generales de la investigación
entre lo primordial se circunda la justificación del presente trabajo, la
implementación de un Plan Actualizado de Mantenimiento del circuito de
lubricación en bombas horizontales utilizadas en el proceso de recuperación
de crudo permitirá acortar los periodos de mantenimiento del sistema en
estudio.
En el Capítulo II, contempla el Marco Teórico del proyecto el cual consta de
toda la Fundamentación Teórica relacionada con el Plan de Mantenimiento
del circuito de lubricación en bombas horizontales utilizadas en el proceso de
recuperación de crudo, la cual nos guiará a la realización y ejecución del
proyecto.
En el Capítulo III, se destaca la Metodología de la Investigación la cual
permitirá llegar a conocer el universo del problema de la presente
investigación, en base al conocimiento de sus partes, es decir identificará las
dificultades específicas que se tienen para la implementación del Plan de
Mantenimiento del circuito de lubricación en bombas horizontales utilizadas
en el proceso de recuperación de crudo, dentro de este apartado se
utilizarán diferentes métodos de estudio como son de: Análisis del aceite
Dieléctrico, Medición de Vibración, y Medición de Temperatura.
En el Capítulo IV, contienen los Resultados y Análisis de la investigación el
mismo que está formado por:
Mantenimiento de aceite lubricante: Siguiendo los procedimientos sugeridos
por los fabricantes se procedió al cambio de aceite, procediéndose a
desechar
el aceite usado y reemplazarlo por uno nuevo con las
características “Aceite Centrilift, Lube Oil CL 40 5GL FAIL una cantidad de
15 galones, con una duración aproximada de 4320 horas.
xiii
Inspección de vibración y temperatura: Para tomar los datos de Vibración se
procedió a utilizar el equipo VibXpert, el cual permitió apreciar datos hasta la
tercera cifra decimal, lo cual es una garantía dada las precauciones de
variación mínimas
Mantenimiento periódico de bomba Centrilift: Se realizará 4 tipos de
mantenimiento a las bombas H-Pump, los cuales son: Mantenimiento
Mensual,
Mantenimiento
Trimestral,
Mantenimientos
Semestral,
Mantenimiento Anual.
Sistema de enfriamiento de lubricante: El equipo Centrilift libera grandes
temperaturas por lo que se utilizó un sistema de refrigeración líquido (aceite)
y adicionalmente con aire a fin de controlar el exceso de temperatura,
evitando que llegue a temperaturas extremas y los equipos pierdan sus
especificaciones de trabajo. Proceso de recorrido del lubricante
En el Capítulo V, se desarrollarán las conclusiones y recomendaciones de la
investigación realizada, las que vienen las representaciones de resultados
provenientes del desarrollo del presente proyecto. Constituye la esencia de
las afirmaciones y sugerencias que respaldarán la aplicación de los
proyectos sugeridos.
xiv
ABSTRACT
Within the present Project, five chapters have been performed for its
development:
Chapter I, contains all the general aspects of the investigation. Within the
main aspects related to the justification of the present document, is the
implementation of an Updated Maintenance Plan of the lubrication circuit in
horizontal pumps, used in the oil recovery process, which will allow the
reduction of the maintenance periods of the system under study.
Chapter II, contemplates the Theoretical Framework of the Project, which
consists of all the Theoretical Foundation related to the Maintenance Plan of
the lubrication circuit in horizontal pumps, used in the oil recovery process,
which will guide us to the performance and execution of the Project.
In the Chapter III, the Investigation Methodology is highlighted, so it will allow
to know the universe of the problem in the present investigation, based in the
knowledge of its parts, which means that it will identify the specific difficulties
that are faced in order to implement the Maintenance Plan of the lubrication
circuit in horizontal pumps, used in the oil recovery process.
matter, different study methods will be used such as:
Within this
Analysis of the
Dielectric oil, Vibration Measurement and Temperature Measurement.
Chapter VI, contains the Results and Analysis of the Investigation, which is
formed by:
Maintenance of the lubricating oil: Following the procedures suggested by the
manufacturers, the change of oil was made, discharging the used oil and
replacing it with a new one with the characteristics of “Centrilift Oil, Lube Oil
CL 40 5GL FAIL, with 15 gallons and with an approximate duration of 4320
hours.
Inspection of vibration and temperature: In order to take the Vibration data,
the equipment VibXpert was used, which allowed to observe data up to the
xv
third decimal figure, which is a warranty, taking into account the precautions
of minimum variations.
Periodical Maintenance of the Centrilift pump: Four types of maintenance will
be performed to the H-Pumps. These are: Monthly Maintenance, Quarterly
Maintenance, Semiannual Maintenance and Annual Maintenance.
Lubricant
Cooling
System:
The
Centrilift
equipment
releases
large
temperatures, therefore a liquid refrigeration system (oil) was used and
additionally air was also used in order to control the temperature excess,
avoiding that it reaches to extreme temperatures and that the equipment lose
its job specifications. Process of the lubricant route
In the Chapter V, the conclusions and recommendations of the investigation
performed will be developed, which will be the representations of the results
from the development of the present project. This constitutes the essence of
the affirmations and suggestions that will support the application of the
suggested projects.
xvi
INTRODUCCIÓN
ii
1. INTRODUCCIÓN
Cuando la Recuperación Primaria es ineficiente para recuperar el crudo del
reservorio entonces utilizamos la Recuperación Secundaria como es la
Inyección de agua que es el barrido del petróleo remanente hacia los pozos
productores pero para ello para mantener la gradiente de presión necesitamos
generar mucha presión constante en la superficie hacia el pozo inyector y esta
presión la generamos con Bombas de Alta Presión pero debido a mantener
esta presión continua se incrementa la temperatura en el equipo entonces
necesitamos saber y conocer de un eficaz plan en los periodos de
mantenimiento de las Bombas de Alta Presión.
El objeto de estudio o investigación se circunscribe al proceso de bombeo de
agua de formación desde tanques de almacenamiento hasta pozos paralelos al
de extracción del crudo. Para que ello sea posible se utilizan bombas
horizontales de gran potencia y que debido a su poder rotativo, generan gran
potencia de torque y consecuentemente elevación de la temperatura en sus
mecanismos.
El contar con un sistema de bombas horizontales para el bombeo de agua de
formación al pozo, significa que se deben considerar varios componentes
mecánicos como eléctricos. Como se entenderá dichos componentes están
sometidos a esfuerzos altamente rígidos, básicamente debidos a las presiones
y temperaturas. Esta situación hace que los intervalos del mantenimiento
preventivo sean muy cortos, lo que también incide en el desgaste prematuro de
los rodamientos y otros accesorios afines.
Como se entenderá debido a la elevación de la temperatura y dependiendo del
control sobre la misma, existe el riesgo de producir desgaste en los materiales
y por lo tanto disminución en la vida útil del equipo, aumento los costos de
mantenimiento horas/hombre.
2
Una vez considerados los antecedentes expuestos, en el presente caso el
problema de investigación determinado es: “Inexistencia de un plan de
mantenimiento del circuito de lubricación en bombas horizontales utilizadas en
el proceso de recuperación de crudo”.
¿De qué manera la implementación de un Plan de mantenimiento del circuito
de lubricación en bombas horizontales utilizadas en el proceso de recuperación
de crudo, ayudará a resolver en forma eficiente, efectiva y técnicamente
accesible, el problema de los períodos de mantenimiento, la durabilidad de los
cojinetes, el desgaste prematuro de los rodamientos y las partes rotativas o las
características del aceite refrigerante?
¿Cómo afecta a las demás partes operativas del sistema de bombeo, como
líneas y válvulas que conducen el agua impulsadas con presiones elevadas,
para luego conectarse a bombas horizontales?
¿Por qué se cree que el sistema que utiliza una bomba horizontal objeto de
estudio, no cuenta con un Plan de mantenimiento adecuado?
¿Cuál es la predisposición de las autoridades de mantenimiento de la estación
en estudio frente a la posibilidad de implementar un Plan de mantenimiento del
sistema de bombeo?
¿Cómo se podría mejorar la aplicación de un plan de mantenimiento para las
bombas horizontales, manteniendo el plan básico trazado por el Departamento
de Mantenimiento, con el aporte investigativo del tema?
3
Esta investigación se la hará desde una perspectiva técnico mecánica,
enfocada al área de mantenimiento de equipos rotativos y se desarrollará en el
período planificado entre Septiembre y Diciembre del año 2012.
El presente trabajo investigativo se realizara en el espacio de la Provincia de
Orellana, Cantón Arajuno , en el bloque 66, asignados a la compañía petrolera
XYZ del campo CEPHY – 18 – SW – 2A
, dentro del departamento de
Mantenimiento.
El problema sujeto de estudio estaría ubicado dentro de un contexto técnicoeconómico, ya que la adaptación o mejoramiento de sistemas adicionales al
funcionamiento rutinario del sistema de bombeo para inyectar agua de
formación, posteriormente beneficiará o afectará a los costos materiales de los
equipos debido a la vida útil de los mismos, o al costo horas/hombre por
efectos del mantenimiento efectuado.
Dentro de la industria petrolera, es necesario disponer de planes de
mantenimiento, por lo que en el presente caso se trata de un Plan de
Mantenimiento del circuito de lubricación en bombas horizontales utilizadas en
el proceso de recuperación de crudo de un campo petrolero, investigación que
se ajusta a la especialidad de Tecnología en Petróleos.
Si bien es cierto, ésta investigación se circunscribe al mantenimiento del
sistema de bombeo, no se puede dejar de lado las demás variables
involucradas antes mencionadas., dejando en claro que esta investigación
pretende dar solución al problema planteado, es decir, que exista un mayor
período de tiempo entre las operaciones de mantenimiento del sistema.
4
Se ha decido escoger la mencionada unidad operativa de la Empresa petrolera
XYZ , debido a la predisposición mostrada por parte de los directivos de esta
Institución, ante la inquietud manifestada por parte del investigador, en razón
de haber analizado previamente los reportes y estadísticas a las que se tiene
acceso.
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 Objetivo General
Elaborar un Plan de Mantenimiento para el circuito de lubricación en bombas
horizontales utilizadas en el proceso de recuperación de crudo en la estación.
1.1.2 Objetivos Específicos
 Estudiar conceptos técnicos relacionados con el funcionamiento y
mantenimiento de circuitos de lubricación en bombas horizontales
utilizadas en el proceso de recuperación de crudo
 Estudiar la situación actual del funcionamiento y mantenimiento del
circuito de lubricación en las bombas horizontales de la estación en
estudio
 Plantear un Plan de mantenimiento para el sistema de bombeo de la
estación.
Se considera que la selección del tema de investigación dentro del campo
técnico mecánico dentro de un contexto relacionado íntimamente con el manejo
de petróleo, además de ser interesante y novedoso por el planteamiento de
realizarse en un campo de producción de petróleo y específicamente en el
Departamento de Mantenimiento de Producción.
5
Se puede decir que al existir la posibilidad de generar reflexión académica, o
debate teórico, y luego de presentar en la primera parte de la investigación, las
diferentes teorías o conceptos relacionados con el tema en estudio, este
trabajo se presenta con una justificación teórica.
De acuerdo a investigaciones previas acerca de la poca contribución teórica
que se ha aportado al tema, conlleva también a brindar un aporte importante
para solucionar lo que se considera un problema técnico que la Estación tiene
actualmente.
El abordamiento de este tema también proyecta el aporte investigativo en el
campo de lo técnico mecánico a futuro en el tiempo, pues la Empresa y la
Unidad operativa a cargo podrían considerar los resultados de la presente
investigación y mejorar o tomar como base las sugerencias planteadas.
Tratándose de implementar un Plan actualizado de mantenimiento del circuito
de lubricación en bombas horizontales utilizadas en el proceso de recuperación
de crudo, y en caso de ser aceptada la propuesta, tendría una aplicación
inmediata en beneficio de la planta, tomando en cuenta que se van a acortar
los períodos de mantenimiento del sistema en estudio, razón por la cual el
presente trabajo se presenta como una oportunidad para aplicar los
conocimientos adquiridos durante la carrera estudiantil y como tal es una
investigación con justificación práctica
Se realiza la formulación de la Hipótesis que es de “Al implementarse un plan
de mantenimiento se consigue una extensión en la vida útil de circuito de
lubricación en bombas horizontales”.

Al implementarse un plan de mantenimiento se precautelan los diferentes
elementos mecánicos y consecuentemente su desgaste.

Se plantea una alternativa actualizada para el mantenimiento del sistema

Se aumenta el tiempo de mantenimiento del sistema en estudio
6
El diseño de la investigación se lo realiza por el tipo de estudio Aplicado que el
presente estudio reúne los requisitos metodológicos de la Investigación
Aplicada, en razón, de que se utilizarán conocimientos de Tecnología en
petróleos, a fin de aplicarse en el proceso de implementación de un plan de
mantenimiento y se enfocará dentro de una concepción cualitativa y
cuantitativa cuando se trate de analizar datos estadísticos.
El diseño de la investigación se lo realiza por el tipo de estudio Exploratorio con
la finalidad de tener una investigación más exacta del tema a estudiar y el
entendimiento del mismo, se utilizará un tipo de estudio exploratorio porque
pretende explorar el conocimiento sobre una realidad o fenómeno que no ha
sido suficientemente estudiado, o que no existe suficiente evidencia empírica y
teórica (Vejarano G, 2009).
Los métodos de investigación se lo realiza por el Método Análisis-Síntesis que
consiste en la extracción de las partes de un todo, con el objeto de estudiarlas
y examinarlas por separado, para ver la relación entre las mismas.
Por ello el análisis es un método de investigación que nos permitirá separar
algunas de las partes del todo para someterlas a estudio independiente. En
este caso posibilitará estudiar el funcionamiento de un sistema de bombeo, sus
particularidades propias y su relación con las demás partes electromecánicas y
su influencia en todo el sistema.
Una vez que se identifique y analice cada una de las partes, a lo largo del
presente trabajo, será posible llegar a un conocimiento integral y sintetizado del
significado del problema detectado.
Los métodos de investigación también se lo realiza por el Método Inductivo en
el presente trabajo se lo utilizará, considerando que es “El que partiendo de las
observaciones de los fenómenos o hechos, elabora los principios que rigen o
deben regir un sistema” (Cabanellas G,1976).
7
Los métodos de investigación también se lo realiza por el Método Deductivo
que es “Es el método fundado en los principios admitidos generalmente como
ciertos o establecidos previamente cual verdaderos, ya por su evidencia, ya por
la demostración lógica.” ( Ibidem).
En cuanto a los instrumentos de apoyo para nuestra investigación
emplearemos: La observación de campo y la entrevista a profundidad
La observación de campo se efectuará con visitas u observaciones directas
dentro de las instalaciones de la Empresa, donde se recopilará información en
la medida en que exista la autorización correspondiente y las circunstancias lo
permitan, es decir, obtener información de conversaciones informales,
testimonios grabados, documentos fotográficos, etc.
Este instrumento de entrevistas a profundidad consistirá en la elaboración de
preguntas dirigidas tanto a personal involucrados con la investigación que
laboren en la Empresa, así como a expertos en el tema.
Una vez que se ha seleccionado la entrevista y la observación de campo como
instrumentos de medición confiables y validos, se procede a obtener
información de los sujetos de estudio, conociendo de esta manera, sus
opiniones, actitudes y sugerencias respecto al tema, además de observaciones
de interés que conllevan a esclarecer el planteamiento de soluciones desde
una óptica diferente.
La tabulación de los resultados obtenidos se la realizará utilizando el programa
de Excel y si es el caso se procederá a utilizar programas informáticos
estadísticos aplicables a este tipo de investigaciones.
Luego de organizar las mediciones obtenidas, se analizará la información
respectiva, se realizara la trascripción de los aspectos más relevantes de las
entrevistas realizadas a las autoridades y expertos, complementada con las
observaciones de campo y se complementaran estos informes con la
realización de cuadros y gráficos respectivos.
8
MARCO TEÓRICO
9
2. MARCO TEÓRICO
2.1 ANTECEDENTES
2.1.1 El petróleo y su proceso de extracción
El petróleo se extrae mediante la perforación de un pozo del yacimiento. Si la
presión de los fluidos es suficiente, forzará la salida natural del petróleo a
superficie a través del pozo que luego se conecta mediante una red de
oleoductos hacia su tratamiento primario, donde se deshidrata y estabiliza
eliminando el agua dejando dentro de los parámetros de transporte es decir
hasta el 1 % de agua.
En la actualidad un 85% de la producción mundial de crudo se extrae por
métodos de Recuperación Primaria y Secundaria, con un aproximado de 35%
de recobro del petróleo existente en el yacimiento. Cuando la energía del
yacimiento no es suficiente para impulsar al fluido a superficie empleamos los
sistemas de producción artificial (Bombeo Electrosumergible , Bombeo
Neumático , Bombeo Hidráulico , Bombeo Mecánico , Bombeo de Tornillo ,
Bombeo por Gas Lift y cuando la presión de yacimiento es demasiado baja , se
interviene en el yacimiento para reenergizarlo , empleando métodos de
Recuperación Secundaria (EOR -Enhanced Oíl Recovery - Método de
Recuperación Secundaria, 2008) y Recuperación Terciaria.
El petróleo una vez extraído desde el subsuelo, es trasladado hasta tanques
de almacenamiento donde se recibe el petróleo bombeado desde los campos
petrolíferos, dejándolo reposar con la finalidad de permitir una última
separación por decantación del agua por diferencia de densidades (Separación
Gravitacional) luego de lo cual se almacena, se afora y se bombea hacia los
terminales y refinerías, con la finalidad de ser refinado y/o exportado.
10
2.1.2 Inyección de agua
El agua de formación producto del proceso físico antes mencionado, luego de
una separación de sólidos en suspensión, es almacenada en tanques
adecuados para el efecto, para después mediante un sistema de bombeo ser
reutilizada y reinyectada son para su eliminación o para utilizarle en el sistema
de recuperación secundaria a través de pozos perforados y completados para
este objetivo, con la finalidad de ejercer una presión en el yacimiento del
depósito de petróleo que ha perdido su energía y de esta manera obtener más
crudo del yacimiento aumentando el factor de recobro.
Para que todas las operaciones que conlleva este proceso se lo realice de
manera
óptima
es
necesario
contar con
un
sistema de
equipos
interconectados técnicamente tales como; bombas, tuberías, válvulas de varios
tipos , generadores, compresores, líneas conductoras de aire comprimido,
sistema de agua dulce, sistema de bombeo de agua de formación al subsuelo,
sistema de recirculación del fluido ,etc., contando con sistemas de alarmas e
indicadores para manejar de mejor manera las variables tales como niveles de
fluido , presiones o temperatura.
Para que el procedimiento de inyección de agua de formación al subsuelo
alcance los resultados esperados es necesario emplear un sistema de líneas y
válvulas que conducen el agua impulsadas con presiones elevadas utilizando
inicialmente bombas “boosters”, para luego conectarse a bombas horizontales
(Rotodinámicas ) las cuales permiten inyectar el agua por medio de un cabezal
del pozo inyector, hasta llegar a la formación para reenergizarla y de esta
manera presionar al fluido de la formación hasta el pozo y de esta a la
superficie.
11
Figura 1. Métodos de recuperación secundaria y mejorada.
(Monografías, 2012)
2.2 COMPAÑÍA XYZ
La compañía XYZ. , es una empresa operadora de hidrocarburos, que
actualmente desarrolla sus actividades petroleras en el bloque 66 , provincia
de Orellana, República del Ecuador. Desde el año 2000, La compañía XYZ.
realiza una labor importante en el campo de la exploración y explotación de
petróleo en el campo CEPHY – 18 – SW – 2A , en la Amazonía del Ecuador,
aplicando
procedimientos
y
tecnologías
aceptadas
para
prevenir
la
contaminación y actuar con responsabilidad social en sus operaciones. Según
(Grantmining ,2010)
Cuenta con certificación ISO 9001:2008, y la nueva meta alcanzada a finales
del 2011, es la Certificación por la implementación de un Sistema Integrado,
acoplando al Sistema de Calidad, los sistemas de Seguridad Industrial y Salud
Ocupacional (OHSAS-18001), y de Medio Ambiente (ISO-14001)
De acuerdo a la información difundida en su portal Web, la compañía XYZ.
señala que consientes de la responsabilidad social y ambiental que involucran
sus actividades hidrocarburíferas en las áreas en la que se realiza la
explotación de crudo, se preocupan por prevenir la contaminación ambiental en
todas sus operaciones aplicando procedimientos y tecnologías aceptadas.
12
El presente trabajo investigativo se realizara en el espacio de la Provincia de
Orellana, Cantón Arajuno, en el bloque 66, a 120 Km al sur de la ciudad
Francisco de Orellana, asignados a la compañía petrolera XYZ. , dentro del
departamento de Mantenimiento.
Respecto al bloque 66 , entre los procesos principales del área de operaciones
se destacan la explotación, separación, almacenamiento, transporte y entrega
del crudo.
Figura 2. Mapa de bloques petroleros, incluye bloques en licitación.
(Secretaria de Hidrocarburos , 2012)
El bloque 66 de la compañía XYZ. , está delimitado al norte por el bloque 61
administrado por EP- Petroecuador, al sur, este y oeste delimitado por el
bloque 17 administrado por Petroriental Nanthu-Hormiguero Bloque 66.
13
Figura 3. Grafico del Bloque.
(Secretaria de Hidrocarburos , 2012)
2.2.1 Historia del bloque 66
Conforme la nueva disposición legal, los contratos petroleros existentes en el
Ecuador debían migrar hacia el nuevo modelo de prestación de servicios, a
más tardar hasta el 23 de Noviembre de 2010 y el 23 de enero de 2011.
Figura 4. Contratos suscritos
(Secretaria de Hidrocarburos , 2012 )
14
2.3 BOMBAS
Una bomba es básicamente, un mecanismo construido para trasportar o mover
líquidos de un lugar a otro. Como lo señalan (Yañez y Cevallos,1983) “Son
aparatos destinados a desplazar fluidos”. De acuerdo a estos expertos su
manera de actuar se basa en que la forma más económica de transportar
fluidos es mediante tuberías, intercaladas en tuberías le proporcionan energía
para su desplazamiento aspirando por un lado e impulsando por el otro.
Un equipo de bombeo recibe energía mecánica que puede proceder de un
motor eléctrico, térmico etc., y lo convierte en energía que un fluido adquiere en
forma de presión, de posición o de velocidad. Como lo señalan
(Viejo, Z.
Álvarez Fernández, J, 2000). “Un ejemplo de bombas que adicionan energía
seria una bomba en un oleoducto, en donde las cotas de altura, así como los
diámetros de tuberías y consecuentemente las velocidades fuesen iguales, en
tanto que la presión es incrementada para poder vencer las pérdidas de fricción
que tuviese en la conducción”.
Existen varios fabricantes y clases de bombas, la clave para una selección
apropiada, radica esencialmente en el conocimiento del proceso para el cual se
requiere (volúmenes a transferir, bombeo de sustancias corrosivas, altas
presiones, altas temperaturas, altas viscosidades, contenido de sólidos del
fluido, etc.
Siempre que se traten temas como procesos químicos, y de cualquier
circulación de fluidos se está de alguna manera entrando en el tema de
bombas. Para que una bomba pueda ser accionada se requiere de un motor, el
mismo que consiste una máquina que cambia una forma de energía en
potencia (fuerza y movimiento), es así como la energía que lleva el combustible
entra al motor y se transforma en movimiento.
En el caso de un motor eléctrico está compuesto de imanes: un motor los usa
para crear movimiento, considerando la ley fundamental de todos los imanes
según (Alvarenga Maximo,1976) “los polos del mismo nombre se repelen y los
15
polos de nombre contrario, se atraen”. Los motores constan de dos unidades
básicas: el campo, que es el electroimán con su bobinado; y la armadura, que
es la estructura que soporta los conductores que cortan el campo magnético y
llevan la corriente excitatriz en el motor.
También funcionan motores diesel, basados en el sistema de turbo
alimentación especialmente en motores diesel de cuatro tiempos, lo cual
permite aumentar considerablemente la potencia del motor sin un gran
aumento en la presión máxima del cilindro y la temperatura del escape. Para el
tipo de trabajos en el proceso de recuperación de crudo, generalmente se
utilizan bombas horizontales multi-etapas, las mismas que se caracterizan por
disponer de gran capacidad y potencia en su trabajo.
2.3.1 Tipos de bombas
Antes de proceder a realizar un estudio detallado de lo que significa una bomba
horizontal multi-etapa, motivo del presente estudio, se presenta a continuación
conceptos y clasificación de tipos de bombas, para luego realizar una
descripción más detallada de la misma.
Según lo mencionan (Merle C. Potter y David C. Wiggert, 2002) existen muchos
tipos de bombas para utilizarse en diferentes aplicaciones; hay bombas que
funcionan para cambiar la posición de un cierto fluido. También las hay,
aquellas que adicionan energía de presión. Y, por último, existen bombas que
trabajan con presiones y alturas iguales que únicamente adicionan energía de
velocidad.
En la mayoría de las aplicaciones de energía conferida por la bomba es una
mezcla de las tres, y se comportan de acuerdo con las ecuaciones
fundamentales de la mecánica de fluidos. Las bombas se clasifican en tres
tipos principales según (Merle C. Potter y David C. Wiggert, 2002) :

De émbolo alternativo.
16

De émbolo rotativo.

Rotodinámicas.
Los dos primeros operan sobre el principio de desplazamiento positivo, es
decir, que bombean una determinada cantidad de fluido (sin tener en cuenta las
fugas independientemente de la altura de bombeo).
El tercer tipo debe su nombre a un elemento rotativo, llamado rodete, que
comunica velocidad al líquido y genera presión. La carcasa exterior, el eje y el
motor completan la unidad de bombeo. Entonces basados en los conceptos
anteriores es posible agrupar a las bombas, en dos categorías principales: a)
Las bombas de desplazamiento positivo y b) Las bombas Rotodinámicas
(Merle C. Potter y David C. Wiggert ,2002) en su obra: Mecánica de Fluidos.
Tabla 1. Comparación entre bombas de desplazamiento positivo y rotodinámicas.
Bombas de desplazamiento
Bombas Rotodinámicas
positivo
Flujo no permanente debido a la
Flujo permanente.
acción de la bomba.
No puede operar contra una válvula
Puede operar contra una válvula
cerrada: para o falla.
cerrada. La energía creada de esta
manera se convierte en calor.
Para una tarea determinada es más
Para una tarea determinada es más
grande que una bomba rotodinámica. pequeña que una bomba de
desplazamiento positivo.
No puede bombear fluidos que
Puede bombear mezclas de sólidos y
contengan sólidos.
líquidos, como por ejemplo aguas
residuales.
(Laboratorios de hidráulica , 2012)
17
2.3.1.1 Bombas de desplazamiento positivo
Estas bombas funcionan como el resultado de cambios volumétricos en la
bomba. Los ejemplos más comunes de este tipo de bomba son las bombas de
pistón en las cuales el pistón desplaza un volumen dado de fluido con cada
golpe. En la actualidad estas bombas son poco utilizadas por las desventajas
que presentan frente a las bombas rotodinámicas.
2.3.1.2 Bombas Rotodinámicas
Son las Bombas que constan de un elemento rotor o rodete, se utilizan en riego
y transporte de líquidos a alta presión, se clasifican atendiendo a los siguientes
criterios.
Figura 5. Bombas rotodinámicas
(Viejo Z , 2000)
Los factores más importantes que permiten escoger un sistema de bombeo
adecuado son: presión última, presión de proceso, presión de bombeo, tipo de
gases a bombear (la eficiencia de cada bomba varía según el tipo de gas).
2.4 BOMBAS CENTRÍFUGAS
Según lo mencionan (Yáñez y Cevallos,1983) “Una bomba centrífuga consiste
esencialmente de un elemento rotario o rodete impulsor, encerrado dentro de
un caja, cárter o carcasa.”. Las bombas centrífugas son el tipo más común de
18
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. De acuerdo a Karrassik y Carter (1989:12) despojada de
todos los refinamientos, puede tener las siguientes partes principales:
-
Un elemento giratorio incluyendo un impulsor y una flecha.
-
Un elemento estacionario compuesto por una cubierta estopero y
chumaceras.
Figura 6. Bombas centrífugas
(Laboratorios de hidráulica, 2012)
2.4.1 Principios de funcionamiento
Se llaman bombas centrífugas debido a que según (Laboratorios de hidráulica
,2012) “la cabeza de presión es generada por acción centrífuga. El rodete o
rotor está formado por una serie de aspas curvas ubicadas en ambos lados de
los platos. El rodete gira dentro de la voluta como se muestra en la Figura 6. El
flujo entra a la bomba a través del centro u ojo del rodete y el fluido gana
energía a medida que las paletas del rodete lo transportan hacia afuera en
dirección radial. La voluta generalmente tiene forma de caracol para generar un
incremento gradual en el área de flujo de tal manera que la energía cinética a la
salida del rodete se convierte en cabeza de presión a la salida”.
19
2.4.2 Clasificación general de las Bombas Centrífugas
a) Desde el punto de vista del flujo impulsor.
Además de clasificarse en términos de conversión de energía se dividen en
otras dos categorías muchas de las cuales se refieren al impulsor. Por lo tanto
las bombas centrífugas pueden tener los impulsores de flujo: axial, abierto,
semi-cerrado, cerrado; radial y mixto.
Axial.
Este tipo de bombas, son generalmente de un solo paso, aunque
puedan tener varios. Algunas tienen solamente dos o cuatro palas, ya que
tienen conductos grandes que permiten trabajar con agua aunque contengan
sólidos y sin producir atascos. Se ubican suspendidas sobre el pozo de succión
con la campana de succión y el rodete sumergidos. Suministran descargas
relativamente grandes con cargas bajas.
Radial. Se la conoce como bomba centrifuga y es la bomba más usada hoy en
día destacándose las bombas de flujo radial que tienen una envolvente
helicoidal, denominada voluta, que guía el flujo desde el impulsor hasta el tubo
de descarga altas (según lo mencionan Potter, David C. Wiggert, 2002). El
incremento de la sección transversal a lo largo de la envolvente tiende a
mantener constante la velocidad en su interior. Estas bombas suministran
descargas relativamente bajas con una alta carga hidrostática.
Mixto. Estas bombas realizan actividades que se encuentran entre el alcance
de las bombas centrífugas y el de las de flujo axial; por consiguiente, el flujo es
en parte radial y en parte axial según lo mencionan (Potter,David C. Wiggert,
2002). Hay que tomar algunas precauciones al diseñar el pozo de succión y en
la ubicación del rodete con respecto al nivel del agua para evitar problemas de
cavitación con las bombas de flujo axial y de flujo mixto. Suministran cargas y
descargas suministradas por bombas de flujo radial y de flujo axial.
b) Desde el punto de vista del suministro del líquido de los impulsores.
- Impulsores: doble succión, simple succión.
20
- Unicelulares, son las bombas que tienen un único impulsor.
- Multicelulares, tienen dos o más impulsores dispuestos de forma que la
salida de uno de ellos va a la entrada siguiente.
c) Con respecto al tipo de carcasa
- Carcasa: de voluta ; de doble voluta axial o radial ; tipo turbina.
d) Con respecto al eje de rotación
- Bombas verticales y horizontales.
Verticales. Son las que tienen eje de giro en posición vertical. Estas trabajan
rodeadas por el líquido a bombear, debido a que, casi siempre, tienen el motor
a un nivel superior al de la bomba. Al elevar el motor responde a la necesidad
de protegerlo de una posible inundación o para hacerlo más accesible si, en
este caso si la bomba trabaja en un pozo. El eje alargado puede ser rígido o
flexible por medio de juntas universales, lo que simplifica el siempre difícil
problema del alineamiento.
La ventaja de las bombas verticales, es que requieren muy poco espacio
horizontal que las hace insustituibles en barcos, pozos, etc; sin embargo se
necesita un espacio vertical superior suficiente para permitir su cómodo
montaje y desmontaje.
Horizontales. Como ventajas específicas se puede decir que las bombas
horizontales, (excepto para grandes tamaños), son de construcción más barata
que las verticales y, especialmente, su mantenimiento y conservación es
mucho más sencillo y económico; el desmontaje de la bomba se suele hacer
sin necesidad de mover el motor y al igual que en las de cámara partida, sin
tocar siquiera las conexiones de aspiración e impulsión. La disposición del eje
de giro horizontal presupone que la bomba y el motor se hallan a la misma
altura; éste tipo de bombas se utiliza para funcionamiento en seco, exterior al
líquido bombeado que llega a la bomba por medio de una tubería de aspiración
según lo mencionan ( Yáñez y Cevallos, 1983).
21
e) Con respecto al número de etapas
- Bombas de una etapa; de etapas múltiples según lo mencionan (Yáñez y
Cevallos,1983 ).
2.5 APLICACIONES DE LAS BOMBAS CENTRÍFUGAS
Según lo mencionan (Quiminet , 2008) “las bombas centrifugas son las más
usadas en las industrias.
Se utilizan para desplazar líquidos dentro de un
sistema de tuberías accionadas principalmente por motores eléctricos y de
combustión interna. Estas bombas crean un flujo utilizando la energía cinética
de un rodete giratorio para generar el movimiento del fluido. La eficacia de una
bomba depende del rendimiento de este rodete”.
Las aplicaciones de las bombas centrifugas tienen un rango amplio y satisfacen
al sector industrial en servicios en plantas de fuerza, alimentación de agua
tratada, con bombas para condensado. Otro servicio puede ser el sistema de
refrigeración del proceso y equipos auxiliares.
Además se utilizan en la industria del papel, textil y caucho, la industria
alimenticia; Otros servicios que utilizan en gran cantidad bombas centrífugas
son: agua potable, desagües, de regadío, vacio.
En la Industria de Petróleo y Petroquímica se presentan como bombas
sumergidas como unidades compactas, motor y bomba totalmente selladas,
verticales de etapas múltiples, su finalidad es de refinar o activar los pozos
petroleros, se han utilizado en otros servicios como pozos profundos de agua.
Según (Merle C. Potter y David C. Wiggert, 2002) , también en el sistema del
oleoducto se utilizan bombas horizontales de etapas múltiples tipo voluta y
bombas verticales en línea.
En la industria petrolera se utilizan las llamadas bombas centrífugas desde la
sencilla de una etapa horizontal hasta la de alta presión tipo barril y verticales
de alta temperatura, en algunos casos revestidas con plomo o cerámica para
resistir líquidos corrosivos. En la presente investigación se hará referencia a la
bomba “Centrilift “modelo
de BAKER HUGHES, es decir, una bomba
centrífuga multi-etapa de bombeo de superficie horizontal.
22
Figura 7. Bomba horizontal centrilift
(Baker H , 2012)
2.6 BOMBAS BOOSTER
Este elemento es muy importante en las Hpump , ya que es la bomba aquella
que nos permite incrementar la presión del fluido en este caso el agua
proveniente del tanque de almacenamiento para poder hacer trabajar a las
Hpump , es decir debe recibir un PIP (pump intake pressure) “Presión de
entrada de la bomba” esta resulta ser la presión de entrada necesaria para
alimentar apropiadamente a la bomba y prevenir la interferencia de gas o
cavitación , de tal manera que las bombas Booster funcionan primero para que
después sean encendidas las Hpump en cualquier operación , estas pueden
ser de marca Teco Westinghouse y en el campo CEPHY inyectaba el agua de
formación con una presión sobre los 200 PSI aproximadamente .
Figura 8. Bombas Booster
(Raúl P, 2012)
23
2.7 CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE BOMBAS
Para poder comprender el funcionamiento de las bombas centrifugas hay que
conocer conceptos básicos sobre mecánica de fluidos como:
Gravedad Específica (GE)
Es el peso de una sustancia comparada con la del agua .- Comparando un litro
de agua y un litro de crudo , como el crudo pesa solo el 85 % de lo que pesa el
agua ,entonces deduciremos que la gravedad especifica del crudo es 0.85 ya
que del agua es 1.
Viscosidad
Expresa la facilidad que tiene un fluido para fluir o es la resistencia al flujo
debido a la fricción interna, la viscosidad es muy sensible a la temperatura
siendo sus unidades el centipoise y centistokes .La viscosidad afecta a la
presión, cabeza de succión positiva neta requerida, flujo, potencia y eficiencia.
Presión (PSI)
La presión es la fuerza ejercida en la unidad de superficie por un liquido , según
el principio de pascal “si se aplica presión a la superficie de un fluido, está
presión se transmite en todas las direcciones” , la presión en el fondo de un
recipiente depende de la gravedad específica y la altura del fluido , por ejemplo
en un tanque de 10 pies de altura lleno de crudo tiene más presión en el fondo
que uno de 5 pies.
Ecuación # 1 Relación entre Presión y Cabeza
[2.1]
[2.2]
24
Donde:
P = Presión, en PSI.
H = Altura del líquido, en pies.
G.E. = Gravedad específica del líquido
Cabeza (Pies)
Para diseñar como también operar una bomba no se habla de presión sino de
cabeza.- la cabeza es simplemente la altura del líquido bombeado que genera
una presión y la cabeza se encuentra en pies y la presión en PSI.
Siendo que la cabeza depende de la gravedad especifica, es decir no es lo
mismo una cabeza de 15 pies para el crudo que una cabeza de 15 pies para el
agua (siendo que la gravedad especifica del crudo es menor, también la
presión en el fondo es menor).
Presión de Entrada (PI)
Es la presión que es medida a la entrada de la bomba en psig (presión
manométrica), esta presión influye en la selección del intake de la bomba y
sello.
Presión de Descarga (Pd)
Es la presión que es medida a la salida o descarga de la bomba igualmente en
psig , esta presión influye en la selección del housing (La cubierta que
almacena las etapas de la bomba) siendo su material de acero de carbón y
9Cr1Mo.
Presión de Vapor
Es la presión a la cual se libera vapor del liquido.- Como la gasolina tiene más
presión de vapor, por lo cual se evapora más rápido entonces concluiremos
25
diciendo entre más presión de vapor tenga un liquido más fácil se evaporara.
Relacionando en las bombas la presión absoluta en el intake de la bomba debe
ser mayor que la presión de vapor del líquido para evitar que no se evapore.
Dado el caso que la presión absoluta es menor que la presión de vapor del
líquido se presenta la cavitación es decir la formación de burbujas en el
impulsor de la bomba , haciendo que falle mecánicamente el impulsor ,
disminuya su caudal y pierda su eficiencia.
Cabeza de succión positiva neta (NPSH)
Esta es la presión que empuja el liquido hacia la boquilla de succión de la
bomba, del ingles Net Positive Suction Head , para que opera correctamente
debe recibir una mínima presión o cabeza a la entrada , se la expresa en pies.
El NPSH es la diferencia entre la cabeza en el intake de la bomba y la presión
de vapor del líquido (transformada a cabeza).
Ecuación # 2 Cabeza de succión positiva neta
[2.3]
Donde:
NPSH = Cabeza de succión neta positiva , en Pies.
Hentrada = Cabeza en la entrada de la bomba , en Pies.
Hvapor = Presión de vapor convertida a cabeza , en Pies.
Según (Carnicer C.Mainar, 2004) hay que saber
“distinguir entre NPSH
disponible o necesario y NPSH requerido”.
El NPSH disponible depende del tipo de instalación elegido para la bomba y
es independiente del tipo de bomba , por lo tanto este es calculable.
26
El NPSH requerido es un dato de cada bomba , es variable según el modelo
de la bomba como tamaño como condiciones de servicio , es el que nos da
específicamente el fabricante y se lo determina a través de pruebas , ensayos
etc.
Caudal
Es el volumen de liquido que es suministrado por la bomba por unidad de
tiempo siendo las unidades empleadas (litro por minuto) l/min , (litros por
segundo) l/s y galones por minuto (GPM).
Eficiencia de la bomba (eff)
La potencia entregada por el motor no es totalmente utilizada por la bomba
debido a que existe desgaste, fugas, perdidas por fricción en los rodamientos
etc. Entonces la eficiencia es la fuerza hidráulica dividida por la potencia al
freno y se la expresa en porcentaje.
Ecuación # 3 Eficiencia
[2.4]
Potencia requerida (BHP)
Es la potencia en el eje de la bomba y equivale a la potencia hidráulica mas la
potencia consumida en compensar las distintas perdidas que se ocasionan en
la bomba. Se la conoce también como la potencia mínima suministrada que
debe tener el motor que está moviendo a la bomba y la llaman también
potencia de freno.
Ecuación # 4 Potencia Requerida
[2.5]
27
Donde :
BHP = Potencia requerida en bhp
Caudal = en GPM
Cabeza = Cabeza de salida en Pies
Leyes de Afinidad
Las leyes de afinidad se la conoce como la relación de diferentes velocidades
de giro de la bomba con el caudal (Q) , la cabeza (H) y la Potencia de Freno
(BHP) , cuyas relaciones se mencionaran a continuación :
El caudal que eleva una bomba , aumenta o disminuye proporcionalmente al
aumento o disminución de la velocidad (n) o el caudal es directamente
proporcional al cambio de velocidad.
Ecuación # 5 Leyes de Afinidad
[2.6]
La cabeza o altura manométrica es proporcional al cuadrado del cambio de
velocidad.
[2.7]
La potencia de freno o potencia absorbida es proporcional al cubo del cambio
de velocidad
[2.8]
El NPSH es proporcional al cuadrado de la variación de velocidad.
[2.9]
28
Cavitación
En la bomba puede darse el fenómeno de la cavitación de succión ocurre
cuando la succión de la bomba se encuentra en condiciones de baja presión /
alto vacío es decir que hace que el liquido se transforme a la entrada del
impulsor en vapor. Este vapor es transportado hasta la zona de descarga de la
bomba donde el vacío desaparece y el vapor del líquido es nuevamente
comprimido debido a la presión de descarga. Entonces se produce en ese
momento unas violentas implosiones sobre la superficie del impulsor . En
general la cavitación nos indica un NPSH disponible insuficiente. Según
(Carnicer C.Mainar, 2004).-Los indicadores de estas violentas implosiones son
el ruido y la vibración en la bomba . Esto puede ser
producido debido al
colapso de las burbujas de vapor cuando alcanzan el lado de alta presión del
impulsor. “Este ruido y vibración pueden causar daños al impulsor y otras fallas
por fatiga dentro de la bomba. Un indicador común de la cavitación es el sonido
de grava pasando a través de la bomba” ( Baker H.HPump Presentation, 2012).
Figura 9. Daño por cavitación
(Baker H , 2013)
Recirculación interna
Esta recirculación no es muy conocida, excepto por los diseñadores de las
bombas debido a que esta recirculación en la succión es prejuiciosa en las
29
bombas , según (Kenneth J,1978) “El flujo exacto con el cual ocurre la
recirculación en la succión depende del diseño del impulsor” , es decir cuánto
más sea la superficie del ojo del impulsor y más grande sea la superficie en la
succión del impulsor en relación con su tamaño total , mayor sería la capacidad
a la cual ocurriría la recirculación. Esto ocasionaría una cavitación intensa
acompañada por fuertes pulsaciones de presión y ruido, causando el daño del
material del impulsor.
Figura 10. Recirculación interna
(Kenneth J , 1978)
Contenido de sólidos
En las bombas cuando se inyecta fluidos como el agua, es importante conocer
el contenido de sólidos lo cual puede conducir al daño interno de la bomba por
fenómenos físicos como la Abrasión y Erosión es decir produce el desgaste
como el debido taponamiento de las etapas reduciendo el performance de la
bomba.
2.8 BOMBAS CENTRÍFUGAS MULTI-ETAPAS DE EJE HORIZONTAL
Dentro del tipo de bombas centrífugas se tienen las bombas centrifugas multietapas de eje horizontal, las que son el resultado de colocar varias bombas
30
centrífugas idénticas en serie. Aplicadas básicamente en instalaciones de
alimentación hídrica, de refrigeración, de calefacción, de riego, de lavado, en
sistemas para alimentación de calderas, extracción condensada, transporte de
líquidos por terrenos difíciles y en instalaciones anti-incendio, caracterizándose
por un trabajo con alta presión.
Figura 11. Bomba centrifuga de construcción para tratamiento de aguas
( Petroecuador , 2012)
Este tipo de bombas descarga líquidos con elevadas presiones, suficientes
para inyectar agua en pozos paralelos a los de extracción de crudo, y permitir
que el agua alcance a presionar la capa de petróleo hacia la superficie,
considerándose que se forma una diferencia de densidades de los líquidos.
Para bombear agua de pozos profundos se utiliza un montaje vertical.
Figura 12. Bomba de etapas múltiples
(Kenneth J , 1978
31
2.9 PARTES PRINCIPALES DE UNA BOMBA CENTRIFUGA MULTIETAPAS
Figura 13. Partes de las bombas HPump de alta presión
(Baker H , 2013)
Los componentes principales del sistema de la bomba centrífuga multi-etapa
son:
El motor impulsor, la cámara de empuje horizontal (HTC), la entrada de flujo y
la descarga, la bomba , la instrumentación, y los soportes montados sobre una
base común fabricada en acero como los otros elementos que son parte y
conforman a la bomba.
2.9.1 Motor de las Bombas HPump
El motor es el que convierte la energía eléctrica en el torque requerido para
accionar la bomba, también pueden usar las H-pump un motor a gas o diesel.
Los motores vienen en diferentes marcas como Siemens, Teco, Reliance y los
modelos son: WPII, TEFC , TEAAC , TEWAC .
32
El motor que se usa normalmente es de 2 polos 3600 RPM con rodamientos de
bola o manguitos en cada punta del eje. Esta no debe trabajar por encima de la
velocidad recomendada por el fabricante, debiendo seguir el manual de uso
siguiendo las instrucciones de lubricación. Verificar la hoja de especificaciones
del fabricante del motor para saber la frecuencia, velocidad, voltaje, amperaje,
y el factor de servicio.
Motor eléctrico TEFC (Totally Enclosed Fan Cooled)
Son motores construidos con estructura de hierro fundido pesado, soportes y
recinto conducto caja, que protege las partes eléctricas.
Este diseño se recomienda para lograr la máxima fiabilidad para aplicaciones
críticas en las condiciones ambientales severas.
Figura 14. Motor TEFC
(Baker H , 2012)
Motor eléctrico :WPII - Weather Protected, Type 2
Estos motores son ventilados por el aire externo que enfría los componentes
internos del motor de tal manera que el aire ingresa y por medio de la
disposición de canales de acceso proporciona al menos tres cambios bruscos
de dirección. La entrada de aire se encuentra a ambos lados de la carcasa y
está cubierto por un tamiz de número de malla 2. La salida de aire situada en
los extremos de la caja tiene dos salidas por extremo cubierto por las
persianas. En ocasiones, los niveles de ruido especificados será tan severa
que la carcasa estándar no será suficiente y se llena de ruido.
33
Figura 15. Motor WPII
(Baker H , 2012)
Motor eléctrico TEAAC - Totally Enclosed Air to Air Cooled
El motor es totalmente cerrado para evitar el libre intercambio de aire entre el
ambiente exterior y el interior de la caja. Este motor consta con ventiladores
internos es decir la circulación del aire interior a través de un intercambiador de
calor enfría este motor. Los motores son de alta velocidad y baja velocidad los
primeros son de un ventilador accionado separadamente se monta externo al
motor en el eje del motor para soplar el aire externo a través del intercambiador
de calor. En los motores de baja velocidad el ventilador externo está montado
en la parte posterior del intercambiador de calor y es accionado por un
pequeño motor separado .- Generalmente los voltajes que se ofrecen son de
220, 480, o 575 V o según lo especificado por el cliente.
Figura 16. Motor TEAAC
(Baker H , 2012)
34
2.9.2 Acople del motor (Coupling) de las HPump
El acople es el que transfiere el torque del motor al resto del sistema.- Mientras
está trabajando la bomba hay que asegurarse de tener la guarda protectora
instalada antes de arrancar el equipo. El acople es de acero flexible diseñada
para soportar la potencia y velocidad del motor. El acople Falk es el preferido
en las bombas Hpump por su eficiencia en la tolerancia de alineamiento de eje
y el costo de mantenimiento es bajo , lo cual este acople debe ser engrasado e
inspeccionado siguiendo las instrucciones del fabricante generalmente cada 3
meses como el mantenimiento que se va a realizar más adelante.
Figura 17. Motor coupling
(Raúl P, 2012)
Figura 18. Partes del coupling
(Baker H , 2013)
35
2.9.3 Cámara de Empuje Horizontal (HTC) de las HPump
La Cámara de Empuje Horizontal (HTC - Horizontal Thrust Chamber ) o
contenedor del aceite, es un dispositivo lubricado que sirve para tres objetivos:

Transmitir la potencia de rotación del motor a la bomba es decir transfiere
el torque.

Aislar el motor del empuje producido por la bomba es decir soportar la
carga axial.

Sellar el fluido bombeado del ambiente.
La cámara de empuje usa un montaje modular para acomodar varias alturas de
eje del motor. La HTC está comprendida de un alojamiento o contenedor, un
eje, portes, sellos de eje, y un sello de fluido de proceso mecánico. Existen 4
modelos de HTC con una diferente capacidad de carga:1.XE, 1.XT, 3.X, y 875.
Estos elementos están compuestos de carcasa, eje, rodamientos, sello del eje
y sello mecánico para fluido.
Cámara de empuje horizontal (HTC) . Modelos 1.XE / 1.XT
Las
cámara de empuje modelos 1.XE y 1.XT van instaladas sobre patas
atornilladas al pedestal. El modelo 1.XT utiliza sistema de enfriamiento de
aceite y un rodamiento de carga de mayor capacidad.
Figura 19. HTC Modelo 1.XE/1.XT
(Baker H , 2008)
36
Cámara de empuje (HTC) . Modelos 3.X y el Modelo 875
La cámara de empuje 3.X va instalada sobre un brida. El lado del motor va
atornillado aun pedestal vertical. Este modelo es superior a la 1.XT en la
capacidad de carga a mas la HTC tiene una bomba de aceite externamente
montado el cual proporciona el aceite presurizado con valores sobre los 18000
Lbs. véase en la Fig. 21, el sello mecánico previene el fluido en la entrada de la
HTC , el mismo que puede ser de tipo cartucho (fácil de usar y reemplazar).
Figura 20. HTC Modelo 3.X
(Baker H , 2008)
Figura 21. HTC Modelo 875
(Baker H , 2012)
37
2.9.3.1 Selección de la cámara HTC
Cada bomba es listada con el número de etapas y empuje por etapa, aplicando
una formula se puede calcular la carga que soportara la cámara de empuje:
Ejemplo: Asumiendo que a la velocidad de 3575 RPM y una carga generada
por la bomba HC7800 de 130 Lbs/ etapa, calcular la carga del HTC.
Thrust3500 : 130
rpm1: 3500
rpm2 : 3575
Ecuación # 6 Selección de Cámara HTC
Thrust3575 = Thrust3500 x (rpm2/rpm1)2
[3.0]
Thrust3575 = 130 x (3575/3500)2 = 135.6 lbs/stg
Asumiendo 20 etapas:
135.6 lbs/stage x 20 stg = 2712 lbs total thrust
Figura 22. Carga por tipo de HTC
(Baker H , 2013)
38
2.9.4 Sello mecánico para fluido de las HPump
Este sello mantiene el fluido a ser bombeado aislado del medio ambiente y se
lo instala normalmente en la cabeza de la HTC o en la cámara para sello, en
sus diferentes aplicaciones existen disponibles variedad de sellos y sistemas
de lavado, los parámetros como condiciones de operación y las propiedades
del fluido son las que intervienen en el tipo de sello que se debe escoger.
Estos sellos vienen montados en el eje de la HTC, los cuales tienen una cara
rotatoria y una cara estática, el mecanismo del sello es simple tiene un resorte
que le provee la fuerza de cierre necesaria para sellar, los sellos más utilizados
son los de John Crane con las siguientes especificaciones como se ve a
continuación.
Figura 23. Tipos de sellos
(Baker H , 2012)
Figura 24. Sello Estándar Tipo 2
(Baker H , 2013)
39
2.9.5 Admisión (intake) de las HPump
La admisión su función principal es de permitir la entrada del flujo a la bomba y
es un ensamble soldado que va atornillado a la bomba y a la HTC. Las diversas
aplicaciones de bombeo hacen que sus admisiones están disponibles de
diferentes tamaños y tipos de brida .En la dirección de la admisión puede ser
cambiada en el campo (con incrementos de 90°) de acuerdo al arreglo
disponible de las tuberías.
Figura 25. Intake
(Baker H , 2013)
2.9.6 Bomba de las HPump
Es una bomba centrífuga multi-etapas instalada horizontalmente que es
compuesta de varios difusores como impulsores según el diseño de la bomba.
Para lo cual se deberá seguir una serie de pasos para su instalación como la
correcta alineación bomba-motor eléctrico siguiendo un plan. Estas bombas
tienen el mismo número de impulsores giratorios como de difusores
estacionarios. La cabeza de la bomba va atornillada a la descarga y la base
atornillada a la admisión.
40
Figura 26. Foto del impulsor de la bomba HC 12500
(Raúl P , 2013)
Figura 27. Foto de una etapa completa de la bomba HC 12500
(Raúl P , 2013)

Podemos detallar que cada componente de la bomba se somete a un
procedimiento riguroso de calidad antes del montaje y se pone a prueba
para documentar el rendimiento.

Las piezas tienen diseños patentados de abrasión resistentes, la cual
extiende la vida en condiciones abrasivas.

Con condiciones corrosivas todas las superficies exteriores de las
bombas pueden ser protegidas con revestimientos especiales o el
sistema completo puede ser construido a partir de aleaciones resistentes
a la corrosión.

Es la misma bomba centrifuga multi-etapas usada en las aplicaciones de
bombas electro-sumergibles.
41

Este convierte la energía que genera la rotación del eje en fuerzas
centrifugas por medio de las etapas para aumentar la presión del fluido.
Figura 28. Características de las bombas
(Baker H , 2012)
Estas etapas tienen soportes AR que son compuestos de Carburo de tungsteno
sobre Carburo de tungsteno que son resistentes a la abrasión y son patentados
por Centrilift , estos soportes son usados en bombas SSD y SXD y absorben el
empuje axial y radial.
Figura 29. Soportes resistentes a la abrasión
(Baker H , 2012)
42
Estos soportes o mangos incrementan el tiempo de vida, dando un 10% del
rango extendido por daño debido al downthrust como se verá a continuación.
Figura 30. Rango extendido por soporte AR.
(Baker H , 2012)
Funcionamiento de las bombas
Una etapa consiste en un impulsor mas el difusor, estas bombas son
ensambladas por el apilamiento de etapas en un eje dentro del housing y
operan en un rango específico de presión y caudal, pero fuera de éste rango
puede ocasionar daño en las etapas de la bomba por empuje ascendente o
descendente como es el Upthrust (empuje dirigido hacia la descarga , la bomba
opera demasiado al lado derecho de la curva) y Downthrust (empuje dirigido
hacia el intake , la bomba opera demasiado al lado izquierdo de la curva y la
transmite a la HTC ), dándonos como resultado una disminución en la vida útil
de los equipos. Trabajando dentro del rango establecido mejorara la eficiencia
y se reduce el consumo de la potencia. En el intake la presión mínima
requerida varía de acuerdo al modelo de bomba.
43
Figura 31. Operación de la bomba
(Baker H , 2012)
Figura 32. Daños en las etapas
(Baker H , 2012)
2.9.7 Discharge o Descarga de las HPump
Este ensamble soldado de descarga va atornillado a la cabeza de la bomba, el
cual nos permite llevar el fluido de alta presión de la bomba a la línea de flujo,
existen diferentes tamaños y tipos de brida de acuerdo al tipo de la línea de
44
flujo. Esta descarga tiene una brida rotatoria para facilitar los trabajos de
conexión.
Figura 33. Descarga
(Baker H , 2012)
2.9.8 Skid o Patín de acero de las HPump
El skid es un patín de acero y provee la plataforma para poder montar todos los
componentes estos son opcionales de acero al carbono o inoxidable.
El sistema completo es alineado con láser en la fábrica antes de ser
embarcado, la rigidez del patín que es de acero puro minimiza la desalineación
durante el transporte, instalación, como también minimiza los choques como la
vibración normal durante la operación.
La bomba es soportada por una sección longitudinal atornillada a una cuna en
forma de “V” , mediante el sistema de soporte de bomba BHI , el cual permite el
desplazamiento horizontal y vertical para efectos de la alineación de la bomba y
una serie de grapas la aseguran a la cuna. Existen diferentes modelos de skid
como las siguientes series :
45
 La serie 1000 que son de tipo trineo patines que pueden ser fabricados en
longitudes personalizadas de acuerdo a la preferencia del cliente.
 La serie 3000 que son también de tipo patines están disponibles en forma de
prácticos 4 pies de incrementos, con el objetivo de extender al skid de la
bomba con mayor número de etapas.
Figura 34. Tipos de Skid
(Baker H , 2012)
2.10 CONTROLADORES DE LAS H-PUMP
Los controladores pueden usualmente hacer un interfaz con sistema de
monitoreo y existen tres tipos básicos de controladores:
 Panel de control o a través de la línea de arranque (velocidad fija ,
arranque con voltaje completo)
 Arranque suave (velocidad fija, arranque con voltaje reducido).También durante el arranque de la bomba le limita que se vaya a
destruir una pieza. Este equipo nos ayuda para la protección de
sobrecarga o baja carga de electricidad.
46
 Variador de frecuencia (velocidad y voltaje variable).- Es un sistema
más completo que nos permite controlar la velocidad de un motor de
corriente alterna, al variar el voltaje y la frecuencia aplicada al motor de
la bomba. También es conocido como: AFD (Adjustable Frecuency
Drive, VFD (Variable Frecuency Drive, VSD (Variable Speed Drive).- Los
datos operativos de la bomba se pueden generar por medio del display
del variador y puede ser enviada a un PLC. Este aparato puede
maximizar la producción de los pozos.
El controlador de velocidad variable es un equipo muy flexible en los caudales
de producción permitiendo que se varié la velocidad entre 30 Hz y 90 Hz , el
mismo que nos ayudara a alargar la vida del equipo HPump dando un arranque
apropiado. A veces no es justificable el uso de un variador de frecuencia pero
se puede usar un arrancador y transformador todo depende de las operaciones
que se opere en el campo.
Figura 35. Variador de frecuencia
(Baker H , 2012)
Transformador
El
transformador
es
una
maquina
eléctrica
estática
de
inducción
electromagnética que nos permite aumentar o disminuir la tensión en un
47
circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia como en la
región Amazónica el fluido eléctrico se distribuye a un alto voltaje o intermedio
entonces nos ayuda en gran medida. Existen transformadores que están
compuestos por tres unidades monofásicas y una unidad de configuración
trifásica.
Figura 36. Transformador
(Raúl P, 2012)
2.11 SISTEMA DE LUBRICACIÓN
La Cámara de empuje Horizontal (HTC) es un sistema con aceite que lubrica
los dispositivos y sirve para tres propósitos. El primer propósito es trasmitir la
energía del motor a la bomba. El segundo propósito es aislar el motor del
empuje producido por la bomba. El tercer objetivo es sellar el líquido bombeado
desde el exterior.
Este sistema consta básicamente de una caja, un eje, cojinetes, juntas de eje, y
un sistema de cierre mecánico de fluidos. Según (Hpumps Centrilift 2008) , una
variedad de instrumentos se encargan de controlar las vibraciones del HTC, el
nivel del aceite de lubricación y la temperatura. Es por ello que este capítulo el
investigador se remitirá a estudiar en detalle de las condiciones actuales de
funcionamiento, en lo referente al sistema de lubricación y de los sensores de
los parámetros relacionados.
48
2.11.1 Temperatura del sistema
Antes de realizar una descripción de lo que significa la temperatura dentro del
funcionamiento de una bomba horizontal centrífuga multi-etapa, sería
conveniente revisar ciertos conceptos relacionados con calor.
El calor. Representa la cantidad de energía que un cuerpo transfiere a otro
como consecuencia de una diferencia de temperatura entre ambos. El tipo de
energía que se pone en juego en los fenómenos caloríficos se denomina
energía térmica. El calor tiene un carácter energético que lleva consigo la
posibilidad de transformarlo en trabajo mecánico, según (Enciclopedia Oceano,
1991)
“el calor es una forma de energía que procedía del trabajo mecánico
realizado por las máquinas”.
Aun cuando no sea posible determinar el contenido total de energía calorífica
de un cuerpo, puede medirse la cantidad que se toma o se cede al ponerlo en
contacto con otro a diferente temperatura. Esta cantidad de energía en tránsito
de los cuerpos de mayor temperatura a los de menor temperatura es
precisamente lo que se entiende en física por calor.
La ecuación calorimétrica. La experiencia pone de manifiesto que la cantidad
de calor tomada (o cedida) por un cuerpo es directamente proporcional a su
masa y al aumento (o disminución) de temperatura que experimenta. La
expresión matemática de esta relación es la ecuación calorimétrica.
Ecuación # 7 Ecuación calorimétrica
Q = c · m · (Tf - Ti)
[3.1]
Donde Q representa el calor cedido o absorbido, m la masa del cuerpo y Tf y Ti
las temperaturas final e inicial respectivamente. Q será positivo si la
temperatura final es mayor que la inicial (Tf > Ti) y negativo en el caso contrario
(Tf < Ti). La letra c
representa la constante de proporcionalidad
49
correspondiente y su valor es característico del tipo de sustancia que constituye
el cuerpo en cuestión. Dicha constante se denomina calor específico. Su
significado puede deducirse de la ecuación [3.1]. Si se despeja c, de ella
resulta:
[3.2]
El calor específico de una sustancia equivale, por tanto, a una cantidad de calor
por unidad de masa y de temperatura; o en otros términos, es el calor que debe
suministrarse a la unidad de masa de una sustancia dada para elevar su
temperatura un grado.
Unidades de calor. La ecuación calorimétrica [3.1] sirve para determinar
cantidades de calor si se conoce la masa del cuerpo, su calor específico y la
diferencia de temperatura, pero además permite definir la caloría como unidad
de calor. Si por convenio se toma el agua líquida como sustancia de referencia
asignando a su calor específico un valor unidad, la caloría resulta de hacer uno
el resto de las variables que intervienen en dicha ecuación.
Una caloría es la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado
centígrado (1 ºC) la temperatura de un gramo de agua. La elevación de un
grado centígrado a la que hace referencia la anterior definición ha de
producirse entre 14,5 y 15,5 ºC a la presión atmosférica.
Una vez identificado el calor como una forma de energía y no como un fluido
singular, la distinción entre unidades de calor y unidades de energía perdió
significado. Así, la unidad de calor en el SI coincide con la de energía y es el
joule (J), habiendo quedado la caloría reducida a una unidad práctica que se ha
mantenido por razones históricas, pero que va siendo progresivamente
desplazada por el joule.
Medida del calor. De acuerdo con el principio de conservación de la energía,
suponiendo que no existen pérdidas, cuando dos cuerpos a diferentes
temperaturas se ponen en contacto, el calor tomado por uno de ellos ha de ser
50
igual en cantidad al calor cedido por el otro. Para todo proceso de transferencia
calorífica que se realice entre dos cuerpos puede escribirse entonces la
ecuación:
Q1 = - Q2
[3.3]
En donde el signo - indica que en un cuerpo el calor se cede, mientras que en
el otro se toma. Recurriendo a la ecuación calorimétrica, la igualdad anterior
puede escribirse en la forma:
m1 · c1 · (Te - T1) = -m2 · c2 · (Te - T2)
[3.4]
Donde el subíndice 1 hace referencia al cuerpo frío y el subíndice 2 al caliente.
La temperatura Te en el equilibrio será superior a T1 e inferior a T2. La anterior
ecuación indica que si se conocen los valores del calor específico, midiendo
temperaturas y masas, es posible determinar cantidades de calor. El aparato
que se utiliza para ello se denomina calorímetro.
Un calorímetro ordinario consta de un recipiente de vidrio aislado térmicamente
del exterior por un material apropiado. Una tapa cierra el conjunto y dos
pequeños orificios realizados sobre ella dan paso al termómetro y al agitador,
los cuales se sumergen en un líquido llamado calorimétrico, que es
generalmente agua.
Conociendo el calor específico y la masa del agua utilizada, mediante la
ecuación calorimétrica se puede determinar la cantidad de calor cedida o
absorbida por el agua.
2.11.2 La temperatura y las bombas multi-etapa
Las bombas multi-etapa de alta presión, generalmente son bombas sujetas a
los más graves regímenes de trabajo, altas presiones y temperaturas, por lo
que es indispensable disponer de un diseño especial que soporte estas cargas.
Para garantizar aquello las bombas multi-etapa utilizan cojinetes, colocando
51
además el conjunto de impulsores en medio de los mismos.- En las bombas
horizontales con cojinetes en cada lado, generalmente se designan por su
colocación como cojinetes interior o exterior, siendo los primeros los que están
entre la cubierta y el acoplamiento.
Debido al trabajo efectuado por las bombas de este tipo se genera gran
cantidad de calor ya sea proveniente de los cojinetes o calor proveniente del
líquido que se está bombeando, por lo que para mantener la temperatura del
cojinete dentro de límites apropiados o neutralizar ese exceso de temperatura
es necesario usar algunos procedimientos, además de la aplicación de aire
forzado. Si los cojinetes tienen un sistema de lubricación forzada, el
enfriamiento generalmente se obtiene haciendo circular aceite enfriado con
agua en sistemas separados, esto es incorporando como parte de la caja una
chaqueta por la que se circula un líquido enfriador.
En el caso de la bomba “Hpumps Centrilift”, objeto de esta investigación, el
sistema de enfriamiento funciona con recirculación de aceite por lo que lo ideal
es que se conserve la temperatura original del aceite, más un incremento de
aproximado 8 ºC.
De acuerdo a las recomendaciones del fabricante para que el aceite de
enfriamiento se mantenga en condiciones normales de operación debe estar
bajo estos parámetros:
Presión: 10 psi
Caudal: 15 GPM
Carga Calorífica: BTU = 1,414876 HP
Para evitar un sobrecalentamiento que afecte la vida útil, por envejecimiento
del material de la bomba, así como la duración del aceite que se utiliza como
medio absorbente y estabilizador del calor, lo recomendable en estos casos es
utilizar la ventilación forzada, que proporciona un mayor potencial para generar
un intercambio de aire y la distribución del mismo dentro del sistema a través
de un diseño adecuado , como es el lubricador cooler.
52
2.11.3 Sistema de enfriamiento del aceite de la HTC
En la HTC 3.X se incorpora el sistema de enfriamiento por medio de un
ventilador por el cual circula el aceite caliente y puede ser enfriado hasta el
depósito separado de aceite que se encuentra encima del intercambiador de
calor , como vamos a ver más adelante el proceso de recorrido del lubricante.A continuación la tabla de accesorios para el enfriamiento del aceite.
Tabla 2. Sistema de Enfriamiento del Aceite de la HTC
COMPONENTE
FABRICANTE
Cambiador de
calor del aceite de
Lubricación de
HTC 1.XT , 3X
Thermal Transfer
INFORMACIÓN DEL
FABRICANTE
Dimensiones generales , Tuberia
detalles de Lubricación y manual
de IOM
Motor del
ventilador
Cambiador de
calor del aceite de
Lubricación de
HTC 1.XT , 3X ,
875
Baldor
Bomba del aceite
de Lubricación
HTC 1.XT
Haight
Manual de IOM
Leeson
Información Técnica de
funcionamiento y manual de IOM
Parker
Especificaciones y listas de partes
Parker
Especificaciones y Manual de IOM
Motor de la
bomba del aceite
de Lubricación
HTC 1.XT
Filtro del aceite
de Lubricación
1.XT HTC
Filtro Desecante
(Aire) de HTC
1.XE/1.XT
Información de funcionamiento
Sistema de Enfriamiento del aceite de Lubricación de la
HTC 1.XT
Sistema de Enfriamiento del aceite de Lubricación de la
HTC 3.X
Sistema de Enfriamiento del aceite de Lubricación de la
HTC 875
(Baker H , 2007)
53
A continuación las fotos del conjunto del sistema de enfriamiento del aceite
Figura 37. Grafico del Oil Cooler y sus partes
(Baker H , 2007)
54
Figura 38. Circuito de entrada y salida del aceite de la HTC
(Baker H , 2012)
2.12 DISPOSITIVOS DE CONTROL
Para que un equipo funcione adecuadamente, es necesario contar con
dispositivos o los instrumentos estándar como también existen los instrumentos
adicionales en las Hpump que se encarguen de registrar medidas de los
diferentes parámetros y aparte de enviar los resultados a tableros de control,
también se encarguen de suspender el funcionamiento del equipo si uno de los
parámetros está por debajo o sobrepasa las especificaciones a la que
previamente fue calibrado el dispositivo. Si los diferentes dispositivos funcionan
óptimamente será posible controlar el funcionamiento del equipo bajo
especificaciones técnicas preestablecidas, evitando de esta manera el riesgo
de que ya sea por falta o excesiva presión, baja o elevada temperatura, bajo o
alto caudal, etc., el sistema sufra desperfectos y hasta su destrucción. Es por
ello que en el presente estudio de la bomba centrífuga horizontal multi-etapa,
se van a revisar el funcionamiento de sensores de: temperatura, nivel de
lubricante, presión y vibración.
55
Tabla 3. Instrumentos Estándar
INSTRUMENTO
MODELO
Presión de
Admisión
Murphy 45 APE (Rango indicado
en el instrumento)
Presión de
Descarga
Murphy 45 APE (Rango indicado
en el instrumento)
Nivel de aceite
de la HTC
Depende del
modelo de la
HTC
Vibración de la
HTC
Murphy VS2
INSTRUCCIONES DE PUNTO DE
AJUSTE
Punto de ajuste bajo: Justamente
arriba del punto de cavitación de la
bomba.
Punto de ajuste alto: Máxima
presión
admisible del sello o de admisión,
la que sea menor.
Punto de ajuste bajo: Presión a
máximo flujo de la bomba.
Punto de ajuste alto: Presión a
mínimo flujo de la bomba.
Punto de ajuste bajo: Marca de
nivel bajo en la HTC o el visor.
Punto de ajuste alto: Marca de
nivel alto en la HTC o el visor.
Arrancar el equipo y verificar que
la vibración sea menor a 0.156
in/seg. Realice el punto de ajuste
de sensibilidad.
(Baker H , 2007)
2.12.1 Sensor de temperatura
Este es un sistema más avanzado que usan los sistemas que almacenan
aceite refrigerante y consiste en un dispositivo sensible a la temperatura, que
se expande o contrae, trasmitiendo señales eléctricas que son receptadas y
convertidas en señales digitales o en gráficos sobre un papel.
La ley de los metales intermedios dice que un tercer metal introducido entre
dos metales distintos de una unión de termopar no tendrá efecto siempre y
cuando las dos uniones estén a la misma temperatura. Esta ley es importante
en la construcción de uniones de termopares termopar del tipo K, que es el
más popular, según Redondo, J.M, (1992).
Termopar Tipo K (Cromo (Ni-Cr) / Aluminio (aleación de Ni-Al)): con una amplia
variedad de aplicaciones, está disponible en una variedad de sondas. Tienen
56
un rango de temperatura de −200 ºC a +1.200 ºC y una sensibilidad 41µV/°C
aprox. (Programa Saiotek, 2006).
La resistencia ajustable sirve para controlar manualmente el límite de
temperatura o umbral de disparo del sensor, es decir se puede ajustar la
sensibilidad del dispositivo, actuando sobre esta resistencia como el siguiente
elemento electrónico que vamos a describir a continuación.
3.X HTC Oil Temperature RTD
El RTD (resistance temperature device), este es un dispositivo adicional que es
resistente a la temperatura que se lo utiliza en las bombas HPS estas miden la
temperatura del aceite. Estas trabajan con la temperatura normal de operación
que aumenta a 50 ºC de la temperatura ambiente. El RTD debe ser cableado a
un sistema externo de monitoreo y la unidad debería mandar a apagarse, si la
temperatura de la cámara de empuje se incrementaría.
Las características de este medidor de temperatura o sensor térmico son:
 100Ω Platino, Rango: -58 a 752°F, 3 fases.
 Elemento único, 2.5” Prof. Sin transmisor/lector (a suministrarse con
arrancador/VFD). Ajuste el monitor a 210- 220°F.
Figura 39. Medidor de Temperatura de aceite RTD
(Raúl P, 2012)
57
2.12.2 Nivel de lubricante
Par medir el nivel de aceite existen dos procedimientos: de manera visual y de
manera automática. En el caso de observación visual consiste en un tubo
conectado al depósito de aceite y en el cual se observa el mismo nivel tanto en
el tubo transparente como en el recipiente de almacenamiento.
Figura 40. Chequeo visual del nivel de aceite
(Petroecuador , 2012)
En el caso de detección automática se trata de un elemento de control con
conexión eléctrica, que permite obtener una señal de alarma de bajo nivel del
lubricante dentro del depósito del sistema de enfriamiento que funciona
enviando una señal, que cuando se eleva la temperatura, la unidad se apagará
protegiendo de esta manera todo el equipo
En la industria del petróleo es muy generalizado el uso de interruptores de la
serie Murphy L971, que es un interruptor a prueba de explosiones y que se
basa en la detección del nivel de aceite bajo del depósito del cárter. A medida
que el nivel de aceite disminuye, un flotador en aceite desciende hasta en el
más bajo nivel conectarse a un interruptor interno que emite una señal para
parar el funcionamiento de la bomba.
58
El Murphy L971 tiene una conexión NPT de ½” y cuenta con una cubierta rígida
de aluminio duradero con un interruptor a prueba de explosión, y un flotador de
poliuretano SNAP SPDT, con un adaptador de montaje de aleación de cobre.
Figura 41. Sensor de nivel de aceite
(Raúl P, 2012)
Especificaciones:
Temperatura de funcionamiento: -15 a 275 ° F (-26.11 a 135 ° C).
Presión máxima de trabajo: 30 psi (206 kPa) [2.06 bar].
Switch Calificación: 4 A a 250 VAC.
Control de nivel de aceite
L971 Serie cárter Interruptor de Nivel
L-94071N
Material
 Caja Aluminio (a prueba de explosión).
 Adaptador de montaje: Latón.
 Flotadores: Rígida de poliuretano
 De acero inoxidable 304 (l971-C solamente).
 Juntas tóricas: Viton y Buna.
 Conexión de proceso: 1 / 2 NPT.
 Conducto de conexión: 1 / 2 NPT.
59
Precauciones
Según (Murphy, 2013) antes de comenzar la instalación de un producto Murphy
se debe considerar:
 Desconectar toda la alimentación eléctrica a la máquina.
 Asegurarse de que la máquina no puede operar durante la instalación.
 Seguir todas las advertencias de seguridad del fabricante de la máquina.
 Leer y seguir las instrucciones de instalación.
Figura 42. Flotador para nivel de aceite
(Baker H.C.HPump,2008)
2.12.3 Control de Presión
El Murphy 45 APE (Pressure Murphygage), envía la señal de parada al
controlador una vez que ha sensado el seteo mínimo o máximo de presión a
este dispositivo se lo conoce como manómetro. El monitoreo de la presión
debe ser en la toma y en la descarga tal como indica en la foto
Este sistema está diseñado para que se apague bajo ciertas condiciones como
a una válvula cerrada o a una tubería rota, si la presión de descarga se mueve
de los límites aceptables manda la señal a la unidad según los parámetros de
alarma: +- 10 % del rango de operación normal.
60
Figura 43. Manómetro Murphy 45 APE
(Raúl P, 2012)
2.12.4 Control de Vibración/Choque
Los interruptores Murphy VS2 de Choque y Vibración están disponibles en una
amplia variedad de modelos para aplicaciones en maquinaría ó equipo donde
el choque ó vibración sean excesivos y puedan dañar el equipo ó de otra
manera llegue a ser una amenaza para una operación segura. Un juego de
contactos es sostenido en una posición de enganche a través de un lazo
mecánico y un mecanismo magnético. Si el nivel de vibración ó choque
aumentan una masa inerte ejerce presión contra el brazo del gancho y empuja
del gancho magnético causando que el brazo del gancho opere los contactos.
La sensibilidad se obtiene ajustando la cantidad de intervalos de aire entre el
magneto y la placa del brazo de gancho.
Figura 44. Control de vibración Murphy VS2
(Raúl P, 2012)
61
Los interruptores de choque serie VS2 y VS94 son sensitivos al choque y
vibración en los tres planos de moción – arriba/abajo, al frente/atrás y de lado a
lado.
Al frente/atrás es el más sensitivo (El botón de restablecimiento está localizado
en la parte frontal de la unidad). Para una sensibilidad máxima monte la unidad
de manera que la parte frontal quede dentro de la dirección de rotación de la
máquina. Envía la señal de parada al controlador una vez que ha sensado el
seteo máximo de vibración, pero si la vibración se incrementaría por arriba de
los límites de la bomba se sebe apagar. El límite de vibración es de 0.156 IPS
(inch per second).- Debido a la mala instalación de las bridas incrementa las
fuerzas en la bomba lo cual incrementa vibraciones reduciendo el desempeño y
la vida útil del sistema. Existen varios modelos como son: VS2, VS2C, VS2EX,
VS2EXR, VS2EXRB y VS94
2.13 MANTENIMIENTO
2.13.1 Lubricación
Como todo sistema electromecánico varios componentes requiere el reemplazo
durante su vida, por lo que siguiendo las recomendaciones del fabricante de
bombas Hpumps Centrilift de Baker Hughes, en lo que corresponde al sistema
de lubricación se deben tomar las siguientes precauciones:
Sistema de filtro de aceite
Este sistema es importante como parte complementaria del sistema de
enfriamiento por lo que es importante verificar que el cabezal y la junta de filtro
no presenten fugas por mal asentamiento, considerando que el elemento del
filtro es el PH8A tiene una durabilidad de 2232 horas (Mantenimiento
Trimestral), por lo que este filtro previo a su instalación debe ser cuidado de los
contaminantes del medio ambiente como polvo y material en suspensión.
62
Figura 45. Filtro de aire (PH8A)
(Raúl P,2012)
La mirilla de control de lubricante
Permite visualizar las condiciones y el nivel del lubricante dentro del sistema,
por lo que este elemento puede presentar algún tipo de fuga luego de
efectuarse mantenimiento o reemplazo al ser armado debido a algún
desperfecto en sus empaquetaduras.
Bomba de Circulación del Lubricante
Los problemas que se presentan en la bomba debido al trabajo con
temperatura elevadas se presentan generalmente a largo plazo debido a que
como resultado del recalentamiento el sistema es decir la presencia de una
temperatura alta y una presión de flujo baja. Esto se puede observar en el
manómetro de presión diferencial que se cuenta en el cabezal del filtro.
Servicio de Lubricación. - Motor Eléctrico con Rodamientos de Esferas
Para efectuar actividades de lubricación de las partes de una bomba, se puede
decir que el procedimiento de lubricación y el tipo de grasa varían de un
fabricante a otro, lo que significa que el tipo y volumen de grasa puede
cambiar, así como la recomendación para lubricar ya sea con el motor
funcionando o estando parado. De la misma forma la frecuencia de servicio de
lubricación puede realizarse basándose en el estado visual del equipo, aunque
63
lo recomendable es seguir las Instrucciones de lubricación que recomienda el
fabricante .Los fabricantes de equipos y de grasas para lubricación
recomiendan:
-
No mezclar diferentes tipos de grasa (es decir, Polyurea vs litio base).
-
Mezcla de grasa con diferentes tipos de agentes viscosificadores
-
No permitir exceso de grasa en los rodamientos del motor.
-
El exceso de grasa se puede acumular en el interior del motor o
embobinado
Servicio de Lubricación.- Motor Eléctrico con Rodamientos de Manguitos
Para dar mantenimiento a un motor eléctrico con la grasa para lubricación se
recomienda:
-
Mantener una lubricación adecuada
-
Se debe evitar un llenado excesivo ya que debido a la expansión térmica un
nivel de aceite muy alto impide que el rodamiento funcione adecuadamente.
-
Si el nivel de aceite pasa por encima del máximo que aparece en el
indicador visual durante el funcionamiento, va a existir una fuga de aceite
suficiente.
-
Si el nivel de aceite se fija en el centro del medidor de aceite. No permitir
que el nivel de aceite en operación, esté por debajo del nivel mínimo que
aparece en el medidor.
Filtros de motor.- Motores
Para el debido mantenimiento de lubricación se hace el cambio de filtros,
incluyendo el aire, aceite y combustible, esto debe reemplazarse de acuerdo al
calendario de servicio recomendado por el fabricante.
Un motor a combustible líquido típico requiere más de 8000 litros de aire limpio
por cada litro de combustible que quema. El uso de un filtro muy pequeño para
captar la tierra que entrará en el periodo de mantenimiento, según (Filtros de
Aire ,2009):
64
o
Restringe el flujo de aire.
o
Reduce la potencia.
o
Aumenta la entrada de aire sucio de juntas y empaquetaduras del
sistema de entrada de aire.
o
Aumenta la formación de hollín en el motor.
o
Causa mayor desgaste del motor por el lijado de hollín.
o
Incentiva al chofer o operador a destruir el filtro con aire comprimido.
El sistema de admisión de aire del motor está preparado para dirigir, aislar y
capturar los contaminantes antes de que lleguen al mismo. Los factores claves
que afectan la selección y el rendimiento del depurador de aire son:
o
El ambiente donde funciona el motor y la cantidad de polvo presente.
o
El espacio disponible para la instalación.
o
El servicio y el intervalo de servicio del filtro.
El mantenimiento adecuado es otro factor esencial. Un filtro dañado o el
servicio inadecuado deja pasar contaminantes que causan desgaste del motor.
Una cucharada de polvo es suficiente para producir desgaste en el motor y un
puñado es basta para destruirlo, según (Filtros de Aire ,2009).
Servicio de Lubricación en los Acoples
Los acoplamientos tendrán que ser cargados obligatoriamente con grasa para
evitar posibles daños en la HTC a partir de los mantenimientos trimestrales,
semestrales y anuales.
Lubricación y limpieza del sello mecánico del fluido de Proceso
El mantenimiento adecuado del sello mecánico del fluido, evita el daño del
sistema HTC , por lo que los fabricantes recomiendan que los orificios de
drenaje ubicados en la cabeza de la HTC sean periódicamente limpiados con
un lubricante o un limpiador ya que este proceso es muy importante. El líquido
de limpieza debe ser compatible con el líquido bombeado como es el JP1 y
65
debe realizarse cuando la Hpump esté operando después del respectivo
mantenimiento para que con lo que está girando con el JP1 como se observa
en la fig.45.
Figura 46. Limpieza con JP1 de la HTC
(Raúl P,2012)
De tal manera que no se debe permitir que este inunde la cámara
precautelando poner en la base un recipiente para recoger el fluido debido a la
limpieza realizada y en el orificio de salida se recoge con paño absorbente
evitando se derrame el fluido JP1 usado para lo cual se puede usar guantes. El
mantener la junta limpia y lubricada alarga la vida del sello.
66
Figura 47. Sistema de recirculación de aceite - Vista Frontal
(Petroecuador,2012)
67
Figura 48. Sistema de recirculación de aceite- Vista superior
(Petroecuador,2012)
68
Figura 49. Sistema de recirculación de aceite- Depósito
(Petroecuador,2012)
69
2.13.2 Programación de mantenimiento y reemplazo
Cualquier Organización con una buena planificación puede comenzar un
programa de Mantenimiento Predictivo si se cuenta con las herramientas
adecuadas y una buena planificación.
Cuando equipo o una pieza mayor colapsa por fallas mecánicas, puede repercutir
en una baja en la productividad, déficit en la organización y lo más probable
disminución de ganancias. En el mundo petrolero, la maquinaria no debería fallar
y por lo tanto la planta debería funcionar en condiciones óptimas, por lo que el
alcance del mantenimiento predictivo es muy importante.
Mantenimiento correctivo
El mantenimiento en general surge de la necesidad de evitar el mantenimiento
correctivo y todo lo que representa, es decir, que pretende reducir la reparación
mediante una rutina de inspecciones periódicas y la renovación de los
elementos dañados.
En razón de ello los sistemas electromecánicos para obtener su máxima
eficiencia, deben ser utilizados en condiciones normales bajo un plan de
mantenimiento preventivo periódico. La omisión de estas recomendaciones
puede causar daños mayores en estos equipos y se debe contar con
instalaciones adecuadas y personal especializado.
Si se hace correctamente un mantenimiento, se exige un conocimiento de las
máquinas y un tratamiento de los históricos que ayudará en gran medida a
controlar la maquinaria e instalaciones. El cuidado periódico conlleva un
estudio óptimo de conservación con la que es indispensable una aplicación
eficaz para contribuir a un correcto sistema de calidad y a la mejora de los
continuos según (HPumps Centrilift, 2007).
70
Reducción del mantenimiento correctivo representará una reducción de costos
de producción y un aumento de la disponibilidad, esto posibilita una
planificación de los trabajos del departamento de mantenimiento, así como una
previsión de los recambios o medios necesarios.
De acuerdo al Manual de Mantenimiento de HPumps Centrilift 2007, en la
sección sexta para un mejor seguimiento del rendimiento del sistema se
recomienda establecer los requisitos de mantenimiento. Debe ser establecido
un horario para el registro periódico de los parámetros de funcionamiento, por
lo que por recomendación del fabricante, para realizar la inspección del equipo
es necesario guiarse por la siguiente tabla:
Tabla 4. Requisitos de Mantenimiento.
Comprobación
Acción Correctiva
Buscar registro de tendencias en el
Comparar con otros registros para
controlador, la cámara de empuje y la
determinar si la condición es normal
bomba
o no. Tomar medidas correctivas si
de
funcionamiento
de
presión,
las
condiciones
(toma
aumento
y
de
descarga
de
es necesario.
calor,
vibración, ruido, etc.)
Comprobar la integridad del patín, la
Apretar o reemplazar según sea
cámara
necesario.
de
empuje,
bomba
y
controlador de los pernos de montaje.
Comprobar todas las tuberías para
Reparar cuando sea necesario.
verificar fuga debido a la relajación o
daños.
Comprobar la instrumentación y el
Reemplazar
o
reparar
en
caso
cableado de posibles daños.
necesario.
Comprobar el nivel de lubricación y
Véase el apartado Sala de empuje.
condición.
Comprobar el sello mecánico de fuga
Reemplazar
mínima a través del agujero de goteo
necesario.
o
reparar
en
caso
HTC.
Equipo auxiliar.
Consulte
las
instrucciones
del
fabricante aplicables.
(Baker H , 2007)
71
Mantenimiento Preventivo
Un mantenimiento preventivo de rutina, permite la detección temprana de los
problemas más comunes de un sistema, por lo que antes de un desmontaje en
este caso de una bomba o HTC para efectos de inspección, es recomendable
acudir a los manuales de mantenimiento que proporcionan los fabricantes de
los equipos. En caso de ser necesario el fabricante recomienda contactar con
su representante de servicio más cercano si se sospecha de un desgaste
excesivo o daños en el interior debido a problemas como la vibración,
corrosión, o fugas.
Programa de mantenimiento y lubricación
La lubricación debe hacerse como parte de un programa de mantenimiento
planificado. Para la definición de las condiciones de servicio, para el tipo de
bombas multi-etapas de gran capacidad se recomienda observar las siguientes
condiciones:
Tabla 5. Condiciones para Lubricación.
CONDICIONES ESTÁNDAR
CONDICIONES SEVERAS
Ocho horas por día, la carga normal o de la
Veinticuatro horas al día el funcionamiento o
luz, medio ambiente limpio a 104 ° F (40 ° C)
la carga de choque, vibración, o en ambientes
de temperatura ambiente máxima.
polvorientos o sucios entre104-122 ° F (40 - 5
0 ° C) de temperatura ambiente.
(Baker H , 2007)
La lubricación dentro del programa de mantenimiento, se debe realizar en: La
bomba y la Cámara de empuje horizontal:
La Bomba
El fabricante recomienda que para la reparación o mantenimiento de la bomba
debe llevarse a cabo siguiendo las instrucciones detalladas en los manuales de
mantenimiento, utilizando herramientas especiales.
72
Una bomba puede producir empuje hacia abajo a un nivel mucho más allá de
los límites del diseño original de los rodamientos. Este impulso hacia abajo
puede ser muy destructivo, causando el fallo prematuro de los rodamientos. Si
por algún motivo es necesario reemplazar la HTC, revise la condición de la
bomba
Tabla 6. Problemas, causas y soluciones en la HTC.
PROBLEMA
Alta Temperatura
en los
rodamientos.
Fugas de aceite
de lubricación
Fuga excesiva del
fluido del proceso
a través de los
puertos de venteo
de la HTC
Vibración excesiva
PROBABLE CAUSA
a. Lubricación inadecuada.
b. Problemas en el sistema de
refrigeración.
c. El aceite contaminado.
d. Rodamientos defectuosos .
e. Desalineación.
a. Nivel de aceite es demasiado
alto .
b. Eje o sellos desgastados.
c. Fugas del sistema de
enfriamiento o refrigeración.
a. Partes internas desgastadas
b. Línea de lavado del sello
taponada.
c. Cara expuesta del sello tiene
exceso de depósitos.
a. Problema con los rodamientos
internos.
b. Bomba está desgastada.
c. Desalineación.
d. Falla en el espaciamiento del
acople.
e. Cimentación no provee
soporte adecuado.
SOLUCION
a. Comprobar el nivel del
lubricante.
b. Contactar con el fabricante para
examinar el sistema.
c. Drene y limpiar todos los
componentes en contacto con el
aceite, el llenado es con aceite
limpio.
d. Contactar con el fabricante para
la reparación o la sustitución.
e. Comprobar la alineación.
a. Drene aceite hasta la mitad del
rango normal.
b. Contactar al fabricante para la
reparación o sustitución.
c. Haga servicio al sistema.
a. Reemplazar o reparar sello.
Analice el fluido bombeado en
busca de agentes abrasivos o
corrosivos.
b. y c. Haga servicio de limpieza
al sistema.
a. Contacto con el fabricante HTC
para la reparación o la sustitución.
b. Reemplazo de la bomba.
c. Revise alineamiento de los
componentes y del sistema.
d. Ajuste el acople a las
especificaciones de la fábrica.
e. Revise el diseño de la
cimentación y repare de acuerdo a
la necesidad.
(Baker H , 2007)
73
2.14 PROBLEMAS Y SOLUCIONES EN EL MOTOR ELÉCTRICO
La tabla siguiente enumera los problemas de solución de problemas y posibles soluciones y sirve como referencia. Ciertas
soluciones sólo deben ser realizadas por un centro de servicio calificado fabricante del motor1.
Tabla 7. Problemas, causas y soluciones en el motor eléctrico (Centrilift).
PROBLEMA
CAUSA PROBABLE
a. Motor conectado incorrectamente
b. Voltaje suministrado es incorrecto
El Motor no arranca
Ruido excesivo en el Motor
c. Disparo de sobrecarga en el controlador.
d. Fusibles quemados o dañados
e. Circuito abierto en el estator o el rotor
f. Corto circuito en el estator
g. Embobinado a tierra.
SOLUCION
a. Compruebe las conexiónes del motor y del controlador.
b. Revise el voltaje del motor en la placa , midiendo el voltaje
.
en la línea
y terminales .
c. Corrija y resetee el controlador.
d. Reemplazar los fusibles
e. Revise el motor para falla por circuito abierto.
f. Compruebe en el estator si hay un cortocircuito
g. Revise por falla a tierra.
a. Embobinado con una sola fase
a. Pare el motor y arranque nuevamente.
b. Revise el montaje y arranque nuevamente.
b. Tornillos flojos.
c. Ruido en el rodamiento.
d. Acople suelto.
c. Revise y corrija.
d. Revise alineación y ajuste el acople.
.
e. Revise la alineación con el motor desconectado balancee el rotor si es necesario , revise por
e. Vibración
f. Cubiertas sueltas
g. Entradas de aire disparejas
desbalanceo en el acople..
f. Apriete adecuadamente.
g. Revise las entradas.
1
En la sección siete del Manual de Instrucciones HPumps 2007, para operar la bomba se mencionan posibilidades acerca de problemas, causas probables y soluciones a los
problemas presentados.
74
Tabla 8. Problemas, causas y soluciones en el motor eléctrico (Centrilift).
PROBLEMA
CAUSA PROBABLE
SOLUCION
b. Grasa inadecuada
a. Limpie el depósito de grasa.
b. Coloque la grasa recomendada
por el fabricante
c. Eje doblado.
d. Acople desalineado
e. Mala colocación del rodamiento.
f. Mala ventilación
.
c. Reemplace el eje.
d. Realinee toda la unidad.
e. Consulte al fabricante..
f. Limpie los filtros , desbloquee las entradas.
.
a. Exceso de grasa
Alta temperatura en el
rodamiento
(Rodamiento antifricción)
a. Lea los requerimientos de aceite en la placa , asegúrese de tener buen nivel de aceite que
. no
haya fugas
b. Ubique la falla y corríjala , revise la movilidad del acople , nivelación del eje y balance.
c. Desocupe y llene nuevamente el depósito , reemplace los filtros , determine la causa.
d. Revise el Dia Ext. y espaciamiento.
.
e. Enderece o reemplace
a. Suministrado inadecuado e aceite
Alta temperatura en el
rodamiento
(Rodamiento de manguitos)
b. Excesiva carga.
c. Aceite contaminado.
d. Rodamiento apretado
e. Eje doblado
f. Sellos de aceite no están funcionando
g. Daño material del rodamiento
h.
. Corrosión en el eje.
i.
.
f. revise causa de daño.
g. Reemplace.
Rodamiento desalineado
h. Pula y proteja el eje.
i. Alineé el rodamiento y asegúrese que el motor este nivelado.
j. Acople desalineado
k. Corriente en el eje.
j. Realinee el motor
k. Aísle el rodamiento y el eje de tierra..
(Baker H , 2007)
75
Tabla 9. Problemas, causas y soluciones en el motor eléctrico (Centrilift)
PROBLEMA
CAUSA PROBABLE
SOLUCION
a. Sobre carga
Alta temperatura
a. Reduzca la carga al máximo de la placa
b. Mala ventilación
b. Revise los orificios de ventilación
c. Revise problemas de corto y/o desbalance de voltaje entre fases
c. Problemas Eléctricos
a. Sobrellenada (nivel arriba del máximo)
a. Drenaje a nivel indicado y ajuste a la altura del recipiente.
b. Superficie de sello de la zapata no esta plana.
Fuga de aceite
Fuga de aceite
(Sistemas de lubricación a Presión)
Vibración excesiva
b. Lije hasta obtener planicidad remueva rebordes.
c. Tornillos sueltos
c. Ajuste adecuadamente.
d. Conectores de tubería sueltos.
d. Ajuste o reemplace los conectores.
e. Taponamiento del orificio de ventilación de aire del Rodamiento.
e . Limpie el orificio de ventilación
f. Componente sellador no es el adecuado.
f.Utilice sellador recomendado por el fabricante.
a. Demasiado flujo de aceite en el sistema de presión.
a. Reducir el flujo
b. Línea de drenaje pequeña
b. Utilice líneas más grandes
c. Presión de aire desbalanceada
c. Limpie tubos de ventilación
a. Acople desalineado
b. Acople descalanceado.
c. Cuña del acople desbalanceado.
d. Cimentación inadecuada.
e. Rotor desbalanceado.
f. Rodamiento desgastado.
g. Acoplamiento del equipo.
a. Volver a alinear a condición de funcionamiento
b. Balancee
c. Balancee
d. Repare la cimentación
e. Balancee el rotor
f. Reemplace el rodamiento.
g. Desacople el equipo y balance
nuevamente
h. Enderece o reemplace el eje
h. Eje doblado
(Baker H , 2007)
76
METODOLOGÍA
77
3. METODOLOGÍA
3.1 UNIDAD DE ANÁLISIS
La investigación fue realizada en el bloque petrolero Nº 66, operado por la
Compañía XYZ, en el Cantón Arajuno, Provincia de Orellana, a 120 Km al sur
de la ciudad Francisco de Orellana. El estudio se centra en las actividades de
la Unidad de mantenimiento y particularmente en la bomba centrífuga multietapa
de bombeo de Superficie Horizontal, marca “Centrilift” modelo
de
BAKER HUGHES, por lo que la unidad de análisis está constituida por la
unidad de mantenimiento, el área de ubicación de la bomba Centrilift y toda la
información relacionada con el funcionamiento del sistema de lubricación de
dicho equipo.
3.2 POBLACIÓN
La población del presente estudio estuvo constituida por personal operativo de
la Estación CPF, sitio donde se realizan operaciones de extracción de crudo
proveniente del campo Cachiyacu.
3.3 MUESTRA
Cuando se trata de investigar el criterio de un gran número de personas que
constituyen la población, es necesario segmentar una parte de esta, aplicando
una fórmula que permita obtener una muestra confiable. En el presente caso no
existe una población elevada, por lo que NO es necesario aplicar alguna
fórmula, correspondiendo como muestra al mismo número de personas que
constituye la población.
78
3.4 TIPO DE INVESTIGACIÓN
De acuerdo al proceso que se siguió en este trabajo, fue aplicada, exploratoria,
descriptiva, explicativa y documental.
Reúne los requisitos metodológicos de la Investigación Aplicada, en razón,
de que se utilizaron conocimientos de Tecnología en petróleos, a fin de
aplicarse
en el proceso de implementación de un plan de mantenimiento
enfocado dentro de una concepción Cualitativa y Cuantitativa dado que se
obtuvieron y analizaron datos estadísticos.
De igual forma y con la finalidad de tener una investigación más exacta del
tema estudiado y el entendimiento del mismo, se utilizó un tipo de estudio
Exploratorio, porque pretendió explorar el conocimiento sobre una realidad o
fenómeno que no había sido suficientemente estudiado, o que no existe
suficiente evidencia empírica y teórica (Vejarano, 2009), como en este caso se
trata de un estudio específico relacionado con el sistema de lubricación en una
bomba centrífuga multi-etapa
de bombeo de Superficie Horizontal, marca
“Centrilift” de BAKER HUGHES, dentro del contexto de mantenimiento.
Descriptiva,
ya
que
“busca
especificar
propiedades
importantes
del
funcionamiento de un sistema, como parte del funcionamiento rutinario de un
equipo, actividades directas de personas, grupos, o cualquier otro fenómeno
que sea sometido a análisis”, y porque además mide o evalúa diversos
aspectos, dimensiones o componentes del fenómeno o fenómenos a investigar
(Dankhe, citado por Hernández, R. et. al., 1998: 60)
.
Explicativa, puesto que además de describir el funcionamiento de un sistema
y las operaciones de mantenimiento, se trata de explicar estas actividades y de
buscar las causas que originen las problemáticas que se encuentren, con la
finalidad de proponer recomendaciones que permitan coadyuvar a la
problemática encontrada.
79
Documental , dado que se acude a información proveniente de varias fuentes,
para analizar información técnica sobre diferentes temas afines al tema
planteado, a fin de establecer diferencias, etapas, posturas o estado actual del
conocimiento respecto del tema objeto de estudio (Bernal César Augusto,
2006: p.110)
3.5 MÉTODOS DE ESTUDIO
El estudio se basó en los métodos de análisis y síntesis, que consistió en la
extracción de las partes de un todo, con el objeto de estudiarlas y examinarlas
por separado, para ver la relación entre las mismas. Por ello el análisis es un
método de investigación que permitió separar algunas de las partes del todo
para someterlas a estudio independiente. En este caso posibilitó estudiar el
funcionamiento de un sistema de lubricación de un equipo de bombeo
horizontal, sus particularidades propias, su relación con las demás partes
electromecánicas y su influencia en todo el sistema operativo de extracción de
crudo.
Una vez identificadas y analizadas cada una de las partes, a lo largo del
presente trabajo, fue posible llegar a un conocimiento integral y sintetizado del
significado del problema detectado.
En esta investigación se utilizó el método inductivo, considerando que es el que
partiendo de las observaciones de los fenómenos o hechos, elabora los
principios que rigen o deben regir un sistema, lo cual significa que en caso de
no funcionar adecuadamente un plan de mantenimiento preventivo en el
sistema de lubricación, se pueden producir movimientos rotatorios defectuosos
afectando el funcionamiento de todo el equipo de bombeo y trayendo como
consecuencia la paralización de operaciones del pozo de crudo con grandes
pérdidas.
Se utilizó el método deductivo, ya que parte de datos generales aceptados
como válidos y que, por medio del razonamiento lógico, pueden deducirse
80
varias suposiciones. Es decir va de e lo general a lo particular. En este caso, se
puede decir que considerando la información especializada de manera general
se aplicaron conocimientos técnicos específicos. Es decir que se recopiló
información relacionada con la Tecnología de Petróleos aplicada al
mantenimiento del sistema de lubricación, con el apoyo de instrumentos de
investigación, tomando como referencias estudios generales de planes de
mantenimiento, para adaptarlo al tema propuesto.
El aceite utilizado en el sistema de lubricación de la bomba que es patentado
por “Centrilift” de Baker Hughes corresponde al aceite lubricante CL-4 Centrilift,
C42288 que es de similares características al aceite Shell Omala S2 G 68.
Figura 50. Aceite dieléctrico CL-4 Centrilift C42288
(Raúl P , 2012)
3.6 MÉTODOS DE ANÁLISIS DEL ACEITE DIELÉCTRICO
El aceite Dieléctrico está fabricado de acuerdo al uso a darse y las
características y calidad del mismo, se verifica de acuerdo a los análisis de
laboratorio con los Métodos:
81
ASTM D 287; D 445; Viscosidad a 40ºF cSt; Viscosidad a 100ºF cSt; D 2270;
D 92; D 97; D 130; D 892; D 5182; D 2782; D 2783; D 2711; D 665B.
Shell Omala S2 G 68
Gravity, °API
Viscosity:
@ 40°C, cSt
@ 100°C, cSt
@ 100°F, SUS
@ 210°F, SUS
Viscosity Index
Flash Point, COC, °F
Pour Point, °F
Copper Corrosion @ 212°F
Foam, tendency/stability
Method
D 287
68
29.2
D 445
D 445
(calc)
(calc)
D 2270
D 92
D 97
D 130
68
8.8
356
56
101
405
-15
1a
Seq I ml/ml
nil/0
D 892
Seq II ml/ml
15/0
Seq III ml/ml
FZG, Scuffing Load Capacity,
Fail Stage
Timken, OK Load, lbs
Four-Ball EP
D 5182
nil/0
12+
D 2782
60
D 2783
45
Load Wear Index, kgf
Weld Point, kgf
Demulsibility
Free water, ml
Emulsion, after cntrfg ml
Rust Protection
250
D 2711
D 665B
87.1
0.1
Pass
Figura 51. Especificaciones del aceite Shell Omala S2 G 68 similar al CL-4
(Baker H , 2013)
A continuación se describe las características técnicas de los Métodos ASTM
D- 445 y D- 287, que corresponden a Viscosidad Cinemática, Gravedad
Específica y Gravedad API, respectivamente.
82
3.6.1 Viscosidad, Método ASTM D-445
Viscosidad a:
@ 40°C, cSt D 445
@ 100°C, cSt D 445
1. OBJETO
Este método tiene por objetivo la determinación de la viscosidad cinemática de
los aceites como también otros líquidos transparentes.
2. ALCANCE
La viscosidad cinemática se lo determina en líquidos newtonianos, entre los
que se encuentran los aceites, en los que la velocidad de deslizamiento es
proporcional a la fuerza que se produce. La constante de proporcionalidad es
igual al coeficiente de viscosidad. Con el juego completo de viscosímetros se
podrá determinar viscosidades comprendidas entre 0,4 y 20.000 cSt (ver tabla
10).
El procedimiento se ha de efectuar a una temperatura suficiente para que el
aceite pueda fluir libremente.
3. REFERENCIAS
Este procedimiento se ha elaborado tomando como referencia los documentos
a continuación :´
a.
Método
ASINEL
AS-04.01.02
“VISCOSIDAD
CINEMÁTICA
DE
ACEITES.- Método del viscosímetro Cannon-Fenske”.
b.
Normas UNE 21-320 Parte XIV.
c.
Norma ASTM-445-72.
d.
Recomendación 296 A de CEI.
83
4. FUNDAMENTOS
La viscosidad cinemática se conoce como la resistencia a fluir de un líquido
sometido a la acción de la gravedad y en el que la altura piezométrica es
proporcional a su densidad.
En la viscosidad cinemática la unidad en el sistema CGS es el stoke (St) igual a
1 cm2/s. En la práctica se utiliza el centistoke (cSt).
Los valores de la viscosidad cinemática se basan en el valor patrón para el
agua destilada que es 20 ºC = 1,0038 cSt.
El fundamento de este método consiste en medir el tiempo necesario para que
un volumen de líquido fluya por gravedad, a través del capilar de un
viscosímetro calibrado. Entonces la viscosidad cinemática es igual al producto
del tiempo medido por la constante de calibrado del viscosímetro.
5. DESCRIPCIÓN
5.1 Equipo de medida y ensayos

Viscosímetros calibrados, Cannon-Fenske para líquidos transparentes (ver
Figura 52.), se escoge de las series adecuadas para estar en el rango de
medida a la temperatura a la que se dé el ensayo.

Soporte del viscosímetro, el cual sea capaz de mantenerlo debidamente
sujeto, y en posición vertical, dentro del baño.

Baño termostático, transparente y de suficiente profundidad para que
cualquier porción de muestra, en el viscosímetro sea precisa, no quede
durante el ensayo a menos de 20 mm por debajo de la superficie líquida del
baño, ni a menos de 20 mm por encima del fondo del mismo.

El control de temperatura deberá ser tal que la temperatura media del baño
no varíe en más de 0,1 ºC sobre la longitud del viscosímetro, o entre los
viscosímetros.
84

Debe existir Termómetros calibrados con divisiones de 0,05 ºC.

Un Cronómetro graduado con divisiones a 0,2 segundos ó menos.

Vaso de precipitados de 150 ml.
5.2. Realización del ensayo

Preparación del material:
La limpieza de los viscosímetros entre dos determinaciones se realizará como
se explica a continuación:
a) Vaciar el viscosímetro en caliente, forzando la salida de líquido, soplando.
b) Lavar
varias
veces
con
un
disolvente
apropiado
hasta
eliminar
completamente cualquier residuo de aceite existente.
c) Enjuagar varias veces con alcohol etílico o acetona después secar con aire
limpio y seco o puede ser en estufa.
Periódicamente se debe realizar una limpieza más profunda de los
viscosímetros como se realiza a continuación:
a) Lavar el viscosímetro con ácido clorhídrico concentrado para eliminar los
depósitos inorgánicos y luego de esto enjuagarlo varias veces con agua
desmineralizada.
b) Lavar de nuevo con una mezcla crómica a fin de poder eliminar los
depósitos orgánicos, luego enjuagar con agua desmineralizada, para después
con alcohol etílico (acetona) , mas tarde secar con aire limpio y seco o estufa.
85
 Preparación de la muestra: Si la muestra contiene partículas o Iodos, filtrar
unos 100 ml a través de un papel filtro de poro grueso recogiéndola en un
vaso de 150 ml.
 Ajustar el baño a la temperatura existente del ensayo.
 Seleccionar un viscosímetro cuyo margen cubra la viscosidad de la
muestra.- El tiempo de flujo no sería inferior a los 200 segundos.
 El
viscosímetro
hay
que
colocarlo
en
posición
vertical
invertida,
introduciendo la rama B en el vaso que contiene la muestra filtrada y sin las
burbujas de aire.
 Succionar suavemente mediante una pera de goma aplicada a la rama A
hasta que la muestra llene los dos bulbos C y E. Entonces, levantar el
viscosímetro, colocarlo en posición vertical y limpiando la pared externa del
tubo B.
 Dejar que el aceite se pueda desplazar por el capilar G hasta el bulbo H.
 Colocar el viscosímetro en un soporte y ponerlo en el baño termostático de
forma que la rama B esté perfectamente vertical y el bulbo C completamente
sumergido.
 Esperar 15 minutos para que la muestra tome la temperatura del baño.
 Conectar un tubo de goma a la rama B del viscosímetro y succionar por él
hasta que el aceite alcance un nivel superior al enrase D.
 Quitar el tubo de goma y dejar que caiga libremente el aceite.
 Medir el tiempo que tarde en pasar el nivel de aceite del enrase D al F.
86
 Repetir los tres puntos anteriores.
Figura 52. Viscosímetro Cannon-Fenske para líquidos transparentes
(Raúl P , 2012)
Tabla 10. Viscosímetros Cannon-Fenske para Líquidos Transparentes.
Serie
Intervalo cSt
25
0,4 a 2
50
0,8 a 4
75
1,6 a 8
100
3 a 15
150
7 a 35
200
20 a 100
300
50 a 200
350
100 a 500
400
240 a 1200
450
500 a 2500
500
1600 a 8000
600
4000 a 20000
(LPN , 2012)
NOTA: Con boletín de calibrado indicando la constante a tres temperaturas
87
3.6.2 Gravedad API ASTM D287
1.
Alcance
1.1
Este método incluye la determinación, por medio del hidrómetro de vidrio,
de la gravedad API del petróleo crudo y sus productos que normalmente se
manejan como líquidos y tienen una presión de vapor Reid (Método de prueba
D 323) de 26 psi (180 kPa) o menos. Las gravedades se determinan a 60 °F
(15.56 °C) o se convierten a esa temperatura con ayuda de cuadros estándar.
Estos cuadros no se aplican a sustancias que no sean hidrocarburos y tampoco
a hidrocarburos esencialmente puros como por ejemplo los aromáticos.
2.
Documentos de referencia
2.1 Normas de la ASTM:
D 323 Test Meted for Vapor Pressure of Petroleum Products (Reid Method)
D 1250 Guide for Petroleum Measurement Tables
D 1298 Practice for Densidad, Relative Density (Specific Gravity) or API Gravity
of Crude and Liquid Petroleum Products by the Hydrometer.
E 1 Specification for ASTM Thermometers (Annual book of ASTM Standards,
Vol 14.03)
E 100 Specification for ASTM Hydrometers (Annual book of ASTM Standards,
Vol 14.03)
2.2
IP Standards:
Especificaciones de termómetros estándar IP
Especificaciones IP de hidrómetros para petróleo (Instituto del Petróleo, 61
New Cavendish St., London WIM, 8AR, England).
88
3.
Terminología
3.1 Definiciones
Gravedad API, es una función especial de la densidad relativa (gravedad
específica) 60/60°F (15,56/15,56°C) representada así:
Gravedad API, grados = (141,5/gr. espec. 60/60°F) – 131,5
Nota : No es necesario especificar la temperatura requerida porque los 60°F
están incluidos dentro de la definición.
4.
4.1
Resumen del método de prueba
Este método parte del principio de que la gravedad de un líquido varía
directamente con la profundidad de inmersión de un cuerpo flotando en él.
Este cuerpo que es graduado en unidades de gravedad API, se llama
hidrómetro API.
4.2
La gravedad API se lee con la observación del hidrómetro API flotando
libremente después de que se ha alcanzado la temperatura de equilibrio.
Se anota la graduación más cercana a la intersección aparente de la
superficie horizontal plana del líquido con la escala vertical del hidrómetro.
Se lee la temperatura de la muestra desde un termómetro ASTM
sumergido o desde el termómetro que forma parte integral del hidrómetro
(termohidrómetro).
5.
Importancia y uso
5.1 La determinación exacta de la gravedad del petróleo y sus productos es
necesaria para la conversión de volúmenes medidos a volúmenes a la
temperatura estándar de 60°F (15,56°C).
5.2 La gravedad es un factor que determina la calidad de los aceites crudos;
sin embargo, la gravedad de los productos de petróleo es una indicación
89
incierta de su calidad. La gravedad en correlación con otras propiedades
se usa para calcular la composición aproximada de un hidrocarburo y el
calor de combustión.
6.
Aparatos
6.1. Hidrómetros de vidrio graduados en grados API en tablas y de acuerdo a
la especificación E 100 o las especificaciones IP de hidrómetros para
petróleo.
6.2. Termómetros con un ámbito de –5 a +215°F y de acuerdo con los
requisitos de los termómetros 12F descritos en la especificación E1 o los
termómetros 64F de las Especificaciones de termómetros estándar IP. Si
se utiliza un termo hidrómetro, no es necesario utilizar termómetro.
Nota 1. Los termómetros 12F de gravedad ASTM tienen subdivisiones de
0,5°F y una escala de error admisible de +/- 0,25°F. Los termo
hidrómetros tienen termómetros con subdivisiones de 2°F y una escala de
error admisible de +/- 1°F.
6.3. Cilindros para hidrómetros (probetas) de metal, vidrio claro o plástico que
tengan una boquilla en el borde para un vertido conveniente. El diámetro
interno del cilindro debe ser al menos 25 mm mayor que el diámetro
externo del hidrómetro a usar. El alto de la probeta debe ser tal que el
largo de la columna de muestra que contiene sea unos 25 mm mayor que
la porción del hidrómetro que se sumerge debajo de la superficie. En el
caso de pruebas de campo es necesario usar un ladrón de muestreo de
dimensiones adecuadas.
7.
7.1
Temperatura de prueba
La gravedad determinada mediante el método del hidrómetro es más
exacta cuanto más se acerque a la temperatura estándar de 60°F
(15,56°C). Utilice durante la prueba ésta o cualquier otra temperatura
90
entre 0 y 195°F (-18 y +90°C), mientras sea consistente con el tipo de
muestra y las condiciones necesarias limitantes de temperatura.
8.
Procedimiento
8.1. En el caso de pruebas de referencia, utilice el hidrómetro largo y de forma
plana (1H al 10H). En el campo utilice el termo hidrómetro.
8.2. Ajuste la temperatura de la muestra evitando ciertas condiciones . En el
campo se pueden utilizar temperaturas diferentes. La de la probeta debe
ser aproximadamente la misma que la de la muestra a analizar.
8.3. Transfiera con cuidado la muestra dentro de la probeta para evitar que se
formen burbujas de aire y reducir al mínimo la evaporación de los
constituyentes de bajo punto de ebullición de las muestras más volátiles
como la gasolina (advertencia: ver Nota 2). Transfiera estas últimas al
cilindro por medio de un sifón utilizando un bulbo de hule aspirador
(advertencia: ver Nota 3).
Elimine las burbujas que se forman y reúnen en la superficie de la
muestra tocándolas con un papel de filtro limpio antes de insertar el
hidrómetro. Con pruebas de campo, obtenga la medida de la gravedad
directamente del ladrón de muestreo. Coloque el cilindro en posición
vertical en un lugar libre de corrientes de aire. Tome las precauciones
necesarias para prevenir cambios de temperatura de muestra y ambiente
de más de 5°F (2°C) durante el tiempo necesario para completar la
prueba.
Nota 2 : Advertencia: líquido y vapores extremadamente inflamables.
Nota 3 : Advertencia: no aplicar el sifón con la boca.
8.4. Coloque el hidrómetro muy suavemente dentro de la muestra y deje que
se estabilice. Sumérjalo en el líquido dos divisiones de la escala y
suéltelo.
91
Mantenga seco el resto del tubo para evitar cambios en el peso efectivo
del instrumento que puedan afectar la lectura obtenida. En el caso de
muestras poco viscosas se le imparte al hidrómetro una ligera rotación
que ayuda a estabilizarse mientras flota libremente sin pegar en las
paredes de la probeta. Espere el tiempo suficiente para que el
instrumento alcance la inmovilidad total y las burbujas de aire salgan a la
superficie. Esta acción es particularmente necesaria con las muestras
más viscosas.
8.5. Cuando el hidrómetro se encuentra inmóvil, flota en forma libre y la
temperatura de la muestra permanece constante en 0,2°F (0,1°C), tome la
lectura correcta en el punto donde la superficie del líquido corta la escala
del instrumento. Lea este punto colocando el ojo un poco más abajo del
nivel del líquido y levántelo lentamente hasta llegar a la superficie. Al
principio se nota una elipse distorsionada, pero luego se ve una línea
recta que corta la escala.
8.6. En el caso de líquidos opacos, se sitúa el ojo ligeramente encima de la
superficie plana y se toma la lectura en el punto de la escala donde la
muestra supera ese nivel. Esta lectura requiere una corrección que se
determina por medio de la observación de la altura alcanzada en la escala
de un hidrómetro particular por un líquido transparente que tiene una
tensión superficial similar a la de la muestra que se analiza.
3.7 MÉTODO DE MEDICIÓN DE VIBRACIÓN
Se procede a medir las vibraciones, utilizando un equipo electrónico marca
VIBXpert, desde la esquina del motor como en la foto, para luego ser tabulados
los datos recogidos, que están dados en pulgadas por segundo (inch/s).
92
Figura 53. Mediciones de vibración
(Raúl P , 2012)
El equipo electrónico VIBXPERT registra todo tipo de vibraciones de las
máquinas, la situación de los rodamientos, los datos de los procesos, las
inspecciones visuales, y transfiere dicha información al programa de
mantenimiento
OMNITREND
para
su
evaluación,
almacenamiento
y
documentación. La combinación de su amplia gama de características y la
facilidad de su manejo hacen de VIBXPERT la opción más eficaz para una
gran variedad de aplicaciones:
 Elevada precisión en la medición y gran rapidez en la recolección de
datos
 Modalidades operativas:
o “Ruta” (Route) para la recolección de datos para el monitoreo de
la situación
o “Multimodal” (Multimode) para las mediciones individuales para el
diagnóstico de las máquinas
o “Balanceo” (Balancing) en uno o dos planos (optativo)
 Es posible conectar casi todos los tipos de sensores (incluyendo
circuitos de puente)
 Uno o dos canales de medición (analógicos)

Mediante una contraseña se puede pasar en cualquier momento al
dispositivo de dos canales (Manual Vibxpert, 2012)
93
Equipos
 Dos canales de medición sincrónicos para el diagnóstico de mediciones
complejas (por ejemplo, vibraciones de ejes)
 Capacidad ilimitada de almacenamiento por medio de tarjetas de
memoria sustituibles (Compact Flash - CF)
 Cuatro luces LED de alarma (rojo, amarillo, verde y azul), que indican si
se han excedido los umbrales (sobre la base de normas ISO).
 Iluminación para el teclado de controles con sensor para la luz del día
 A prueba de polvo y salpicaduras (IP65), ideal para su uso en los
exigentes ambientes industriales
 Tecnología de conectores compatible con VIBSCANNER (mismo cable)
Conector para termocuplas NiCrNi
 Salida de señales para auriculares y luz estroboscópica (Manual
Vibxpert, 2012)
Los tipos de vibración en equipos rotativos, en este caso, la bomba horizontal
“Centrilift”, pueden ser de tipo radial o en sentido abajo-arriba; Tangencial o
hacia los costados y Axial o adelante-atrás, tal como lo señalan los siguientes
gráficos.
Figura 54. Tipos de vibración
(Schlumberger , 2012)
94
Tabla 11. Parámetros de vibración en las HPump.
DESCRIPCIÓN
RANGO
OBSERVACIONES
80– 95 ºC
En caso de falla en control
visual, el sistema se para a
100ºC (STOP).
Aceite de cámara
Hasta los 105 ºC
Esta calibrado para que se
apague hasta los 105 ºC
Vibración en motor de
la bomba
hasta 0.250
pulg/seg
Vibración en la bomba
hasta 0.16
pulg/seg
Temperatura máxima
de rodamientos de
motor.
Cambio del filtro de
aire del motor
de 2 a 3 años
Caso contrario habrá que
realizar
la
alineación
respectiva de la misma.
Según el estado, caso
contrario
se
realiza
la
limpieza del filtro del motor
eléctrico
(mantenimiento
semestral).
En
otras
unidades
vienen
mas
completa con aceite también
pero viene con mirilla para la
observación de esta, estos
motores son grandes.
(Compañía xyz , 2012)
3.8 MÉTODO DE MEDICIÓN DE TEMPERATURA
Se procede a medir la temperatura, utilizando un equipo electrónico marca
Fluke 572, desde la esquina del motor como en la foto, para luego ser
tabulados los datos recogidos.
Figura 55. Mediciones de temperatura
(Raúl P , 2012)
95
3.8.1 Termómetro por infrarrojos de precisión Fluke 572

Pantalla con retro iluminación para zonas de escasa luminosidad

Las 10 últimas lecturas de temperatura aparecen en forma de barra
gráfica para facilitar las consultas

Óptica mejorada (relación de distancia al objetivo de 60:1) para medir
objetos aún más pequeños desde mayor distancia

Puntero láser de tres puntos coaxiales para indicar el diámetro
verdadero del punto de la medida, con independencia de la distancia
(90% de energía)

Láser con una longitud de onda de 635 nm con luminosidad extra
(probado para verificar el cumplimiento de las mismas normas de
seguridad y de alimentación eléctrica que otros punteros láser con
menos luminosidad) para indicar claramente el punto de la medida

Función
de
proximidad
al
punto,
disponible
para
aplicaciones
especializadas

Cálculos instantáneos de medidas con valores mínimos y máximos

Alarma acústica y visual de temperaturas altas para reconocimiento
instantáneo

Diseño tipo pistola sobre moldeado y cómodo para facilitar la orientación

Emisividad ajustable (incrementos de 0,01) para una mayor precisión en
las medidas

Estuche de plástico resistente
Datos técnicos

Termómetro pistola laser infrarroja

Termómetro sin contacto

rango de -50 + 380 °C

Totalmente digital

°C/F

Auto off

Luz nocturna

resolución: 0.1 °
96
3.9 MANTENIMIENTO DE BOMBA CENTRILIFT
Antes de describir los procedimientos de mantenimiento hay que tomar en
cuenta que los principales componentes del sistema son: la bomba centrífuga
multi-etapas, cámara de empuje (HTC), admisión y descarga de fluido,
instrumentación y motor, todos estos instalados en un patín de acero y hay que
seguir un correcto plan que consta de los siguientes elementos.
3.9.1 Monitoreo
Según los fabricantes de las bombas “Centrilift”, se recomienda monitorear el
desempeño del equipo para poder establecer los requerimientos de
mantenimiento, por lo que se debe seguir un correcto programa donde debe
existir monitoreo de los parámetros en que está operando la bomba. En la
siguiente tabla se enumeran los diferentes parámetros según (Baker Hughes,
Centrilift, 2008).
Tabla 12. Parámetros a monitorear.
Monitoreo durante la Operación
Acción Correctiva
Revise rangos y anote los valores
registrables como en el motor, HTC y
Bomba (presiones de admisión y
descarga, vibración, corriente, ruido,
temperatura etc.)
Revise la integridad física del patín,
HTC bomba y motor (Posibles daños
físicos, Naturaleza).
Revise todas las líneas de flujo y
conexiones del sistema en busca de
fugas ocasionadas por el desajuste o
deterioro.
Revise todos los instrumentos y sus
conexiones
Revise el nivel y calidad de aceite de
la HTC.
Revise los sellos mecánicos en busca
de fugas.
Compare con las lecturas tomadas
anteriormente para confirmar si
existieran cambios.
Equipo auxiliar.
Refiérase al manual de usuario de
cada componente auxiliar que posea
el sistema.
Ajuste los tornillos adecuadamente, y
reemplace los componentes dañados
Ajuste y/o reemplace de acuerdo a la
necesidad.
Ajuste y/o reemplace de acuerdo a la
necesidad
Refiérase a la sección de la HTC.
Ajuste y/o reemplace de acuerdo a la
necesidad.
(Baker H , 2008)
97
3.9.2 Mantenimiento Preventivo
El mantenimiento preventivo rutinario permite detectar la mayoría de los
problemas comunes de un sistema. No se recomienda desmontar la bomba o
HTC para efectos de inspección (Baker Hughes, Centrilift, 2008).
3.9.3 Alineación
El reemplazo del motor o HTC requiere de realineación cuidadosa de los
componentes y del sistema para asegurar máxima eficiencia y tiempo de vida.
Cuando se reemplaza el motor, se requiere alinearlo con la HTC, cuando se
reemplaza la HTC se requiere alinearla con el motor y la bomba. Cualquier
movimiento del patín requiere de nivelación y alineamiento del sistema de
acuerdo a las especificaciones del fabricante. Al reemplazar la bomba,
solamente se requiere la alineación si la cuna del patín o la HTC han sido
movidas, sin embargo se recomienda realineación del sistema cada vez que se
reemplaza o hace servicio a cualquier componente (Baker Hughes, Centrilift,
2008).
3.10 PROGRAMA DE MANTENIMIENTO Y LUBRICACIÓN
De acuerdo al manual de Centrilift, la lubricación de los componentes debe ser
parte del programa preestablecido del mantenimiento como se basa la tabla de
“condiciones para lubricación” que señalábamos anteriormente.
3.10.1 Bomba
La bomba es lubricada por el fluido que pasa a través de las etapas y no
requiere mantenimiento periódico de ningún tipo. Una bomba desgastada opera
en condición de empuje descendente “Down Thrust” y puede ser muy
destructivo ocasionando la falla prematura de los rodamientos. Si por algún
motivo es necesario reemplazar la HTC, se debe revisar la condición de la
bomba, esta puede ser la causa de la falla (Baker Hughes, Centrilift, 2008).
98
3.10.2 HTC
Varios componentes de la HTC requieren reemplazo durante la vida útil de una
HTC. Si tiene instalada una HTC modelo 1.XE o 1.XT, el respirador de la parte
superior debe ser reemplazado periódicamente, este toma un color rosado
cuando sea el momento del reemplazo. Si el sistema está provisto de un
sistema independiente de enfriamiento, los filtros deben ser reemplazados.
Centrilift recomienda reemplazar el filtro cada vez que se reemplace el aceite.
La siguiente tabla suministra información de la frecuencia de mantenimiento
(Baker Hughes, Centrilift, 2008).
Tabla 13. Frecuencia de mantenimiento.
MODELO
1.XE
1.XT
3.X
875
CANTIDAD DE
ACEITE
FRECUENCIA DE
CAMBIO
LUBRICANTE
(Centrilift P/N)
(Aplica para todos) TC200 (301221)
Seis (6) meses bajo
5 galones (19 litros)
TC200 (301221)
operación estándar.
Tres (3) meses en
5 galones (19 litros)
CL-4 (42288)
operación severa.
5 galones (19 litros)
CL5E (62708-5)
8 cuartos (8 litros)
(Baker H , 2008)
a. Sello Mecánico del Fluido de Proceso
El adecuado mantenimiento del sello mecánico del fluido evita derrames y
contaminación ambiental además de la falla prematura de la HTC. Centrilift
recomienda que los orificios de alivio ubicados en la cabeza de la HTC sean
limpiados regularmente con lubricante o limpiador. El líquido de limpieza debe
ser compatible con el fluido que se esté bombeando. No permita que el orificio
de alivio quede inundado con el fluido de limpieza. Mantenga limpio el lado del
sello mecánico que hace contacto con la atmósfera, esto prolonga la vida del
sello (Baker Hughes, Centrilift, 2008).
99
b. Sistema de Enfriamiento de la HTC
Cuando se reemplace una HTC que esté conectada a un sistema de
enfriamiento, es necesario limpiar todo el sistema, esto incluye mangueras,
conectores, intercambiador de calor, bombas, filtros. Si no se realiza esta
limpieza, pedazos de metal, aceite sucio o cualquier otra impureza puede
ingresar a la nueva HTC, esta contaminación puede llevar a una falla
prematura. Este servicio debe ser realizado por el personal de Centrilift que
está debidamente entrenado para identificar si la limpieza fue efectiva o si es
necesario reemplazar alguno de los componentes (Baker Hughes, Centrilift,
2008).
3.10.3 Motor
Tabla 14. Lubricación en motor.
MODELO
CANTIDAD
FRECUENCIA
DE
LUBRICANTE
DE CAMBIO
ACEITE
Verificar el
Motor Eléctrico o manual del
a Combustión usuario del
fabricante.
Verificar el
manual del
usuario del
fabricante.
Verificar el
manual del
usuario del
fabricante.
(Baker H , 2008)
a. Lubricación – Motor Eléctrico con Rodamientos de Esferas
El procedimiento de engrase y tipo y cantidad de grasa varía dependiendo el
fabricante del motor. Algunos fabricantes recomiendan hacer el procedimiento
con el motor operando, otros hacerlo con el motor parado. El periodo entre
cada engrase varía dependiendo el tipo de uso que se le esté dando al motor.
Durante la lubricación del motor, todos los fabricantes recomiendan remover los
tapones de lubricación ubicados debajo de los rodamientos y quitar cualquier
exceso de grasa endurecida que pueda bloquear los drenajes. Una vez
terminado el procedimiento de engrase, se recomienda monitorear el motor en
operación por unos momentos (Baker Hughes, Centrilift, 2008).
100
PRECAUCION: Es recomendable no mezclar diferentes tipos de grasa, al
mezclar los agentes viscosificadores se puede destruir su composición química
y alterar las propiedades físicas.
Aun cuando los agentes viscosificadores sean del mismo tipo los aditivos
pueden ser diferentes y generar efectos no deseados (Baker Hughes, Centrilift,
2008).
PRECAUCION: Se sugiere no exceder la cantidad de grasa que se debe
colocar a los rodamientos del motor, este excedente se puede acumular en el
interior del motor o el embobinado y ocasionar puntos calientes aislados (Baker
Hughes, Centrilift, 2008).
b. Lubricación – Motor Eléctrico con Rodamientos de Manguitos
Se sugiere revisar periódicamente el nivel de aceite para asegurar una buena
lubricación, adicionando aceite cuando sea necesario, sin exceder el límite de
llenado del aceite.
La expansión térmica del aceite puede forzar el exceso de aceite hacia el rotor.
Si durante la operación el nivel de aceite está por encima de la marca de nivel
máximo, drene aceite hasta llegar a la marca.
El nivel de aceite con el motor parado debe ser aproximadamente en la mitad
del rango.
El manual del usuario
trae
instrucciones detalladas del
procedimiento y programa recomendado de cambio de aceite. Por ningún
motivo permita que el nivel esté por debajo del límite mínimo de aceite (Baker
Hughes, Centrilift, 2008).
c. Lubricación – Motor de Combustión
Lo aconsejable en este caso e referirse al manual del usuario del fabricante
para el programa de cambio recomendado e instrucciones de cambio (Baker
Hughes, Centrilift, 2008).
101
d. Filtros – Motores Eléctricos
Algunos modelos de motor eléctrico como el WPII tienen filtros de aire, por lo
que hay que asegurarse de revisar el manual del fabricante para instrucciones
precisas sobre el procedimiento y programa recomendado de cambio (Baker
Hughes, Centrilift, 2008).
e. Filtros – Motores de Combustión
Todos los filtros de los motores incluyendo filtros de aire, de combustible y
aceite deben ser reemplazados según el programa sugerido por cada
fabricante y siguiendo las instrucciones del manual del usuario (Baker Hughes,
Centrilift, 2008).
3.10.4 Acople del motor
Todos los acoples de malla flexible de acero necesitan lubricación periódica, la
siguiente tabla indica los intervalos de tiempo, cantidad y tipo de lubricante a
utilizar (Baker Hughes, Centrilift, 2008).
Tabla 15. Acoples del motor.
MODELO
Tipo
Flexible
CANTIDAD
DE ACEITE
FRECUENCIA
DE CAMBIO
LUBRICANTE
(Centrilift P/N)
6.0 onzas
(175 gramos)
Cada vez que
realice cambio
al aceite de la
HTC
Falk LTG (60955)
o el recomendado
por el fabricante.
(Baker H , 2008)
a. Lubricación - Coples Tipo Flex
Los acoples lubricados son llenados en la fábrica, pero necesitan ser
recargados periódicamente. Remueva los tapones e instale los conectores de
102
engrasado, una vez terminado el engrase, reemplace los conectores por los
tapones de operación (Baker Hughes, Centrilift, 2008).
b. Lubricación – Coples Tipo Junta en U
Refiérase a las recomendaciones del fabricante para el tipo de grasa aprobado
y el intervalo de servicio (Baker Hughes, Centrilift, 2008).
3.11 PROCEDIMIENTO PARA CAMBIO DE ACEITE EN LA HTC
1. Sacar el filtro teniendo cuidado de no votar el empaque de caucho y
comienza el drenaje del aceite usado de la HTC.
Figura 56. Sacada de filtro
(Raúl P , 2012)
2. Se procede a desarmar donde está el medidor de vibración y la rosca
del HTC o’ cámara de empuje.
Figura 57. Desarme del medidor de vibración
(Raúl P , 2012)
3. Desarmar los pernos del tanque de almacenaje de aceite con la llave de
103
y levantar la tapa pudiéndose observar cómo se encontraba el aceite
sucio en el momento del mantenimiento.
Figura 58. Desarme del tanque de aceite
(Raúl P , 2012)
4. En el momento del mantenimiento así se encontraba la mirilla de aceite
y se puede usar un limpiador para el tanque de aceite (contac cleaner)
Figura 59. Limpieza del tanque de aceite
(Raúl P , 2012)
5. Sacar también la válvula check y hacer la limpieza respectiva, girando la
tubería para proceder a drenar el aceite usado teniendo cuidado el
derrame del mismo calculando que caiga el aceite en un tanque vacio.
Figura 60. Sacada de válvula check y girar la tubería
(Raúl P , 2012)
104
6. Una vez vaciado el aceite usado solo del tanque de almacenaje , se
procede al limpiado del mismo con un paño limpiador en el grafico se
observa cómo está sucio en el momento del mantenimiento.
Figura 61. Caída de aceite usado y limpieza del tanque
(Raúl P , 2012)
7. Se procede a desarmar las demás conexiones con su respectiva
limpieza usando contac cleaner o el penetrante (W40) se puede usar
también un cepillo metálico.
Figura 62. Limpieza de conexiones
(Raúl P, 2012)
8. Se procede a armar las conexiones usando teflón y demás tubería
Figura 63. Armado de conexiones
(Raúl P,2012)
9. Se ajusta la válvula check con la llave 1 para bombas Baker Hughes con
la tubería y conexiones pero tomando en cuenta la dirección del
105
ensamblado de la válvula porque como sabemos tiene una sola
dirección de fluido de tal modo si se pusiera en otra dirección no
circulara el fluido hacia la cámara de empuje esto es muy importante al
momento de ensamblaje.
Figura 64. Armado de válvula check y conexiones
(Raúl P , 2012)
10. De igual forma se procede a desarmar la válvula de venteo donde ira la
conexión rápida para poder bombear el aceite nuevo y sacar el otro que
está en las cámaras o tuberías.
Figura 65. Desarmado de válvula de venteo
(Raúl P, 2012)
11. Desarme de la válvula de venteo como de tapón donde se encuentra las
2 arandelas de plomo y instalación de la conexión rápida para hacer fácil
la puesta de la bomba para poder bombear el aceite nuevo y sacar el
otro aceite que está en las cámaras o tuberías.
Figura 66. Arandelas de plomo y instalación de conexión rápida
(Raúl P, 2012)
106
12. Se procede a encebar la bomba con el aceite nuevo (CL-4 OIL). Esta
prueba se hace aparte, hasta llenar el aceite en una pequeña bomba
manual. Una vez verificado el paso del aceite, la bomba se encuentra
encebada.
Figura 67. Encebado de la bomba manual
(Raúl P, 2012)
13. Ya encebada la bomba se procede a hacer la conexión con el conector
rápido. Ahora si ya hecho la conexión a la tubería se procede a
succionar el aceite del tanque girando la palanca de la bomba hacia la
cámara de empuje donde se encuentra el demás aceite que queremos
sacar, es decir, el aceite nuevo empuja al otro aceite viejo hacia el
conducto donde va el filtro de aceite para poder ser eliminado tomando
en cuenta que este proceso tarda bastante tiempo, aproximadamente se
usa en el mantenimiento trimestral 7.5 galones (1½ tanque de CL-4 ).
Figura 68. Pasar aceite al circuito de lubricación y al HTC
(Raúl P , 2012)
14. Es necesario observar que esté cayendo aceite limpio al tanque. Esto es
un indicio de que se ha limpiado todas las cañerías de la bomba. Se
107
debe observar visualmente que el nivel de aceite está lleno en la cámara
de empuje. Para luego cerrar con el tapón que será puesto con el teflón
para evitar que se llene de aire se asegura con llave
.
Figura 69. Caída de aceite y armado de tapón
(Raúl P , 2012)
15. Se coloca un filtro nuevo pero para lo cual primeramente le
humedecemos la boca del filtro con aceite nuevo y se puede utilizar un
paño absorbente para asegurar el filtro debido al aceite.
Figura 70. Puesta de filtro
(Raúl P , 2012)
16. Se procede a llenar el tanque de almacenaje de aceite con el aceite
nuevo, desde la parte de arriba verificando en la mirilla, que el nivel se
encuentra lleno.
Figura 71. Llenado del tanque de aceite con CL-4
(Raúl P , 2012)
108
17. Procedemos a la instalación del medidor de vibración
Figura 72. Instalación del medidor de vibración sobre la HTC
(Raúl P , 2012)
18. Finalmente se debe tener cuidado de desechar el aceite usado de la
bomba para lo cual debemos lanzarlo al sistema de sumideros de la
instalación en cuestión esto principalmente se lo hace por motivos
medioambientales y económicos.
Figura 73. Vaciado del aceite al sumidero
(Raúl P, 2012)
3.12 PROCEDIMIENTO DE MANTENIMIENTO DEL COUPLING Y MOTOR
1. Se procede a desarmar el protector metálico (Guarda Protectora) y el
coupling se puede utilizar con llave ½ y playo a la vez pero siempre
como principal precaución llevar en cuenta como se encuentra el
109
ensamblado de las piezas como sus respectivos empaques , pernos y
tuercas , para cuando se lo vuelva armar , esto es muy importante.
Figura 74. Desarme de la guarda protectora y coupling
(Raúl P , 2012)
2. Ya desarmada las tapas del coupling (Cubierta) es necesario tener
precaución con los respectivos empaques y el anillo de caucho, por lo
que hay que sacar los resortes (Rejilla) del cople con un desarmador o
una barra haciendo palanca en forma gradual en cada uno de los lados ,
como también tener cuidado de poner un paño absorbente debajo del
coupling.
Figura 75. Vista interior del coupling
(Raúl P , 2012)
3. Se procede a la limpieza con el JP1 hasta que quede limpio el coupling
del
motor y se lleva las tapas como también las Rejillas hacia el
laboratorio para la respectiva limpieza de la anterior grasa Falk para lo
cual utilizamos el JP1 y una brocha esto se hace para evitar daños
medioambientales en el sitio como se observa en la fotografía.
110
Figura 76. Limpieza de la cubierta y del coupling
(Raúl P , 2012)
4. Luego de limpiar las Cubiertas se procede con la limpieza de las Rejillas
con el JP1 , teniendo cuidado de no dejar caer las mismas.
Figura 77. Limpieza de la rejilla con JP1
(Raúl P , 2012)
5. Para poner grasa al motor de la bomba, tanto en el frente como atrás
que es el mismo procedimiento. Para ambos casos se procede a
desarmar los 2 primeros tapones del motor para el engrase de los
mismos , para lo cual por él un hueco del tapón ingresa la grasa nueva
Poliurea Mobil por lo general son dos tubos, que es bombeada por
medio de la bomba engrasadora hacia las cámaras de lubricación de la
misma y el otro hueco sea el de salida por el cual salga la grasa vieja ,
teniendo muy en cuenta poner el paño absorbente debajo del mismo
para la limpieza respectiva , en caso de no salir por los tapones mover el
eje del motor.
111
Figura 78. Puesta de grasa Poliurea Mobil al motor parte anterior y posterior.
(Raúl P , 2012)
6. Terminado de poner grasa al motor se procederá a colocar la grasa falk
en el coupling teniendo en cuenta de no votar las empaquetaduras.
Después se procede a poner la rejilla del coupling tomando muy en
cuenta su dirección de ensamblaje es decir tiene que quedar el corte de
la rejilla igual al centro de las cubiertas porque elimina la vibración.
Figura 79. Poniendo grasa al coupling y la rejilla al orificio guía.
(Raúl P , 2012)
7. Puesta de la otra rejilla del coupling tomando muy en cuenta el orificio de
dirección donde comienza las rejillas, es decir los extremos cortados
vaya en la misma dirección y se lo puede asentar con un mazo de hule
y se procede a poner grasa Falk y evite el exceso para que quede a ras
112
de la rejilla para lo cual para facilitar la puesta de grasa se puede sujetar
con cuidado el eje con la llave de pico para evitar que se mueva el eje.
Figura 80. Poniendo grasa a las rejillas
(Raúl P , 2012)
8. Se pone grasa Falk en las dos cubiertas para acoplar el motor coupling
previamente engrasado como se ve en la fotografía.
Figura 81. Poniendo grasa a las cubiertas
(Raúl P , 2012)
9. Para el ensamblaje la unión de las cubiertas tienen que quedar justo con
el orificio guía. Tener muy en cuenta el ajuste de los pernos ya que el
sentido de giro del eje es horario, sino se hace esto puede ser que con
el movimiento del eje se destornillen los pernos y sea peligroso. Coloque
las juntas en la brida de la cubierta inferior y junte las medias cubiertas
de manera que las marcas de referencia queden del mismo lado , esto
es muy importante.
113
Figura 82. Ensamble de las cubiertas del coupling
(Raúl P , 2012)
10. Finalmente se procede a ajustar el coupling Falk de tal manera que
sosteniéndole con la llave de pico al eje para girar a una posición más
cómoda y el sentido de las tuercas están bien puestos en relación al eje
procediendo a armar el protector como se observa en la fotografía.
Figura 83. Ajustando tuercas y poniendo el protector
(Raúl P , 2012)
114
3.13 TÉCNICAS E INSTRUMENTOS
El estudio incluirá una investigación de campo, lo que según Pérez Serrano
(1998) “es una forma narrativo – descriptiva de relatar observaciones,
reflexiones y acciones de un amplio espectro de situaciones. Incluye además
impresiones e interpretaciones subjetivas que pueden utilizarse para una
investigación posterior” (p.42)
Entre las técnicas seleccionadas básicamente constan la recopilación
documental, la observación de campo, las encuestas y entrevistas.

Recopilación Documental
La recopilación documental se ha realizado a través de documentos gráficos o
materiales de consulta bibliográfica como libros, revistas, artículos e
información disponible en medios digitales.

Observación de campo
Se basó en observaciones personales realizadas por parte del investigador, en
sitios como la Estación en estudio , oficinas de la empresa XYZ en la ciudad de
Quito y otros sitios similares, con la finalidad de recoger información
relacionada con el tema y las posibles necesidades observadas de primera
mano, para confrontarla con los datos recopilados previamente.

Entrevistas a profundidad
La Entrevista es un procedimiento que se basa en una conversación dirigida
entre dos o más personas en donde la persona entrevistada es la fuente
principal de la información (Vejarano G, 2009)
Este instrumento de investigación consiste en la elaboración de preguntas
dirigidas a expertos escogidos en forma no aleatoria, recurriéndose a un
formulario o cuestionario que oriente la conversación. Las preguntas fueron
115
diseñadas en función de los objetivos de la investigación y realizadas a
expertos relacionados con el tema.
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIONAL
FACULTAD DE PETROLEOS
ENTREVISTA PARA EXPERTOS
Tema: “Plan de mantenimiento del circuito de lubricación en bombas
horizontales utilizadas en el proceso de recuperación de crudo”.
Soy estudiante de la Carrera de TEGNOLOGÍA EN PETRÓLEOS, y me
encuentro realizando una investigación que servirá como un elemento
importante para el sustento de un trabajo de grado, por lo que mucho
agradeceré se digne colaborar respondiendo a la siguiente encuesta.
Debo indicar que la información emitida será considerada como confidencial.
Objetivo: Diagnosticar la situación actual respecto al plan de mantenimiento
del circuito de lubricación en bombas horizontales “Centrilift”, utilizadas en el
proceso de recuperación de crudo en el campo 66 operado por la compañía
XYZ.
1. ¿Qué papel desempeñan las bombas horizontales “Centrilift” dentro del
proceso de extracción de crudo en el campo CEPHY – 18 – SW – 2A de la
compañía XYZ?
2. ¿Qué opinión tiene usted respecto a la importancia de parámetros técnicos
de temperatura y vibración, en el funcionamiento de equipos rotativos como
la bomba horizontal “Centrilift” de Baker Hughes?
3. ¿Podría indicar su opinión respecto al plan de mantenimiento aplicado
actualmente a las bombas horizontales “Centrilift” en la Estación de la
compañía XYZ?
4. ¿En cuanto al sistema de lubricación de las bombas horizontales “Centrilift”,
cree usted que se requiere actualizar los programas de mantenimiento
trimestrales, semestrales a anuales?
116
5. ¿En
caso de requerirse
una
actualización
en
los programas de
mantenimiento, o formatos utilizados para el sistema de lubricación de las
bombas horizontal “Centrilift”, dentro del contexto del Plan de mantenimiento
para el sistema de bombeo de la estación, que tipo de cambios o
actualización sugiere usted?
 Fuentes de información
Se distinguen dos tipos fundamentales de fuentes de información: Fuentes
primarias (o directas) que corresponden a los datos obtenidos "de primera
mano", por el investigador, como es el caso de búsqueda bibliográfica,
artículos científicos, monografías, tesis, libros o artículos de revistas
especializadas originales, no interpretados.
Fuentes secundarias, o aquellas que contienen material ya conocido pero
organizado según un esquema determinado. La información que contiene hace
referencia a documentos primarios.
En el presente caso investigativo, como fuentes primarias utilizadas se
destacan: Recopilación teórica realizada por el investigador en libros
relacionados con el tema de funcionamiento de bombas, de sistemas de
lubricación en bombas horizontales aplicadas en la industria del petróleo,
artículos de revistas especializadas, memorias de seminarios y talleres
especializados y la investigación de campo a través de observaciones directas,
información suministrada por operadores de la Estación , y entrevistas a
personal relacionado directamente.
Como fuentes secundarias se tomaron los datos recopilados y procesados por
otros investigadores que a su vez lo han adaptado en investigaciones similares
o afines a la presente, tales como artículos publicados en Internet, Guías,
diccionarios especializados, enciclopedias, base de datos bibliográficos, etc.
117
ANÁLISIS Y RESULTADOS
118
4. ANÁLISIS Y RESULTADOS
La presentación de Resultados y Discusión están organizados en un orden
similar a lo propuesto en el Capitulo de Metodología, es decir, se ha procedido
a desarrollar el mantenimiento del aceite lubricante empleado para los sistemas
de la Bomba Centrilift, los análisis de Laboratorio para verificar el
comportamiento durante su uso, el mantenimiento del aceite lubricante, los
controles de vibración y temperatura, comportamiento del sistema de
enfriamiento del lubricante y los estudios de campos basados en encuestas y
entrevistas
4.1. MANTENIMIENTO CON EL ACEITE LUBRICANTE
Una de las formas muy prácticas para saber si es necesario reemplazar el
aceite de lubricación que circula en el sistema de la bomba Centrilift, se puede
verificar observando el cambio de color en los nuevos sistemas de filtro, que
cambia su tonalidad del morado a color rosado blanquecino.
Figura 84. Nuevo sistema de filtro y cambio de aceite
(Raúl P , 2012)
En el caso de que visualmente o de acuerdo a la planificación trimestral, será
necesario el reemplazar el aceite, de acuerdo a los requerimientos de los
fabricantes. En el caso práctico de la presente investigación se observó que el
filtro indicaba un color blanquecino, por lo que se requería su reemplazo,
aprovechándose para efectuar el cambio del aceite.
119
Siguiendo los procedimientos sugeridos por los fabricantes se procedió al
cambio de aceite, procediéndose a desechar el aceite usado y reemplazarlo
por uno nuevo con las características “Aceite Centrilift, Lube Oil CL 40 5GL
FAIL una cantidad de 15 galones, con una duración aproximada de 4320 horas.
Una vez expulsado el aceite usado se procedió a eliminarlo por completo
llenándolo con aceite nuevo y dejando escurrir hasta que quede un color claro
correspondiente al aceite nuevo.
Figura 85. Llenado de aceite
(Raúl P , 2012)
En las fotografías adjuntas se observa cayendo el aceite limpio al tanque, lo
cual es un indicio de que se ha limpiado todas las cañerías de la bomba. Aquí
se puede observar como se ha sacado el aceite viejo y nuevo en el tanque
ayudado por una bomba manual. Además como ya se vio anteriormente es
posible ver que el nivel de aceite está lleno en la cámara de empuje.
Figura 86. Caída de aceite limpio
(Raúl P , 2012)
120
Como parte del plan de mantenimiento de lubricación el investigador estuvo
presente en una rutina de engrasamiento, en este caso, del motor “coupling”,
utilizando “grasa Falk de 397 gr ” y teniendo especial cuidado de no votar los
sellos del motor coupling.
El proceso de cambio de grasa nueva en reemplazo de grasa usada, consistió
en destapar un tapón de salida del sistema de lubricación con grasa, e
introducir por el otro extremo “grasa Poliurea Mobil de 400 gr”, la cual empuja
a la usada, observándose diferentes tonalidades, en este caso, grasa usada
color plomo y grasa nueva color azul, tal como aparece en las fotografías
adjuntas.
Figura 87. Grasa Poliurea Mobil al motor y puesta de grasa Falk al coupling
(Raúl P , 2012)
Para colocar de manera correcta las dos rejillas (Grid) del motor coupling, de
acuerdo a las instrucciones del fabricante, se consideró la dirección tomando
como referencia un orificio que existe a un costado.
Una vez engrasado el motor “coupling”, se procedió a cubrir el mecanismo,
encajando las dos tapas denominadas “cubiertas”, debiendo tener en cuenta,
conforme a los instructivos, que para acoplar tiene que quedar el corte de la
rejilla igual al centro de la cubierta. Finalmente el sentido de los pernos en el
ajuste en el coupling es “horario” (siguiendo las manecillas del reloj) debido al
funcionamiento del eje, en razón de que se permita que los pernos no se
destornillen al momento de trabajar.
121
Figura 88. Puesta de las Cubiertas y atornillado con llave
(Raúl P , 2012)
4.2. ANÁLISIS DE LABORATORIO
Para los análisis correspondientes en Laboratorio se procedió a tomar una
muestra de 750 cc. de aceite dieléctrico CL-4 Centrilift de la bomba HC 12500,
con la finalidad de realizar los análisis de laboratorio con los Métodos:
 ASTM D 287 correspondiente a Gravedad API;
 ASTM D 445 correspondiente a Viscosidad a 40ºF cSt; Viscosidad a
100ºF cSt; que en el Ecuador corresponde al INEN 810
El proceso que se siguió fue el siguiente:
a) Se tomó 750 cc. de muestra de aceite dentro de una botella de vidrio,
debiendo recoger unos 20 cc., inicialmente con la finalidad de enjuagar
el recipiente.
b) Se recoge un litro de muestra de aceite y se etiqueta como “Aceite CL-4
Centrilift, C42288”. Código de Laboratorio LPM 033-ENE.
c) Se ingresa la muestra al Laboratorio de la EPN y dadas las
circunstancias el investigador, participa en calidad de observador.
122
d) Se trasvasa parte de la muestra a una probeta, con capacidad para 500
ml, y se procede a efectuar la prueba de Gravedad Específica
e) Se trasvasa parte de la muestra a un vaso de precipitación, con
capacidad para 250 ml, y se procede a efectuar la prueba de Viscosidad.
4.2.1 Análisis de Gravedad API
-
Dentro de la probeta con capacidad para 500 ml, se colocan 400 ml de
muestra de aceite aproximadamente.
-
Se escoge un Termo hidrómetro con escala de 35 a 45 ºAPI y se introduce
cuidadosamente dentro del líquido.
-
Se deja flotar hasta que se estabilice, durante un tiempo de 2 minutos.
-
Una vez estabilizado se observa una lectura de API y una temperatura en
ºF.
-
Los datos de lecturas observadas de ºAPI y ºF son anotados y comparados
en las Tablas ASTM con la finalidad de convertir al dato final con 15,5 ºC, que
corresponde a la temperatura estándar para estas pruebas.
-
El dato final corresponde a 39,5 º API.
-
Con el dato de API se lleva a la tabla ASTM y se observa el dato
correspondiente a gravedad específica a 15,5ºC.
-
El resultado de la muestra de aceite Cl - 4 es de 39,5 º API corresponde a
0,825 gr/cm³ de densidad relativa a 15,5 ºC. (véase anexos)
123
4.2.2 Análisis de Viscosidad a 40 ºF
- Con la muestra de aceite colocada dentro de un vaso de precipitación con
capacidad para 250 ml, se colocan 150 ml de muestra de aceite
aproximadamente.
- Se observa la muestra dentro del vaso notándose que no contiene
partículas extrañas en suspensión que podrían afectar el desarrollo de la
prueba, por lo que no es necesario filtrar la misma.
Figura 89. Viscosímetro cannon-Fenske
(Raúl P , 2012)
-
Se escoge un Viscosímetro Cannon-Fenske y se introduce cuidadosamente
dentro del líquido que sirve de baño, el cual se encuentra dentro de un cilindro
con capacidad de 3 litros de agua mezclado con glicerina.
-
Se procede a encender el sistema de calentamiento y homogenización del
líquido de baño hasta que alcance una temperatura de 40 ºC.
124
-
Se realiza una limpieza interior del viscosímetro vaciando algún vestigio de
muestra anterior,
en caliente, es decir, dejando que el equipo de vidrio
adquiera la misma temperatura del baño que se utiliza en la prueba y soplando
por un extremo con una “pera” de goma.
- Se lava tres veces el interior del equipo de vidrio, utilizando alcohol etílico,
para luego secar con aire limpio y seco.
- Luego se aspira un poco de de muestra por un extremo, con la “pera” de
goma y se desecha del equipo.
- Se deja un lapso de 5 minutos hasta que la muestra adquiera la misma
temperatura del baño (40 ºC).
- Se procede a aspirar la muestra por un extremo hasta que el nivel de líquido
llene al bulbo superior, dejando que el líquido supere la marca de la primera
línea roja “D”, esperando que el líquido descienda libremente por gravedad.
- Al llegar el menisco a la marca roja “D” se procede a activar manualmente el
cronómetro, dejando correr el liquido hacia abajo, hasta encontrar la segunda
marca “F” y parar manualmente el cronómetro.
Resultado: Según el método de Engler, la viscosidad se determina como la
relación entre el tiempo de paso de cierto volumen de aceite a la temperatura
de prueba T y el tiempo de paso de un volumen igual de agua a 20 °C. Por lo
que para ello se procede a calcular mediante el empleo de tablas de
conversión, tomando como referencia la viscosidad cinemática en cSt. El dato
de viscosidad de la muestra de aceite CL - 4 a 40ºC es de 29,71 cSt (véase
sección anexos).
125
Figura 90. Medición de la viscosidad
(Raúl P , 2012)
4.2.3 Análisis de Viscosidad a 100 ºF
- Con la muestra de aceite colocada dentro de un vaso de precipitación con
capacidad para 250 ml, se colocan 150 ml de muestra de aceite
aproximadamente.
- Se observa la muestra dentro del vaso notándose que no contiene
partículas extrañas en suspensión que podrían afectar el desarrollo de la
prueba, por lo que no es necesario filtrar la misma.
- Se escoge un Viscosímetro Cannon-Fenskey se introduce cuidadosamente
dentro del líquido que sirve de baño, el cual se encuentra dentro de un cilindro
con capacidad de 3 litros de agua mezclado con glicerina.
- Se procede a encender el sistema de calentamiento y homogenización del
líquido de baño hasta que alcance una temperatura de 100 ºF.
126
- Se realiza una limpieza interior del viscosímetro vaciando algún vestigio de
muestra anterior, en caliente, es decir, dejando que el equipo de vidrio
adquiera la misma temperatura del baño que se utiliza en la prueba y soplando
por un extremo con una “pera” de goma.
- Se lava tres veces el interior del equipo de vidrio, utilizando alcohol etílico,
para luego secar con aire limpio y seco
- Luego se aspira un poco de de muestra por un extremo, con la “pera” de
goma y se desecha y se desecha del equipo.
-
Se deja un lapso de 5 minutos hasta que la muestra adquiera la misma
temperatura del baño (100 ºF).
-
Se procede a aspirar la muestra por un extremo hasta que el nivel de líquido
llene al bulbo superior, dejando que el líquido supere la marca de la primera
línea roja “D”, esperando que el líquido descienda libremente por gravedad,
-
Al llegar el menisco a la marca roja “D” se procede a activar manualmente el
cronómetro, dejando correr el liquido hacia abajo, hasta encontrar la segunda
marca “F” y parar manualmente el cronómetro.
Resultado: Para obtener el resultado se calcula mediante el empleo de tablas
de conversión, tomando como referencia la viscosidad cinemática en cSt., por
lo que el dato de viscosidad de la muestra de aceite CL-4 a 100ºC es de 6,11
cSt. (véase sección anexos).
4.2.4 Prueba de la Rigidez Dieléctrica del Aceite
Oil Dielectric Test – Oil Shot (CRM 2029; REV: C, Date: 1-10-2011)
"Referencia ASTM D877 método de ensayo dieléctrico.
127
Ámbito de aplicación:
Este método describe las medidas adoptadas para llevar a cabo una prueba
dieléctrica , realizada en el taller de Baker Hughes.
Definiciones:
"Dieléctrica: Consiste en una prueba, en la cual se aplica un alto voltaje de DC
a través de un campo, o espacio específico entre dos electrodos en el que el
líquido dieléctrico (aceite lubricante CL 4, de la bomba HC12500 en este caso)
se coloca para determinar el valor de aislamiento del líquido. Referencia: ASTM
D877 (Dielectric Test Method) Prueba de Ruptura Dieléctrica.
Equipo
Para la prueba de determinación de aceite dieléctrico, se utiliza
el equipo
"Hipotronics OC60D, utilizando un limpiador de grado eléctrico de acuerdo con
las recomendaciones del fabricante.
Figura 91. Equipo para la determinación de la Rigidez Eléctrica
(Raúl P , 2012)
Muestra:
La muestra de aceite se toma en botellas de vidrio transparentes
Método (aceite de motor):
o Se reúne 750 cc, de una muestra de aceite de un motor que necesita a
prueba en un recipiente transparente limpio.
128
o Las muestras de aceite de motor serán tomadas de manera homogénea de
la parte superior e inferior.
o Al ser tomadas las muestras, se toman las precauciones debidas
observando que las áreas alrededor de los puertos del motor estén limpios
antes de alcanzar una muestra.
o Se procede a retirar el recipiente de prueba y limpiar a fondo el vaso con un
limpiador de calidad eléctrica limpiador (de acuerdo con las instrucciones del
fabricante).
o Luego de la limpieza del recipiente de prueba se lo deja secar naturalmente,
tomando la precaución de no limpiar con un paño o soplando con una
manguera de aire, ya que esto puede introducir nuevos elementos de
contención en la taza.
o Se procede a enjuagar el recipiente de prueba, enjuagando con el mismo
aceite a probar, pudiendo hacerlo también con un fluido (líquido dieléctrico
limpio recomendado por el fabricante).
o Se drena la mayor cantidad de líquido de lavado como sea posible.
o Se verifica la distancia entre los electrodos de 0,100 "con el medidor de
vacío que dispone el probador.
o El espacio entre los electrodos se comprobará al comienzo de cada
cambio se prefiere cada vez que se efectúe una prueba diferente.
o Se procede a verter lentamente la muestra de aceite que se pondrá a
prueba en el recipiente correspondiente, asegurándose de que los electrodos
están completamente sumergidos.
o Se deja la muestra durante un mínimo de 8 a 10 minutos para eliminar
burbujas en el aceite.
129
Figura 92. Recipiente con muestra de aceite CL-4
(Raúl P , 2012)
Seguridad
Para la presente prueba se utiliza equipo de protección personal (EPP) como
gafas de seguridad o careta de manera obligatoria, así como guantes de látex
que ayudan a limitar la exposición de aceite en las manos.
De igual forma y por tratarse de la operación de un equipo eléctrico, se toman
las precauciones acostumbradas como:
o Asegurarse de que la unidad está apagada antes de abrir la alta tensión en
el compartimento del probador.
o Cerrar el compartimento de alto voltaje antes de conectar la unidad.
o No hay que tratar de forzar los enclavamientos.
o Si los bloqueos no están en funcionamiento, colocar un letrero de equipo
operando.
130
Figura 93. Tablero de equipo probador
(Raúl P , 2012)
Tabla 16. Pruebas de rigidez dieléctrica al aceite CL-4.
Primera prueba
Segunda prueba
Tercera Prueba
Cuarta prueba
35,8
31,5
27,8
31,2
ΣTOTAL
126.3
= 126.3 / 4
= 31.575
(Baker H , 2013)
El resultado promedio es: 31.575 del aceite CL-4
Δ Nos indica que esta dentro de los rangos todavía es un aceite bueno
Rangos : El aceite es bueno si está entre estos rangos 20 y 34 (nuevo)
4.3 INSPECCIÓN DE VIBRACIÓN Y TEMPERATURA
Para tomar los datos de Vibración se procedió a utilizar el equipo VibXpert, el
cual permitió apreciar datos hasta la tercera cifra decimal, lo cual es una
garantía dada las precauciones de variación mínimas.
Figura 94. Medida de vibración axial , horizontal y vertical
(Raúl P , 2012)
131
Para disponer de un mayor número de datos se consignaron datos de vibración
axial, horizontal y vertical del equipo Centrilift. Colocando una extensión del
equipo VibXpert en las posiciones señaladas en las fotografías adjuntas, es
decir, en diferentes sectores de la bomba tal como se puede apreciar.
De igual forma y utilizando un equipo que funciona con rayos laser se levanta
información de temperatura utilizando un equipo que emite un rayo infrarrojo.
Los datos obtenidos en diferentes sectores de la bomba se pueden apreciar en
la siguiente Tabla 17. que se encuentra a continuación:
Figura 95. Medición de temperatura
(Raúl P , 2012)
132
Tabla 17. Medidas de Vibración y Temperatura en la Bomba.
DATOS DE VIBRACION (In/seg RMS y
TEMPERATURA (ºC)
Bomba Bomba Bomba Bomba Bomba Bomba Bomba Bomba Bomba Bomba Bomba Bomba Bomba Bomba Bomba
1
1
1
2
2
2
3
3
3
4
4
4
5
5
5
Vertical
0,058 0,034 0,040 0,050
0.044
0,044
0,034
0,035
0,027
0,048
0,041
0,013
0,041
0,049
0,041
0,06
0,061
0,043
0,052
Horizontal
0,024 0,043 0,050 0,072
0.042
0,043
0,049
0,049
0,058
0,055
0,067
0,070
0,033
0,041
0,052
0,058
0,065
0,052
0,055
Axial
0,054 0,055 0,021 0,018
0.017
0,017
0,013
0,013
0,014
0,018
0,012
0,011
0,025
0,01
0,012
0,028
0,017
0,022
0,028
41
41
40,6
40,6
42,8
42,5
42,6
45,2
45
44,8
47,2
46,6
47,8
49
49,6
Temp. º C
60
62
59
40
(Compañía xyz , 2012)
133
4.4 MANTENIMIENTO PERIÓDICO DE LA BOMBA H-PUMP
De acuerdo a la planificación de mantenimiento implementada en el campo
CEPHY – 18 – SW – 2A , se ha procedido a resumir en varios cuadros el tipo
de mantenimiento y la frecuencia de trabajo :
Figura 96. Tabla de mantenimiento a las bombas H-Pump
(Baker H. Plan ,2012)
134
Figura 97. Materiales utilizados en los Mantenimientos
(Baker H. Plan ,2012)
Nota : Aquí constan las unidades , tipos de lubricante, la frecuencia de su uso y la cantidad de los mismos
135
Figura 98. Cronograma de mantenimiento
(Baker H. Plan ,2012)
136
4.5 SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DEL LUBRICANTE
El equipo Centrilift, libera grandes temperaturas debido a la expulsión y la
radiación del mismo, existiendo la posibilidad de dilatación de los elementos
mecánicos. Por lo tanto, se requiere aplicar un sistema de refrigeración a fin de
poder controlar el exceso de temperatura, evitando que llegue a temperaturas
extremas y los equipos pierdan sus especificaciones de trabajo, perjudicándose
los elementos con los cuales trabaja.
Figura 99. Radiador
(Raúl P , 2012)
El sistema de aceite empleado en la bomba Centrilift en estudio dispone de un
sistema de enfriamiento líquido (aceite) y adicionalmente con aire, por lo que
ambos elementos presentan características muy particulares.
En el presente caso el sistema de enfriamiento con aire como elemento
refrigerante, requieren de grandes cantidades de este elemento para enfriar al
motor, por lo cual el uso que presta al equipo no es muy eficiente.
El proceso se inicia cuando el aire es utilizado para enfriar un radiador por el
cual circula el aceite lubricante, por lo que éste el que realmente enfría al
motor. El aire es llevado al exterior del cilindro el cual cuenta con una serie de
aletas para mejorar la transferencia de calor, tal como se muestra en la
fotografía anterior.
La generación forzada de paso de aire se realiza a través de un sistema de
laberinto mediante el aporte de un sistema de generación de energía la cual
137
proporciona el ventilador. La ventilación mecánica consiste en que el aire
exterior se lo transporta a través a un espacio, por inyección o extracción este
aire sustituye el aire vaciado interior por el aire nuevo del exterior.
El movimiento del aire por sí mismo tiene un efecto refrescante. Cuando la
temperatura del aire exterior es menor de 36° C, y no está saturado, refresca
por su velocidad, arrastrando el calor sensible retirándolo de los objetos
calientes.
El filtro de aceite que se utiliza en el equipo Centrilift, tiene un papel esencial a
desempeñar en este proceso, debido a que proporciona una purificación
continua del aceite, por medio de la retención de partículas abrasivas que están
causadas por el desgaste y rasgaduras normales, y también el polvo y los
residuos de la combustión o de un trabajo de un circuito de lubricación donde
se generan impurezas.
Este filtro es capaz de soportar las cargas térmicas y mecánicas creadas en el
entorno del motor y está diseñado para retener el aceite cuando el motor se
apaga, ayudando a enfriar el aceite hasta su temperatura óptima de
funcionamiento.
El aceite Centrilift CL–4-- C42288, utilizado corresponde a un lubricante
sintético dieléctrico, dado que la maquinaria y los mecanismos trabajan bajo
condiciones de operación más críticas, resultando ineficaces, en unos pocos
casos, los lubricantes minerales. Este tipo de aceite se utiliza dado que los
equipos deberán funcionar con intervalos prolongados de cambio de aceite.
Considerando los aspectos anteriormente, el fabricante de los equipos
recomienda un producto de calidad, por lo que el aceite que con el cual se
cuenta, es un aceite de características de tipo sintético de grado ISO – 68, el
cual es fabricado bajo la licencia de Centrilift con la identificación: CL- 4 OIL
C42288 ESTATIC RESISTANT.
138
En el presente caso, se cuenta con un sistema de lubricación hidrodinámico, lo
cual significa, optimizar su uso basado en el principio de que el aceite separa
las superficies o caras con su capa, a fin de evitar el contacto de estas. Por
tanto y de acuerdo a las características presentadas en las tablas respectivas
este tipo de sistema requiere una abundante cantidad de lubricante , fresco, de
tal forma que la viscosidad se mantenga sin perder sus propiedades,
manteniendo una película del lubricante a fin que no se rompa por la altas
presiones o temperaturas, considerando que el aceite en contacto con el
oxigeno del aire o el trabajo a altas temperaturas tiende a oxidarse, formándose
productos ácidos los cuales atacan a los metales causando corrosión,
herrumbe, por tanto para controlar esta situación el aditivo con el cual se
cuenta en este tipo de aceite es el Ditiofosato de zinc.
4.6 PROCESO DE RECORRIDO DEL LUBRICANTE
El recorrido que realiza el aceite durante el proceso de bombeo del líquido se
inicia en el ingreso del aceite por el cabezal del porta filtro para luego salir
hacia el intercambiador de calor por la toma superior a fin de que la circulación
del aceite sea de arriba hacia abajo. Es ahí que debido al efecto de la acción
del ventilador la temperatura del aceite va decreciendo. Luego de salir por la
toma inferior, es dirigido por medio de una manguera hacia un tanque de
almacenamiento del aceite, sitio donde permanecerá un tiempo y tendrá una
disipación de temperatura, para posteriormente volver a circular por la toma
inferior del tanque al aceite, siendo transportado hacia la cámara Thrust
Chamber luego de pasar por la válvula check (Centrilift 2012), como se puede
observar en los siguientes gráficos
139
Figura 100. Sistema de lubricación (vista lateral)
(Baker H , 2012)
Figura 101. Sistema de lubricación (vista superior)
(Baker H , 2012)
140
Figura 102. Sistema de lubricación (vista frontal)
(Baker H , 2012)
De acuerdo a las observaciones en el campo, en este caso, al sistema de
enfriamiento con aceite y aire forzado, se requiere bajar las condiciones de
temperatura del aceite que maneja en su interior la cámara de empuje además
de considerar con la frecuencia de los periodos de intercambio de aceite en
todos los equipos del campo , que en la práctica se presentan muy seguido y
las condiciones del lubricante presentan un aspecto visual obscuro debido a la
degradación alta del aceite.
Lo ideal sería que los períodos de mantenimiento se alarguen, por situaciones
de para del equipo, por el acople y desacople de parte hasta llegar al sitio en
mantenimiento, lo cual se refleja en una disminución de costos. Para tener un
mejor criterio se procedió a tomar lecturas de temperatura utilizando un equipo
de toma de temperatura de marca CAT 164-3310 termómetro que cuenta con
dispositivo de rayo láser el cual permitió contar con toma de lecturas muy
exactas y sin tener un contacto directo con la superficies del equipo a medir
Al ejecutarse las pruebas de campo de este tipo de equipo, en la primera
lectura de temperatura de la cámara de empuje estándar se observa en su
interior, el aceite alcanza una temperatura de 195 ºF (90.556ºC), lo que da a
141
notar que se presenta un deterioro del aceite y que debido a ello podría
presentarse un desgaste prematuro de los rodamientos de la cámara.
.
Figura 103. Temperatura inicial
(Raúl P , 2012)
Esta situación podría complicarse más, dado que al tomar semanalmente los
datos de las vibraciones de los equipos y la constante intervención en corregir
el alineamiento entre bomba y motor,
se deduce que de no atenderse el
sistema de lubricación y enfriamiento adecuadamente, los rodamientos podrían
perder sus propiedades de metales, su tratamiento térmico de los rodillos y
pistas. Además se pudo observar resequedad de algunos sellos y retenedores
lo cual puede dar como resultado fugas permanentes del lubricante. Es así
como un exceso de temperatura en los motores pueden dar como resultados
que exista una perdida rápida de la alineación de bomba–motor y fugas de las
juntas debido a la resequedad y poca durabilidad del sello mecánico.
Es importante anotar que el fluido que bombea el sistema, es agua de
formación con una temperatura que oscila entre los 160 ºF a los 170ºF
(71.111ºC a los 76.667ºC) , considerando la temperatura ambiente la cual
dadas las condiciones del clima húmedo tropical puede llegar a unos 30ºC.
En la figura siguiente se observa una temperatura más alta en el aceite
considerándose que esta lectura es tomada al medio día con un promedio de
35 º C a 40 º de temperatura ambiental, lo que agudiza el deterioro del aceite
por las temperaturas extremas antes anotados, perdiendo sus propiedades .
142
Igualmente se ha procedido a tomar la temperatura del aceite en el sector de la
línea de succión notándose igualmente un incremento excesivo de temperatura
del aceite (249 ºF) respecto a la lectura inicial del mismo (195 ºF) como se
puede apreciar.
Figura 104. Temperatura de línea de succión
(Raúl P , 2012)
Es notorio que desde que el aceite sale de la cámara de empuje o Thrust
Chamber, pasando por el filtro de aceite, entra al intercambiador y luego al
tanque reservorio, la temperatura tiende a declinar, debido al proceso de
enfriamiento forzado, aunque no en la medida requerida, ya que sería mucho
mejor si se contara con descenso de la temperatura más evidente.
El proceso se inicia con el aceite que se encuentra dentro de la cámara de
empuje es expulsado por una bomba la cual está conectada al eje principal, el
aceite es transportado por medio de una manguera de alta presión de 120 PSI.
En la figura siguiente, se presenta una toma para la circulación del aceite. Se
Observa la colocación de un acople de fácil remoción, utilizado generalmente
para poder vaciar el aceite durante una operación de mantenimiento.
143
Figura 105. Toma de conexión de aceite que circula por la cámara
(Raúl P , 2012)
Posteriormente el lubricante llegara hasta el cabezal del porta filtro donde se
cuenta con un manómetro de presión a fin de controlar la presión del sistema.
Figura 106. Temperatura de ingreso en el filtro de aceite
(Raúl P , 2012)
Una vez que el aceite lubricante ha pasado por el filtro de aceite se observa
que la temperatura a la entrada del radiador o intercambiador de calor,
incrementa ligeramente.
Figura 107.Temperatura a la salida del filtro de aceite
(Raúl P , 2012)
144
Una vez que el aceite ha ingresado al radiador, es monitoreado observándose
que de acuerdo al comportamiento de la temperatura en la parte superior,
medio e inferior, es posible apreciar el efecto del enfriamiento por aire forzado,
luego de pasar por el intercambiador el cual dispone de un ventilador en su
interior.
Figura 108. Temperatura en nivel superior, medio e inferior del intercambiador
(Raúl P , 2012)
4.7 RESULTADOS DE ENTREVISTAS
Para la aplicación de esta técnica se ha considerado la participación de tres
expertos que laboran en actividades técnicas relacionadas con mantenimiento
y administración de la Estación en estudio, en base a cinco preguntas
elaboradas previamente y en concordancia con los objetivos y considerando los
parámetros técnicos afines.
En cuanto al papel que desempeñan las bombas horizontales “Centrilift” dentro
del proceso de extracción de crudo en el campo CEPHY – 18 – SW – 2A de la
compañía XYZ, los expertos consideran que desempeñan actividades
operativas muy puntuales como el reinyectar el agua recuperada en el proceso,
a los pozos inyectores y pozos de bombeo hidráulico, además de que sirven
como bombas de transferencia de agua de formación, para la recuperación
secundaria lo cual implica un aumento de presión y caudal. Estos equipos que
ayudan a inyectar H2O a la arena T aproximadamente de 8858 Barriles por día
145
para la recuperación de crudo en los pozos 5 y 11 desplazando al petróleo
que se encuentra en la formación hacia los pozos productores con una
producción de crudo total en el campo aproximada de 3400 Barriles por día .
Respecto a la opinión de la importancia de controlar parámetros técnicos de
temperatura y vibración, en el funcionamiento de equipos rotativos como la
bomba horizontal “Centrilift” de Baker Hughes, se resume que es importante el
trabajar considerando la alta temperatura del agua de reinyección, por lo que
estos parámetros están seteados en el variador no como alarma sino como
Shutd down, para evitar daños mayores por el alto costo de mantenimiento. Es
por ello que hay que controlar los parámetros establecidos para el monitoreo
de la condición del equipo y mejorar su vida útil
En cuanto a los parámetros más destacables en una bomba se encuentran la
vibración y la temperatura y puesto que indica las condiciones en las que se
encuentran los rodamientos y sellos de la bomba. El primero porque tienen que
estar bien alineadas, para un buen funcionamiento y la temperatura del motor
porque inciden en los empaques y sellos.
Respecto a un plan de mantenimiento aplicado actualmente a las bombas
horizontales “Centrilift” en la Estación de la compañía XYZ, en su mayoría se lo
realiza a través de personal interno y externo. Actualmente los primeros se
realizan cada 30 días monitoreos de temperatura y vibración, además chequeo
del sistema de lubricación. En cuanto al personal externo, se lo realiza a través
de contrato, los cuales realizan mantenimiento preventivo de todo el equipo
motor, bomba y variador.
Según criterio paralelo, el plan de mantenimiento es secuencial pero
posiblemente se encuentra incompleto, lo cual hace necesario modificar con la
finalidad de ayudar a reducir los gastos en mantenimiento correctivo de las
bombas. Se considera que se realiza un buen mantenimiento trimestral, cambio
de aceite, chequeo de rodamientos y limpieza general.
En cuanto al sistema de lubricación de las bombas horizontales “Centrilift”, se
piensa que si se requiere actualizar los programas de mantenimiento
146
trimestrales, semestrales o anuales, aunque lo ideal sería trimestral de acuerdo
al tiempo de trabajo. Actualmente se está trabajando con un archivo en Excel
que ayuda, pero se tiene otro como el SISMAC que se está implementando. Se
coincide en que siempre es bueno actualizar los programas de mantenimiento,
considerando que cada vez salen al mercado lubricantes con mejores
características y es posible que se necesite tomar más precauciones para
evitar posibles daños en las bombas como en el sello HTC de la misma , como
ha ocurrido.
En caso de requerirse una actualización en los programas de mantenimiento, o
formatos utilizados para el sistema de lubricación de las bombas horizontal
“Centrilift”, dentro del contexto del Plan de mantenimiento para el sistema de
bombeo de la estación, que tipo de cambios o actualización sugiere usted?
En cuanto a la recopilación de los datos, en la planta se utiliza formatos de
acuerdo a la norma ISO 9001 y otros formatos que proporciona Centrilift, y es
así como se tiene formatos para medir Vibraciones, Voltajes, corrientes y
temperaturas pero para levantar información de lubricación como formato
independiente no se dispone, por lo que sería conveniente elaborar un formato
con logos XYZ para cada motor y bomba, así como sería conveniente que se
de un seguimiento mensual, chequeando que todos los parámetros que existen
estén funcionando bien.
147
CONCLUSIONES
Y
RECOMENDACIONES
148
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES
Para efectos de un planteamiento adecuado de las Conclusiones se ha tomado en
cuenta los objetivos planteados originalmente así como las hipótesis propuestas,
dentro del contexto de un plan de mantenimiento del circuito de lubricación en las
bombas horizontales utilizadas en el proceso de recuperación de crudo.
 Como parte del sistema de lubricación existe un conjunto de elementos
que
desempeñan
diferentes
funciones,
ya
sea
de
transporte,
almacenamiento, distribución y retorno, los cuales son auxiliados con
válvulas de control de flujo, filtros y válvulas reguladoras. De igual forma
son monitoreados con un sistema de alarmas de protección de los
equipos.
 El cumplimiento de un Plan de mantenimiento del circuito de lubricación
en bombas horizontales utilizadas en el proceso de recuperación de
crudo, ayuda en el funcionamiento de los equipos, lo cual implica
períodos de mantenimiento más largos, mayor durabilidad de partes
como: los cojinetes, menor desgaste prematuro de los rodamientos y las
partes rotativas o conservar las características del aceite refrigerante.
 En el caso de la bomba la presente investigación, para la refrigeración
del sistema se utiliza normalmente aceite CL-4 , líquido que ingresa con
una temperatura al ambiente y luego de circular por el sistema absorbe
la temperatura de la maquinaria.
 Durante la observación de campo, se observa que al medir la primera
temperatura de la cámara de empuje estándar la temperatura en el
interior , el aceite marca 195 ºF, lo cual indica un posible deterioro del
aceite y consecuente una tendencia al desgaste prematuro de los
149
rodamientos de la cámara, lo cual se refleja en los chequeos
semanales de vibración.
 La cámara de empuje accionada por el motor, interiormente tiene
instalada una bomba de aceite, la misma que impulsa a través de la
cámara y luego lo bombea hacia el filtro del sistema.
 El aceite a utilizarse debe ser un aceite de características de tipo
sintético de grado ISO – 68, el cual es fabricado bajo la licencia de
Centrilift con la identificación: CL- 4 oil C42288 Estatic resistant.
 El aceite Cl – 4 mediante las pruebas realizadas de Rigidez Dieléctrica
de acuerdo al valor promedio de 31.575 , que es un valor alto y se
encuentra dentro de los rangos de calidad , la cual nos indica la
ausencia de contaminantes como de agua y suciedad como son los
sólidos en suspensión
 Actualmente el aceite refrigerante del motor sale de un depósito,
directamente hasta el sistema rotativo, pasando previamente por un
filtro.
 De acuerdo a observaciones de campo históricas, al realizarse
inspecciones que no corresponden al plan de mantenimiento, se ha
detectado presencia anormal de impurezas en el aceite, lo cual puede
impedir el libre paso de aceite o presentar una diferencia de presión
demasiado grande entre el lado sucio y el limpio del elemento filtrante, lo
cual precisa tomar medidas al respecto.
150
5.2 RECOMENDACIONES
 Se sugiere reubicar el filtro de aceite, antes de la toma de entrada al
enfriador o radiador a fin de que el lubricante ingrese al sistema de
radiador, totalmente limpio para evitar taponamientos.
 Para evitar una diferencia de presión demasiado grande entre el lado
sucio y el limpio del elemento filtrante, se sugiere adaptar una válvula de
derivación (automática) junto al filtro, para que en el caso de
taponamiento el aceite (sin filtrar) pueda lubricar el motor sin parar su
funcionamiento, hasta que se atienda el inconveniente, cambiando el
filtro y revisando el depósito de aceite (Ver Anexos).
 En razón de las elevadas temperaturas de trabajo sumadas a las
ambientales y para evitar desgaste en los equipos, se sugiere
implementar un sistema ventiloconvector (radiador y ventilador) es decir,
que el líquido refrigerante, antes de dirigirse a la maquinaría, pase a
través de un radiador, por delante de una corriente de aire generada por
un ventilador, que le permite bajar su temperatura (Ver Anexos).
 Se recomienda adaptar al radiador existente, el acoplamiento de un
ventilador axial de 3 aspas para acelerar la acción de intercambio de
calor (sistema ventiloconvector), considerándose que la emisión (o
disipación) de calor del radiador, dependerá de la diferencia de
temperaturas entre su superficie y el ambiente que lo rodea.
 Paralelamente se sugiere instalar un manómetro a la entrada del aceite
al filtro, con la finalidad de monitorear la presión del aceite, para que en
el caso de presentarse algún problema con el filtro, con la elevación de
la presión observada sea posible tomar las medidas adecuadas.
 Para efectos de un buen caudal de aire de ventilación se recomienda
utilizar un ventilador, con una buena velocidad de giro y una buena
151
presión capaz de introducir el aire del exterior y forzar el paso de este a
través de los canales del radiador.
 Además para que el enfriamiento sea óptimo se sugiere utilizar pantallas
con un aislamiento térmico superficial o pintura brillante con bajo
coeficiente de emisión.
 Se sugiere tomar en cuenta la Norma Estándar ANSI/API 610 (Bombas
Centrifugas para Industria del Petróleo del Gas y Servicio Pesado de la
Industria Química) que son los requisitos mínimos que deben cumplir las
bombas centrifugas en este caso de las HPS.

Se requiere una energía estable y constante lo que hace que los
motores de la bomba Booster no trabajen bien haciendo que las HPS
tenga paradas bruscas y sea un problema así se realice un buen
mantenimiento ya que la presión baja de golpe siendo la presión que
estaba en la descarga se regrese hacia todas las etapas y esto hace que
haga como una especie de golpe contra la HTC siendo un factor
negativo para la bomba y reduzca su vida útil , destruyendo el sello de la
bomba habiendo casos en que por demasiada presión ha destruido el
sello y ha salido por el orificio de lubricación hacia arriba , provocando
inclusive romper el techo de la locación así como también puede existir
una recirculación interna dañando el impulsor del la bomba .
RECOMENDACIONES DE MANTENIMIENTO
Para que se cumpla el propósito principal de preservar el conjunto de la bomba
horizontal en estudio, y con ello mantener una eficiencia del equipo completo y
accesorio se recomienda:
a) Verificar los manuales de mantenimiento que proporcionan los
fabricantes de los equipos y partes.
152
b) Disponer de períodos de mantenimiento preventivo semanal, trimestral y
semestral de acuerdo a una planificación previa.
c) Disponer de formatos con casilleros adicionales , donde sea más fácil la
observación , constando de un historial de los últimos datos registrados
como los mantenimientos hechos a la unidad , esto se sugiere que
exista en los formatos de Baker Hughes . Ver Anexo # 16
d) Mantener registros de las horas de trabajo de la bomba y sus elementos
mecánicos, así como las horas de uso del aceite y grasas lubricante.
e) Realizar la toma de muestras de aceite por cada cambio para su
evaluación de gravedad específica, viscosidad a 40 y 100ºC y
determinación de Rigidez eléctrica
f) Realizar la limpieza semanal del intercambiador del sistema de
refrigeración del aceite de la cámara de empuje.
g) Efectuar una limpieza semanal del sistema de enfriamiento del motor
eléctrico, como consecuencia de insectos en la zona.
h) Verificación semanal de posibles fugas de aceite en sellos delanteros y
posteriores de la cámara, así como también del sello mecánico, juntas o
bridas y empaques en mal estado.
i) Realizar la toma de vibraciones de motor eléctrico las cuales deben ser
tomadas en los puntos verticales, horizontales, axiales. Estas lecturas
deben ser tomadas tanto del lado libre del motor como del lado del
coupling.
j) Realizar ajustes de los pernos de anclaje de la base de la cámara, como
también de los pernos de la base del motor eléctrico, base de la bomba,
ya que los elementos están sometidos a temperaturas extremas y
esfuerzos de tracción.
153
k) Efectuar la limpieza del filtro “strainer” instalado en la línea de succión,
diseñado para atrapar todos los materiales pesados o materiales
extraños, que pueden hacer daño a la bomba en su interior, drenando y
venteando el sistema.
l) Realizar comprobaciones periódicas de los sensores y funcionamiento
de emergencia como el disparo de la alarma de alta vibración,
temperatura, bajo nivel de aceite, exceso en el reservorio o caída de
presión del sistema de fluido de refrigeración.
m) En cada mantenimiento preventivo, es muy importante:
-
Cambiar el filtro.
-
Tomar muestras de aceite para efectuar apreciaciones visuales y de
ser posible análisis de laboratorio, para contar con un historial de las
condiciones del aceite.
-
Efectuar periódicamente la toma de vibraciones de motor y cámara
de empuje, llevando un historial a fin que se pueda comparar los
diferentes comportamientos en caso de existir falla por desalineación.
154
GLOSARIO
155
GLOSARIO
Aceite lubricante.- Aceite lubricante usado para facilitar el trabajo de las
uniones mecánicas y partes móviles.
Aceite dieléctrico.- Los aceites dieléctrico se obtienen a partir de las bases
nafténicas de bajo punto de fluidez, libres de ceras y sometidas a proceso de
refinación de extracción por solventes y de tratamiento con hidrógeno.- Poseen
alta estabilidad química y buenas propiedades refrigerantes debido a su baja
viscosidad, lo cual le facilita la transferencia del calor generado en el
transformador.
Barril.- Una medida estándar para el aceite y los productos del aceite.- Un
barril = 35 galones imperiales, 42 galones US , o 159 litros.
Bomba.- Dispositivo que se emplea para impulsar un líquido de un lugar a otro,
por lo general a lo largo de una tubería.
Calor.-
Energía que transfiere entre un sistema y sus alrededores como
consecuencia de una diferencia de temperatura.- El calor siempre fluye de la
temperatura más alta hacia la más baja.
Gravedad API, (API/ gravity).- La escala utilizada por el Instituto Americano
del Petróleo para expresar la gravedad específica de los aceites.
Gravedad específica, (Specific Gravity).- La relación de la densidad de una
sustancia a determinada temperatura con la densidad de agua a 4°C.
Índice de viscosidad, (Viscosity Index).- Medida de la relación entre la
temperatura y la viscosidad de un aceite
Intercambiador de calor.- Unidad de proceso a través de la cual corren dos
corrientes fluidas a distintas temperaturas en los extremos de una barrera
metálica.- El vapor que se encuentra a temperatura más alta transfiere calor a
través de la barrera hacia la otra corriente.
156
Presión, (Pressure).- El esfuerzo ejercido por un cuerpo sobre otro cuerpo, ya
sea por peso (gravedad) o mediante el uso de fuerza. Se le mide como fuerza
entre área, tal como newtons/m2.
Presión absoluta, (Absolute pressure).- Esta es la presión manométrica más
la presión atmosférica. psia.
Presión Atmosférica, (Atmospheric pressure).- El peso de la atmósfera
sobre la superficie de la tierra. A nivel del mar, ésta es aproximadamente 1.013
bars, 101,300 Newtons/m2, 14.7 lbs/pulg2 ó 30 pulgadas de mercurio.psi atm.
Presión de vapor.- Presión a la cual un líquido A puro puede coexistir con su
vapor a una temperatura dada.
Presión manométrica, (Gauge pressure).- La presión que registra un
dispositivo de medición normal. Dicho dispositivo mide la presión en exceso de
la atmosférica. psig.
Purga.- Retirar todo el aire que haya en el área de admisión (Línea , admisión
y bomba), asegúrese que la bomba esté llena de fluido (cebada) antes de dar
arranque al equipo.
Rodamiento.- (Cojinete) formado por dos cilindros concéntricos, entre los que
se intercala una corona de bolas o rodillos que pueden girar libremente.
Recuperación mejorada EOR, (Enhanced Oil Recovery).- La recuperación
de aceite de un yacimiento utilizando otros medios aparte de la presión natural
del yacimiento.
Esto puede ser incrementando la presión (recuperación
secundaria) , o por calentamiento, o incrementando el tamaño de los poros en
el yacimiento (recuperación terciaria).
Recuperación primaria, (Primary recovery).- La recuperación de aceite y gas
de un yacimiento empleando sólo la presión natural del yacimiento para forzar
la salida del aceite o gas.
Recuperación
secundaria,
(Secondary
recovery).-
La
recuperación
secundaria de hidrocarburos de un yacimiento incrementando la presión del
yacimiento mediante la inyección de gas o agua en la roca del yacimiento.
157
Recuperación terciaria, (Terciary recovery).- Recuperación de hidrocarburos
de un yacimiento por encima de lo que se puede recuperar por medio de
recuperación primaria o secundaria. Normalmente implica un método
sofisticado tal como el calentamiento del yacimiento o el ensanchamiento de
los poros empleando productos químicos.
Rigidez Dieléctrica.- Es una medida de la capacidad del aceite para soportar
solicitaciones eléctricas.-La medida de la rigidez dieléctrica sirve principalmente
para indicar la presencia de contaminantes como agua o partículas.- Un bajo
valor de rigidez dieléctrica puede indicar que uno o más de estos
contaminantes están presentes.-Sin embargo un valor elevado de rigidez
dieléctrica no indica necesariamente la ausencia de todo contaminante.
Vatio, (Watt).- La unidad básica de energía eléctrica, definida como un joule
por segundo.
Viscosidad, (Viscosity).- Pegajoso, esto es: la resistencia de un líquido al
movimiento o flujo; normalmente se abate al elevar la temperatura.
Viscosidad Absoluta.- Es una medida de su resistencia al deslizamiento o a
sufrir deformaciones internas.
Viscosidad Cinemática.- Es el cociente entre la viscosidad dinámica o
absoluta y la densidad
Yacimiento, (Reservoir).- Acumulación de aceite y/o gas en roca porosa tal
como arenisca. Un yacimiento petrolero normalmente contiene tres fluidos
(aceite, gas y agua) que se separan en secciones distintas debido a sus
gravedades variantes. El gas siendo el más ligero ocupa la parte superior del
yacimiento, el aceite la parte intermedia y el agua la parte inferior.
158
SIMBOLOGÍA
159
SIMBOLOGÍA
AFD, Adjustable Frecuency Drive.
API, American Petroleum Institute" / Instituto Americano de Petróleo).
ASTM , "American Society for Testing and Materials" / Sociedad Americana
para Pruebas y Materiales.
BPD, Barriles de Petróleo por día.
BHP, Brake Horse Power / Potencia al freno o Caballo de Fuerza.
BTU, British Thermal Unit.
cp, Centipoise.
cSt, Centistoke.
Eff, Eficiencia.
G.P.M., Galones por minuto.
GE, Gravedad Específica.
H, Cabeza.
HTC, Horizontal Thrust Chamber.
Hz, Hertz (hercio[s]).
IR, infrarrojo(s).
ISO, “International Organization for Standardization” / La Organización
Internacional para la Estandarización.
NPSH, Cabeza de succión positiva neta.
OHSAS, Occupational Health and Safety Assessment Series / Sistemas
de Gestión de Salud y Seguridad Laboral.
160
PDP, Pump Discharge Pressure / Presión de descarga de la bomba.
PIP, Pump Intake Pressure / Presión de entrada a la bomba.
PSI, Per Square Inch / Libra por pulgada cuadrada.
Q, Caudal.
R.P.M., Revoluciones por minuto.
St, Stokes.
T , temperatura / temperatura.
VFD, Variable Frecuency Drive / Variador de Frecuencia.
VSD, Variable Speed Drive.
ºAPI, Grados API (Gravedad API).
ºC / ºF: Grados Celsius / Grados Fahrenheit.
161
BIBLIOGRAFÍA
162
BIBLIOGRAFÍA
o Kenneth J. McNaughton y el cuerpo de redactores de Chemical. (1890)
Bombas. Selección , Uso y Mantenimiento , México ,McGraw – Hill.
o Zubicaray Viejo (2000) Bombas . Teoría Diseño y Aplicaciones, México
Editorial Limusa, SA, Segunda edición .
o Merle C. Potter y David C. Wiggert (2002) Mecánica de Fluidos, tercera
edición, México , Thompson editores.
o Redondo Apraiz , J.M, (1992) Enfriamiento y conversión de energía
mediante elementos termoeléctricos, México , Editorial U.P.C.
o Bookaman V. y De Abreu, C , (1998) “El Pozo Ilustrado”, Fondo Editorial
del Centro Internacional de Educación y Desarrollo (FONCIED), Caracas ,
Primera edición en CD-ROM.
o Dr. Ing. Cisneros Martines Luis , (1977) Manual de Bombas , España
Barcelona , Editorial Blume.
o Franquini B. Joseph / Fincmore E. John , (1997) Mecánica de Fluidos con
Aplicaciones en Ingeniería , España , McGraw – Hill.
o Karassik Igor I. Carter Roy , (1978) Bombas Centrífugas, México ,
Continental, S.A.
o Salager J. L. , (2005) Recuperación Mejorada del Petróleo, (Merida)
Venezuela , Cuaderno FIRP S357-C Universidad de Los Andes
o Tecnológico Fundación Deusto ,(2006) Entorno de Trabajo Inteligente
Colaborativo y Programable, España , Programa Saiotek.
o Tylerg Hicks BME, (1979) Bombas, su Elección y aplicación , México ,
Compañía editorial Continental, S.A.
163
o Carnicer E. y Mainar C, (2004) Bombas Centrifugas , España , Thomson
Editores Spain.
o Alvarenga M, (1976) Fisica General , Mexico , Editorial Tec – Cien
o Yañez Isidro y Cevallos José (1983). Seminario sobre Selección,
Operación y Mantenimiento de Bombas , Quito , CENDES, Institucional.
o Baker Hughes, (2007) Manual de instrucciones HPumps Centrilift,
Institucional.
o Baker Hughes, (2008) Manual de instrucciones HPumps Centrilift,
Institucional.
o Baker Hughes , (2012) HPump Presentation Centrilift , Institucional.
o Baker Hughes , (2013) Exposición Baker HPump , Institucional.
o Schlumberger, (2012) HPS Preventive Maintenance Software based on
Vibration , Institucional.
o Monografías.com , (2012) Métodos de recuperación mejorada de
Petróleo.
Recuperado
el
15
de
Marzo
del
2012
,
de
http://www.monografias.com/trabajos31/recuperacionpetroleo/recuperacio
n-petroleo.shtml
o Grantmining,(2010),
Recuperado
el
10
de
Julio
del
2012
,de
http://www.petrobell.com.ec/index.php?module=Pagesetter&func=viewpub
&tid=1&pid=1
o EIA , (2009) Laboratorios de Hidraúlica (Bombas) . Recuperado el 15 de
Septiembre del 2012 , de
http://fluidos.eia.edu.co/lhidraulica/marcoguias.htm
o Quiminet , (2008) Bombas centrífugas. Recuperado el 28 de Octubre del
2012 , de http://www.quiminet.com/articulos/las-bombas-centrifugas26776.htm
o
Murphy, (2003) Interruptores de Nivel. Recuperado el 5 de Noviembre del
2012 , de
http://www.fwmurphy.com/uploaded/documents/pdfs/spanish/LDV92151N-SP.pdf
o
Widman International SRL, (2009) Filtros. Recuperado el 10 de
Noviembre del 2012 , de http://www.widman.biz/Productos/filtros-aire.html
164
ANEXOS
165
Anexo # 1 Sistema de Lubricación Actual
Anexo # 2 Adaptación de Manómetro a Filtro de
Lubricación
166
Anexo # 3 Adaptación de Sistema Venticonvector
167
Anexo # 4 Análisis del Aceite CL-4
168
169
Anexo # 5 Operación de Bombas Horizontales
Las bombas centrifugas multi-etapas están diseñadas para operar en un rango
específico de presión y caudal.
La operación fuera de éste rango puede ocasionar daño en las etapas de la
bomba por empuje ascendente o descendente resultando en la reducción del
tiempo de vida útil de los equipos.
Operar dentro del rango establecido mejora la eficiencia y reduce el consumo
de potencia. La presión mínima requerida varía dependiendo de cada modelo
de bomba.
RANGO DE LA BOMBA
170
CURVA TORNADO
171
Anexo # 6 Arranque de las HPump
Hay varios aspectos que deben ser revisados antes del arranque inicial del
equipo y cada vez que el mismo ha estado fuera de servicio por un periodo de
tiempo considerable.
 Verifique rotación correcta de la bomba.
 Verifique el nivel de aceite de la HTC.
 Verificación del sistema de refrigeración.
 Revise todos los tornillos, cableado y líneas de flujo.
 Revise todos los manómetros, válvulas, y todos los instrumentos para
verificar su correcta posición u operación.
 Asegúrese te tener la válvula de la línea de flujo de la admisión
completamente abierta.
 Tener la válvula de la descarga abierta un 25%, es necesario controlar
esta válvula durante el arranque para que la bomba opere dentro de
rango en el proceso de estabilización.
 Si está operando con un variador de frecuencia, arranque a baja
velocidad para revisara baja presión que no haya fugas.
CONSIDERACIONES DE OPERACIÓN DE LA BOMBA
 Suministro de Fluido.
 Purga.
 Válvulas de Descarga.
 Precauciones durante la operación
Para evitar el recalentamiento, desgaste o fallas prematuras en la bomba
nunca la opere bajo las siguientes condiciones :
 Operar fuera del rango de diseño.
 Operación en condiciones de caudal o cabeza mínimas.
 Tener la bomba sin fluido.
 Cuando el fluido a bombear contiene cantidades considerables de gas o
aire.
172
 Cuando el fluido a bombear contiene arena o abrasivos. Los abrasivos
generan un daño gradual en las bombas.
CONSIDERACIONES DE OPERACIÓN DE LA HTC

Para los modelos 1.XT y 1.XE, revise el nivel de aceite en el visor y
agregue si es necesario.

El nivel de aceite debe ser revisado con el equipo en operación y cuando
esté caliente. Cuando se excede el nivel de aceite, éste puede salir por
los sellos del eje.

Las HTC 3.X tienen un depósito separado para el aceite que se
encuentra ubicado encima del intercambiador de calor; provisto de un
visor lateral.
PROCEDIMIENTOS DE APAGADO
Se recomienda seguir la siguiente secuencia de pasos cuando se vaya a
apagar la unidad :
 Ajuste la válvula de la descarga a flujo mínimo
 Apague el motor desde el panel de control.
 Cierre la válvula de la descarga por completo.
 Inmediatamente de que el eje de la bomba pare de rotar cierre la válvula
de la descarga.
PRECAUCION: No cierre la válvula de admisión antes de que el eje
de la bomba haya parado de rotar
173
Anexo # 7 Requerimientos Básicos de Instalación de
las Hpump
Al igual que con todos los equipos de precisión una adecuada instalación es
requerida para asegurar un buen tiempo de vida y poder proveer la garantía al
usuario. La guía API 686 es la referencia adecuada para construcción de la
cimentación e instalación de los sistemas HPump.
 Una Cimentación adecuada, que permita la nivelación precisa del patín.
 Flexibilidad en las líneas de flujo que van a la admisión y la descarga.
 Buen control de las presiones de entrada y descarga.
A)
PASOS PARA EL MONTAJE DE UNA UNIDAD NUEVA
1. NIVELAR LA UNIDAD
174
2. ASEGURAR EL BUEN MONTAJE (SOFT FOOT) DEL MOTOR Y HTC
3. ALINEACIÓN CON LASER DE LOS COMPONENTES PRINCIPALES
Los valores finales de alineamiento deberán ser en el lado paralelo < 0.001” y la
angularidad < 0.002”.
175
4. CHEQUEAR EXTENSIÓN DE LOS EJES.
5. REALIZAR EL CAMBIO DE LUBRICACIÓN.
6. VERIFICAR LA INSTALACIÓN DE SUCCIONES.
7. INSTALACIÓN DE LA SUCCIÓN Y DESCARGA A LA BOMBA.
176
8. ARRANQUE LA UNIDAD
9. LUEGO DE 24 HORAS DE OPERACIÓN REALICE LA ALINEACIÓN
EN CALIENTE.
177
Anexo # 8 Programa Autograph - NET V8.6
Por medio del programa Autograph de Centrilift se puede realizar el propio
diseño de los sistemas H- pump en el campo CEPHY – 18 – SW – 2A para lo
cual se escogió a la bomba repotenciada la HC-12500 para el cálculo de
acuerdo a las características y especificaciones.
DISEÑO DE BOMBAS H-PUMP
Existen pasos para este diseño especial, lo cual es idóneo tener los datos
precisos sino sería inapropiado elegir una bomba que no se encuentre en los
parámetros de el pozo resultando daños por Uptrusht y downtrusht. Los datos
sugeridos por el programa son:
 Presión intake de la bomba (PSI)
 Presión de descarga de la bomba (PSI)
 Flujo deseado o Tasa de producción (BPD)
 Gravedad Específica del fluido en relación al agua.
 Viscosidad del fluido (cp)
 El Thrust Chamber
 Motor a seleccionar por el cliente
Teniendo los datos del pozo se puede proceder a calcular por medio del
programa a la (HC-12500) , de las serie 675 es decir (6 .75 pulgadas de
diámetro) de 52 etapas para poder trabajar a 60 Hz , como podemos ver en el
grafico la relación entre cabeza en (PSI) y la tasa de flujo en (BPD) se puede
analizar en diferentes frecuencias siendo la eficiencia de la bomba es mejor
entre las rayas grises trazadas y el rango optimo de la bomba en la línea roja
según el grafico siguiente:
Mediante los datos de condiciones de bombeo que nos da el intake que es de
150 PSI y de descarga de 2500 Psi , la capacidad de flujo deseado en la
bomba de 11000 BPD , la gravedad especifica del fluido a utilizar es el agua
178
1.033 rel-H2O con una viscosidad de 1.16 Cp y nos calculara automáticamente
los parámetros seleccionando compute
Nos da como resultado el punto de diseño que es de 52 etapas, el fluido de
11000 BPD , con un aumento de la presión de 2350 PSI a una frecuencia de
61.4 Hz como podemos ver en el grafico :
Ahora procedemos con el HTC y el Motor para lo cual seleccionamos el Thrust
Chamber que es el 3.x HTC Inconel y el ShaftHp cap que es de 1282 HP con
61.6 Hz dando automáticamente el resultado seleccionando compute
179
En el motor seleccionamos el tipo de manufacturador a elección del cliente
para luego aplastar autoselect . Obteniendo como resultado automatico una
nueva frecuencia de operación 61.5 Hz y el motor TECO TEFC 600 HP 460 V
650 A. Y un máximo de elevación de 3300 pies con un máximo de temperatura
ambiente de 104º F (40 ºC).
Dando como resultado nuestra curva con nuevos parámetros como su
frecuencia de operación de 61.5 Hz
180
Anexo # 9 Materiales para el Mantenimiento, Cantidad y Costos
181
2 GRASAS POLYUREA MOBIL 400 GR Y 1 FALK 397 GR
FILTRO DE ACEITE PH8A
ACEITE CL- 4 5 GAL.
ARANDELAS DE PLOMO
182
BOMBA MANUAL
TEFLON
JP1 PARA LIMPIEZA DE HTC
CONTAC CLEANER
183
HAND CLEANER
PAÑO ABSORBENTE Y ENVASES
JUEGO DE HERRAMIENTAS
EQUIPO DE SEGURIDAD (HS&E)
184
Anexo # 10 Rangos Operativos de un Sistema H-Pump (Baker Hughes)
• Rangos de Flujo
–
20 to 1,600 GPM
(600 to 55,000 BPD)
• Presión
– Descarga
• Max ~ 5,000 psi
– Intake
• Max ~ 3,000 psi
• Potencia
– 25 to 2000 HP
185
Anexo # 11 Bombas de Inyección
UNIDAD HC 11OOO – HC (7800) REPOTENCIADA
HPS HC 11000 = HC 7800 ( CPF)
SKID
SERIE
21Y- 81875
21Y- 81875
P/N
C 68182
P/N
SE25967HZA
SE25967HZA
SEAL SECTION (HTC)
S/N
31X0003355
S/N
01H-12754
01H-12755
MODEL
HTC 3X
MARCA
CENTRILIFT GCS ELECTROSPEED II
MODEL
HPXMT
P/N
C317641
MARCA
TECO-WESTINGHOUSE
S/N
01H-12755
01H-12754
SER. No
J0D39016-2
BOMBA (56 ETAPAS)
SERIES
MODEL
675
HPHVMARCS416SS
675
HPHVMARCS416SS
MOTOR
HP
RPM
600
3580
ARRANCADOR (VARIABLE FREQUENCY CONTROLLER)
INPUT
SER. No
MODEL
AMPS HERTZ
VOLTS
58G01050
8900 4-GCS-12P
1263
60/50
480/415
TYPE
AEHE-UW004
OUTPUT
AMPS MAX 10-120 Hz
1203
TIPO
26-HC 12500
26-HC 12500
VOLTS
460
HERTZ
60
AMPS
650
VOLTS MAX
480/415
186
UNIDAD HC 12500 POZO XXX 5
HPS HC 12500 POZO XXX 5
SKID
SERIE
21Y0000802
21Y0000802
21Y0000802
P/N
C 68182
P/N
SE27678HZ01
SE27678HZ01
SE27678HZ01
BOMBA
S/N
31X0003355
31X0003355
31X0003355
SEAL SECTION
S/N
MODEL
31X- 0003017
HTC.3X ASM TY2 316 TNCNL
MARCA
CENTRILIFT GCS ELECTROSPEED II
MODEL
MARCA
SIEMENS
P/N
CSE27720 PA
CSE27720 PA
CSE27720 PA
CSE27720 PB
S/N
10205252
01A0000025
01A0000026
01A0000028
SER. No
0210990 - 010-1
SERIES
725
725
725
725
HP
1000
ARRANCADOR (VARIABLE FREQUENCY CONTROLLER)
INPUT
SER. No
MODEL
AMPS HERTZ VOLTS
58G01034
8800 4-GCS-12P
1103
60/50
480
MODEL
725 XPM HG
725 XPM FER
725 XPM FER
725 XPM FER
MOTOR
RPM
3560
TYPE
CG II
OUTPUT
AMPS MAX 10-120 Hz
1050
TYPE
27 HC7800 ARC
27 HC7800 ARC
27 HC7800 ARC
20 HC7800 ARC
VOLTS
4160
HERTZ
60
HSG
69580
69580
69580
69578
AMPS
119
VOLTS MAX
480/415
187
Anexo # 12 Otras Bombas (Reinyección y Fluido Motriz de B. Hidráulico)
UNIDAD HC 125OO – XXX P 200A
UNIDAD
HPS
HC 12500 CPF = XXX P 200 A
SKID
SERIE
21Y00628
P/N
C 300199
P/N
01H72141
SEAL SECTION
S/N
10689985
S/N
31X02826
MODEL
SE 25189HZA
P/N
016048134
016048142
016048142
S/N
01H72141
01H72143
01H72142
SERIES
675
675
675
BOMBA
MODEL
HPHVMARC
HPHVMARC
HPHVMARC
TYPE
26HC12500ARC
26HC12500ARC
26HC12500ARC
HSG
65020
65019
65019
MOTOR
MODEL
HTC 4.0
MARCA
CENTRILIFT GCS ELECTROSPEED II
MARCA
RELIANCE ELECTRIC
SER. No
VSM 6649757-A1-J6
ARRANCADOR (VARIABLE FREQUENCY CONTROLLER)
INPUT
SER. No
MODEL
AMPS HERTZ
VOLTS
58G0001396
8900 4-GCS-12P
1263
50/60 380/480
HP
900
RPM
3580
TYPE
P
OUTPUT
AMPS MAX 10-120 Hz
1283
VOLTS
460
HERTZ
60
AMPS
994
VOLTS MAX
450
188
UNIDAD HPS WOODGROUP
UNIDAD
HPS
WOODGROUP
SKID
SERIE
P/N
18976
P/N
199766
S/N
7K9L001160
SEAL SECTION
S/N
7001K000310
MODEL
HD
MODEL
P/N
167949
167949
BOMBA
SERIES
675
675
S/N
2K9 L000400
2K9 L000410
MARCA
TECO-WESTINGHOUSE
SER. No
ET CO84649-1
MOTOR
HP
RPM
600
3580
MODEL
TYPE
J18 12000
J18 12000
TYPE
AEHE-UW009
VOLTS
460
STG
32
32
HERTZ
60
AMPS
650
ARRANCADOR (VARIABLE FREQUENCY CONTROLLER)
MARCA
VECTOR II
SER. No
A090803-065230A
MODEL
AMPS
1.86 AMPS
HERTZ
50/60
VOLTS
230 VAC
189
UNIDAD HPS J 350 (STANDBY)
UNIDAD
SERIE
P/N
P/N
SKID
S/N
SEAL SECTION
S/N
MARCA
SPEEDSTAR 2000
MODEL
MODEL
P/N
T.B.A
S/N
2NBOH19680
MARCA
BALDOR
HPS
350 ( STBY )
SERIES
675/675
BOMBA
MODEL
SER. No
M15 93244262-01
ARRANCADOR (VARIABLE FREQUENCY CONTROLLER)
INPUT
SER. No
MODEL
AMPS
HERTZ
VOLTS
VSO-T-1999-E-0600-F-3-0016
TYPE
66 CCT-AFL-INC-ES
MOTOR
HP
RPM
500
3575
TYPE
P
OUTPUT
AMPS MAX 10-120 Hz
VOLTS
460
HSG
140 CS
HERTZ
60
AMPS
530
VOLTS MAX
190
191
Anexo # 13 Mecanismos de Recobro
192
Anexo # 14 Inyección de Agua en Pozo Inyector
193
Anexo # 15 Historiales de Mantenimiento
En este anexo detallamos algunos de los problemas que pueden ocurrir en una
bomba de alta presión, se ha desarrollado un pequeño resumen de algunos
problemas de historiales reales de mantenimiento, que podrían ocurrir en
diferentes tipos de bombas como pueden ser:
Schlumberger , Baker Hughes y Wood Group (GE).
BOMBA MODELO # 1
PRESIÓN DE SUCCION = 20 PSI (Limite Inferior) a 230 PSI (L.
Superior)
PRESIÓN DE DESCARGA = 3200 PSI (L.I.) a 4100 PSI (L.S.)
TEMPERATURA MAXIMA (ºF) = 195º F
VIBRACIÓN MAXIMA (IN/SEG) = 4 mm/seg
Bomba 1 = 22 Etapas
Bomba 2 = 42 Etapas
Bomba 3 = 42 Etapas
Operando la Bomba a :
PRESIÓN DE SUCCION = 70 PSI
PRESION DE DESCARGA = 3950 psi
TEMPERATURA (ºF) = 105 ºF
FRECUENCIA = 60 Hz
NOTA :
 Se realizan los monitoreos de rutina como son , tomas de
vibraciones y temperatura existen valores de vibración que se
encuentra fuera del límite permitido , entonces se recomienda
realizar una realineación de la unidad ya que presentase varios
valores de vibración fuera del rango. Se debe realizar una
limpieza a los transmisores analógicos del transmisor de
descarga necesita realizar una limpieza, si luego de esto no
refleja valores similares al monometro se debe reemplazar el
mismo.
194
 Se realiza desmontaje de bomba del enfriador de aceite de la
cámara
de
empuje
debido
a
altas
vibraciones
en
su
funcionamiento
BOMBA MODELO # 2
PRESIÓN DE SUCCION = 30 PSI (Limite Inferior) a 150 PSI (L.
Superior)
PRESIÓN DE DESCARGA = 500 PSI (L.I.) a 2000 PSI (L.S.)
TEMPERATURA MAXIMA (ºF) = 185º F
VIBRACIÓN MAXIMA (IN/SEG) = 0.25 in/seg
Bomba 1 = 33 Etapas
Bomba 2 = 29 Etapas
Bomba 3 =
X
Operando la Bomba a :
PRESIÓN DE SUCCION = 75 PSI
PRESION DE DESCARGA = 1500 PSI (casi fuera del rango dado)
TEMPERATURA (ºF) = 111 ºF
FRECUENCIA = 60 Hz
NOTA :
 En esta bomba se debe trabajar con válvula de descarga
estrangulada ya que la presión que se encuentra esta fuera del
rango de operación y es posible que los componentes internos de
la bomba se desgasten más rápido.
BOMBA MODELO # 3
Operando la Bomba a :
PRESIÓN DE SUCCION = 55 PSI
PRESION DE DESCARGA = 3900 PSI
TEMPERATURA (ºF) = 109.40 ºF ( 43ºC)
FRECUENCIA = 60 Hz
Bomba 1 = 21 Etapas
Bomba 2 = 21 Etapas
Bomba 3 = 24 Etapas
Bomba 4 = 24 Etapas
Bomba 5 = 28 Etapas
195
NOTA :
 Se recomienda monitorear frecuentemente las condiciones
mecánicas y eléctricas de la unidad y completar la grasa polyurea
de los rodamientos mensualmente.
BOMBA MODELO # 4
PRESIÓN DE SUCCION = 30 PSI (Limite Inferior) a 150 PSI (L.
Superior)
PRESIÓN DE DESCARGA = 500 PSI (L.I.) a 2000 PSI (L.S.)
TEMPERATURA MAXIMA (ºF) = 185º F
VIBRACIÓN MAXIMA (IN/SEG) = 0.25 in/seg
Bomba 1 = 41 Etapas
Bomba 2 =
X
Bomba 3 =
X
Operando la Bomba a :
PRESIÓN DE SUCCION = 85 PSI
PRESION DE DESCARGA = 1500 PSI
TEMPERATURA (ºF) = 126 ºF
FRECUENCIA = 60 Hz
NOTA :
 Se realiza una inspección visual preliminar, observándose que la
primera etapa se encuentra taponada con objetos extraños que
no se pueden especificar y será enviada a los talleres desmontaje de Bomba por taponamiento en la primera etapa.
BOMBA MODELO # 5
PRESIÓN DE SUCCION = 30 PSI (Limite Inferior) a 150 PSI (L.
Superior)
PRESIÓN DE DESCARGA = 500 PSI (L.I.) a 2000 PSI (L.S.)
TEMPERATURA MAXIMA (ºF) = 185º F
VIBRACIÓN MAXIMA (IN/SEG) = 0.25 in/seg
Bomba 1 = 41 Etapas
Bomba 2 =
X
Bomba 3 =
X
196
Operando la Bomba a :
PRESIÓN DE SUCCION = 85 PSI
PRESION DE DESCARGA = 1500 PSI
TEMPERATURA (ºF) = 135 ºF
FRECUENCIA = 60 Hz
NOTA :
 Se realiza cambio de aceite , limpieza de visor , engrase y
rodamientos , limpieza de ventilador posterior del motor eléctrico ,
se arranca la unidad para tomar parámetros de vibraciones , se
presenta medidas fuera del rango optimo , (0.49 in/seg) la posible
causa es la falla de los componentes internos de la bomba .Al
mismo tiempo se apaga la unidad por problemas eléctricos
BOMBA MODELO # 6
PRESIÓN DE SUCCION = 30 PSI (Limite Inferior) a 150 PSI (L.
Superior)
PRESIÓN DE DESCARGA = 500 PSI (L.I.) a 2000 PSI (L.S.)
TEMPERATURA MAXIMA (ºF) = 185º F
VIBRACIÓN MAXIMA (IN/SEG) = 0.25 in/seg
Bomba 1 = 41 Etapas
Bomba 2 =
X
Bomba 3 =
X
Operando la Bomba a :
PRESIÓN DE SUCCION = 85 PSI
PRESION DE DESCARGA = 1500 PSI
TEMPERATURA (ºF) = 136 ºF
FRECUENCIA = 60 Hz
NOTA :
 Se realiza montaje de bomba reparada, se cambia sello
mecánico, y se observa que en la descarga de la unidad # 1 esta
comunicada con la descargar de otra unidad # 5 lo cual hace una
gran presión a la bomba de la unidad # 1 , por lo que se pide de
manera Urgente se modifique o se coloque una brida ciega
197
retirando una válvula de Bola y evitar daños prematuros a la
Bomba por vibración.
BOMBA MODELO # 7
PRESIÓN DE SUCCION = 20 PSI (Limite Inferior) a 230 PSI (L.
Superior)
PRESIÓN DE DESCARGA = 3200 PSI (L.I.) a 4100 PSI (L.S.)
TEMPERATURA MAXIMA (ºF) = 195º F
VIBRACIÓN MAXIMA (IN/SEG) = 4 mm/seg
Bomba 1 = 22 Etapas
Bomba 2 = 42 Etapas
Bomba 3 = 42 Etapas
Operando la Bomba a :
PRESIÓN DE SUCCION = 70 PSI
PRESION DE DESCARGA = 3960 psi
TEMPERATURA (ºF) = 108 ºF
FRECUENCIA = 60 Hz
NOTA :
 Se puede observar que el motor del cooler presenta una vibración
alta.- Esta vibración hace que produzca liqueo por las mangueras
del cooler .- Se la desarma observándose que el ventilador se
encuentra desalineado, se debe rectificar esto en lo posible, se
recomienda realizar un balanceo entre el motor y la bomba del
cooler para evitar daños por vibración.
BOMBA MODELO # 8
Operando la Bomba a :
PRESIÓN DE SUCCION = 55 PSI
PRESION DE DESCARGA = 3900 PSI
TEMPERATURA (ºF) = 111.20 ºF ( 44ºC)
FRECUENCIA = 50 Hz
Bomba 1 = 29 Etapas
Bomba 2 = 26 Etapas
Bomba 3 =
X
Bomba 4 =
X
198
Bomba 5 =
X
NOTA :
 El daño encontrado en los rodamientos de la cámara de empuje
es atribuido a la falta de lubricación de los rodamientos,
consecuencia a su vez, de operación de la HTC con bajos niveles
de aceite. Falla del sello mecánico Tipo 2 por la cantidad de
sólidos encontrados conjuntamente en el eje y la cabeza.
 Se recomienda realizar los mantenimientos programados en las
fechas correspondientes, el cambio de aceite oportuno
garantizará la adecuada lubricación de los rodamientos.
 Y también se recomienda no mantener parada la unidad por más
de tres días, de ser así antes de ponerla en operación se debe
hacer una inspección de la adecuada operación de las
protecciones de la unidad y del sistema de refrigeración de la
cámara de empuje.
199
Anexo # 16 Repotenciación del Sistema Hpump
(HC 7800 A HC 12500)
200
201
202
203
204
205
206
207
REPORTE DE TEAR DOWN
208
209
210
211
212
213
HOJAS DE ENSAYO DE BOMBAS HC – 7800
214
215
REPORTE DEL DISEÑO DE
LA PROPUESTA DE REPOTENCIACIÓN
DE LA HPUMP ( HC – 7800)
216
217
DIAGRAMA CON DIMENSIONES PARA LA BASE DEL SKID PARA
LA NUEVA INSTALACIÓN
218
Anexo # 17 Sugerencia en el Esquema de Mantenimiento de las H-Pump
(NOTA : INCLUIR EN LAS HOJAS DE MANTENIMIENTO CON LOS HISTORIALES DE LOS SERVICIOS HECHOS Y FECHA REALIZADA )
219
Formato de reporte actual
220
Baker Hughes
221
Schlumberger
222
General Electric
223
Wood Group
224
Anexo # 18 Clasificación General de Bombas
225
A) BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
SIMPLE
DOBLE ACCIÓN
Vapor
DOBLE
PISTÓN
SIMPLE
SIMPLE ACCIÓN
DOBLE
EMBOLO
Potencia
DOBLE ACCIÓN
TRIPLE
MÚLTIPLE
BOMBAS
RECIPROCANTES
Operada por fluido
SIMPLE
DIAFRAGMA
MÚLTIPLE
Operada mecánicamente
Diafragma
226
DESBALANCEADO
DESPLAZAMIENTO CONSTANTE
ASPAS EN EL ROTOR
BALANCEADO
PLANAS
DESPLAZAMIENTO VARIABLE
ASPAS
CANGILONES
BALANCEADO
RODILLOS
ASPAS EN EL ESTATOR
DESBALANCEADO
DESPLAZAMIENTO CONSTANTE
AXIAL
ROTOR SIMPLE
DESPLAZAMIENTO VARIABLE
PISTÓN
Pistón Simple
RADIAL
DESPLAZAMIENTO CONSTANTE
Pistón Múltiple
DESPLAZAMIENTO VARIABLE
Pistón Simple
Pistón Múltiple
Tobo Flexible
MIEMBRO FLEXIBLE
BOMBAS
ROTATORIAS
Aspa Flexible
Camisa Flexible
Con ajuste de tiempo
TORNILLO
RECTO
Sin ajuste
Con ajuste de tiempo
EXTERNO
HELICOIDAL
Sin ajuste
ENGRANES
DOBLE
HELICOIDAL
Con Partición
Con ajuste de tiempo
Sin ajuste
INTERNO
Sin Partición
ROTOR MULTIPLE
LÓBULOS
PISTÓN
CIRCUNFERENCIAL
Simple
SE SUBCLASIFICAN EN
Múltiple
Con ajuste de tiempo
TORNILLO
Sin ajuste
227
B) BOMBAS DINÁMICAS
Autocebantes
Simple succión
Cebadas por medios
externos
FLUJO RADIAL
FLUJO MIXTO
Doble succión
Unipaso
Impulsor Abierto
Impulsor Semiabierto
CENTRIFUGAS
Multipaso
Impulsor Cerrado
Unipaso
Impulsor Abierto
FLUJO AXIAL
Simple succión
Multipaso
Impulsor Cerrado
Autocebantes
UNIPASO
PERIFERICAS
MULTIPASO
ESPECIALES
Cebadas por medios
externos
ELECTROMAGNETICAS
228