BOMBAS DE UN EQUIPO DE PERFORACIONES Bombas Centrfugas y Bombas de Bombas Desplazamiento Positivo

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Objetivo GeneralAyudar a la formacin profesional y familiarizarse sobre los equipos y componentes que forman q p p q parte de un equipo de perforaciones, permitiendo obtener un mayor conocimiento para afrontar las y p distintas tareas que exige la labor dentro de la empresa. p

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Objetivo Especifico Obj ti E ifi Al T i Trmino d l mdulo se d b estar en del d l deber t condiciones de manejar y entender informacin respecto a: Qu es una bomba? C Como se clasifican las bombas f Cual es el principio de funcionamiento Partes y componentes de las bombas Bombas que se utilizan en un Equipo de Perforaciones.

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Definicin D fi i i L b b es una mquina t La bomba i transformadora d f d de energa, que absorbe energa mecnica que puede p provenir de un motor elctrico, trmico, entre , , otros. Transformndola en energa que se transfiere a un fluido como energa hidrulica la cual permite que el fluido pueda ser transportado de un lugar a otro, a un mismo nivel y/o a diferentes niveles y/o a diferentes velocidades.

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Clasificacin de las BombasBOMBAS HIDRAULICAS

DINAMICAS

DESPLAZAMIENTO POSITIVO

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BOMBAS

DINAMICAS

DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

CENTRIFUGAS

DE FLUJO AXIAL DE UN SOLO PASO DE FLUJO MIXTO DE FLUJO RADIAL DE PASO MULTIPLE DE IMPLUSOR CERRADO DE IMPULSOR ABIERTO DE PASO FIJO DE PASO VARIABLE DE IMPULSOR ABIERTO DE IMPULSOR SEMI ABIERTO DE IMPULSOR CERRADO

DE SIMPLE SUCCIN DE SUCIN DOBLE PERIFERICAS DE UN SOLO PASO DE PASOS MULTIPLES

AUTOCEBANTE SIN CEBADO DE UN SOLO PASO DE PASOS MULTIPLES

AUTOCEBANTE SIN CEBADO

DE EFECTO ESPECIAL

DE CHORRO DE ELEVACION POR GAS DE ARIETE HIDRAULICO ELECTROMAGNETICAS

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BOMBAS

DE DESPLAZAMIENTO POSITIVORECIPROCANTES

DINAMICAS

DE PISTON EMBOLO DE VAPOR DE DOBLE ACCION DE POTENCIA DE DIAFRAGMA

SIMPLEX DUPLEX DE ACCION SIMPLE DE DOBLE ACCION SIMPLEX DUPLEX TRIPLEX MULTIPLEX SIMPLEX DUPLEX OPERADAS POR FLUIDOS OPERADAS MECANICAMENTE

ROTATORIASDE ALABES DE PISTON DE ELEMENTOS FLEXIBLES DE TORNILLO DE ROTOR MULTIPLE PERISTALTICAS DE ENGRANAJES DE LOBULO DE PISTON CIRCUNSFERENCIAL DE TORNILLO

DE ROTOR SIMPLE

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Bombas Centrfugas Una bomba centrfuga es una mquina que consiste en un conjunto de alabes rotatorios encerrados dentro de una carcasa o voluta Los alabes imparten voluta. energa al fluido por medio de la fuerza centrfuga p proveniente de la rotacin entregada externamente g por medio de un eje conectado a la mquina motriz.

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Principio de Funcionamiento El flujo entra a la bomba a travs del centro o ojo del j j rodete y el fluido gana energa a medida que las paletas del rodete lo transportan hacia fuera en p direccin radial. Esta aceleracin produce un apreciable aumento de energa de presin y cintica, lo cual es debido a la forma de caracol de la voluta p para generar un incremento gradual en el rea de g g flujo de tal manera que la energa cintica a la salida del rodete se convierte en cabeza de presin a la salida.

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Esquema De Potencia de una Bomba CentrfugaSe transmite potencia elctrica al motor

P=VxI

MOTORDebido a las diversas prdidas del motor, ste entrega solo p g parte de la p potencia elctrica suministrada, dependiendo de la eficiencia que este posea.

La potencia elctrica entregada al motor se transforma en potencia mecnica y o potencia de eje que mueve el rotor de la bomba.

Weje

BOMBALa bomba recibe la potencia mecnica del motor y se la transmite mediante el impulsor al fluido.

El fluido recibe la potencia mecnica de la bomba en forma de potencia hidrulica, ya sea mediante elevacin de presin, posicin o velocidad.

WHidrulica

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Accin de una Bomba CentrfugaLa voluta de la bomba convierte la energa de la velocidad del fluido en presin esttica. i tti El difusor cambia la direccin del flujo y contribuye a convertir la velocidad en presin presin.

La bomba aumenta la energa del q p lquido con impulsos susecivos.11

Partes principales

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Partes principalesEje

Soporte

Rodete

Carcaza

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Conceptos importantes Presin de bombeo Destinemos una bomba cualquiera para bombear un lquido Al funcionar la lquido. bomba, tiende a formar un vaco en el seno del lquido. ste succionar se conoce como presin de bombeo. Carga neta de succin positiva (NPSH) Es la presin disponible o requerida para forzar un gasto determinado, en litros por segundo, a travs de la tubera de succin, al ojo del impulsor, cilindro o carcasa de una bomba. En el bombeo de lquidos la presin en cualquier punto en la lnea de succin nunca deber reducirse a la presin de vapor del lquido.

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NPSH - Disponible (Caracteriza a la Instalacin)

NPSHDISP =donde Pb

pb

Ve2 pv H topogrfico H a 2g

: presin baromtrica

Ht topografico: altura topogrfica de succin fi Ve Ha Pv : velocidad del fluido a la entrada de la bomba : prdidas d carga en l tubera d succin did de la b de i : presin de vapor del lquido a la temperatura de bombeo

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NPSH R Requerida (C id (Caracteriza a la Bomba) t i l B b ) Es una funcin del diseo de la bomba y vara de una marca a otra y entre diferentes modelos de una misma marca, as como con la capacidad y velocidad d una b b d d l id d de bomba dada.

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Para que no exista cavitacin, se debe asegurar

NPSH (disponible ) NPSH ( requerida )

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Punto de Shut-off Q = 0 (vlvula descarga cerrada con el fluido en contacto con 0, rodete). Potencia Absorbida (N) Potencia requerida por la bomba para transferir lquidos de un punto a otro y la energa requerida para vencer sus prdidas prdidas. Eficiencia Mecnica Es la eficiencia relacionada con las prdidas de energa til, debidas al rozamiento en el cojinete, prensa-estopas y el rozamiento del fluido en los espacios entre la cubierta del rodete y la carcasa de la mquina, llamado rozamiento del disco.

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Rango d O R de Operacin i Es la zona en la cual la bomba opera en forma eficiente. Esta zona se determina como: Q1 = 0,90 x Qmax Q2 = 0,85 x Q0 Donde; Qmax = Caudal max Que puede impulsar la bomba max. bomba. Q0 = Caudal a la max eficiencia Por lo P l tanto; Rango de Operacin = [Q1, Q2] g p [

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Bombas en Equipo 6 Estas son del tipo Flujo radial marca Halco modelo j 2500 supreme, alimentadas por motor elctrico de 40 HPITEM QTY PART NUMBER PART NAME 1A-1E 1 H19203-01-30A 3 X 2 X 13 CASING 2 1 H19204-XX-30 3 X 2 X 13 IMPELLER 1A-1E 1 H19205-01-30A 4 X 3 X 13 CASING 1E 1 H2501-01-30A 4 X 3 X 13 CASING WEAR PAD 2 1 H19206-XX-30 4 X 3 X 13 IMPELLER 1A-1E 1A 1E 1 H19222 01 30A 5 X 4 X 14 CASING H19222-01-30A 1E 1 H2502-01-30A 5 X 4 X 14 CASING WEAR PAD 2 1 H19224-XX-30 5 X 4 X 14 IMPELLER 1A-1E 1 H19122-01-30A 6 X 5 X 11 CASING 1E 1 H2503- 01-30A 6 X 5 X 11 CASING WEAR PAD 2 1 H19121-XX-30 6 X 5 X 11 IMPELLER H19121 XX 30 1A-1E 1 H19123-01-30A 6 X 5 X 14 CASING 1E 1 H2504-01-30A 6 X 5 X 14 CASING WEAR PAD 2 1 H19121-XX-30 6 X 5 X 14 IMPELLER 1A-1E 1 H19763-01-30A 8 X 6 X 11 CASING 1E 1 H19121-XX-30 8 X 6 X 11 CASING WEAR PAD 2 1 H2505-XX-30 8 X 6 X 11 IMPELLER 1A-1E 1 H19117-01-30A 8 X 6 X 14 CASING 1E 1 H2506-01-30A 8 X 6 X 14 CASIN WEAR PAD 2 1 H19116-XX-30 8 X 6 X 14 IMPELLER 1A-1E 1 H20937-01-30A 10 X 8 X 14 CASING 1E 1 H2540-01-30A 10 X 8 X 14 CASING WEAR PAD 2 1 H21867-XX-30 10 X 8 X 14 IMPELLER MATERIAL HARD IRON HARD IRON HARD IRON HARD IRON HARD IRON HARD IRON HARD IRON HARD IRON HARD IRON HARD IRON HARD IRON HARD IRON HARD IRON HARD IRON HARD IRON HARD IRON EQUIPO 6 HARD IRON HARD IRON HARD IRON EQUIPO 7 HARD IRON HARD IRON HARD IRON HARD IRON

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Curvas caractersticas

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Bombas Desplazamiento Positivo El movimiento del desplazamiento positivo consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminucin del volumen de una cmara. Por consiguiente, en una mquina de desplazamiento positivo, el elemento que origina el intercambio de energa no tiene necesariamente movimiento alternativo (mbolo), sino q e p ede tener alternati o (mbolo) que puede movimiento rotatorio (rotor). siempre hay una cmara que aumenta de volumen (Succin) y disminuye volumen (Descarga), por esto a stas mquinas tambin se les denomina Volumtricas.

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Principio del Desplazamiento Positivo V, Velocidad del Embolo. , P, Presin del fluido. F, Fuerza aplicada al embolo. L, Largo carrera. A, rea transversal del cilindro. Q, Caudal del fluido. Volumen del liquido liquido,

A L

Al principio y al final de la carrera

El tiempo que el fluido recorrer distancia L, L El caudal Q,

L T= V

L V= T

Q=

AL = AV T29

Si no hay friccin, la potencia comunicada al fluido ser, friccin ser

W = F VDonde,

F = P AW = F V = P A V = Q P

Por lo tanto,

Segn S se aprecia en el di i l diagrama d l fi de la figura l mquina puede la i d funcionar como bomba o como motor, es decir, puede absorber energa mecnica, FV, y restituir potencia hidrulica QP (bomba), o viceversa. viceversa 30

Clasificacin

Las bombas de desplazamiento positivo se dividen en 2 grandes grupos: d Bombas de potencia reciprocante o de mbolo mbolo. Rotatorias.

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Bombas Rotatorias

Bomba rotatoria de leva y pistn

Bomba rotatoria de engranajes externos

Bombas de engranajes internos. g j

Bombas lobulares

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Bomba de un tornillo

Bomba de tres tornillos

Bombas de paletas oscilantes

Bomba de paletas deslizantes

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Bombas Reciprocantes de Potencia A velocidad constante entregan esencialmente la g misma capacidad a cualquier presin dentro de la capacidad del cilindro y la resistencia mecnica de la bomba. La alta eficiencia inherente de estas bombas es casi independiente de la presin y la capacidad. la bomba de potencia es de gran utilidad en donde se requieren alta presin y baja capacidad. Tienen la opcin de poder cambiar con facilidad el tamao del pistn o mbolo buzo, con lo cual se tiene una bomba adaptable para un considerable rango de presiones, en que la capacidad vara g p , q p inversamente con la presin a una salida constante de potencia hidrulica.

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Bombas Reciprocantes de Potencia Una desventaja, es que la bomba desarrolla una j , q presin elevada cuando se cierra la vlvula de descarga. Por esta razn, es prctica comn el proporcionar una vlvula d alivio para d i l l de li i descarga, con el objeto de proteger la bomba y su tubera.

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CLAVOS P/ VALVULAS DE SEGURIDAD "OTECO"PSI. 1 CLAVO 2 CLAVOS

COLOR

P/N

NARANJO

2.500

5.000

140560

NEGRO

2.250

4.500

140560

VERDE

1.750

3.500

140540

GRIS

1.500

3.000

140530

ROJO

1.250 1 250

2.500 2 500

140520

SOLO SE DEBEN USAR CLAVOS DE LA MISMA MEDIDA PARA MS PRESIN

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Partes de una Bomba de Potencia

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Ref. No.1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Nombre de la piezaSoporte del bastidor Cilindro Cigeal Cabeza d l cilindro C b del ili d O Ring. Balero del cigeal Caja de empaques p Tapa de balero en el extremo cerrado Tuerca de la caja de empaques Laina Empaque de mbolo Tapa del balero del extremo motriz T d lb l d l t ti 38

13 14 A-B-C 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Deflector Juntas Embolo E b l Sello de aceite Anillo d A ill de empaque del embolo d l b l Tapa trasera del bastidor Anillo de linterna Caja de empaques del diafragma j p q g Junta de la caja de empaques Tornillo de expulsin Empaque de extremo Prensa-estopas Prensa estopas 39

25 26 27

Biela Bi l Metal de la biela Lainas de biela Vlvula de succin completa (Asiento, Vlvula, resorte, esprrago, camisa, tuerca de seguro, guarda vlvula) Cruceta Vlvula de descarga completa g p Perno de cruceta Perno de b je de cruceta buje cr ceta Tapa superior del bastidor

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29 30 31 32 33

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Curvas de Descarga de Bombas de Potencia Toman la forma de ondas senoidales debido a que los pistones o mbolos estn movidos por manivela.

Fig. Curvas de descarga para tres tipos de bombas de potencia (a) simple de doble accin; (b) duplex de doble accin (c) triplex de simple accin. 41

Cmaras Amortiguadoras

La funcin de un amortiguador de pulsaciones es la de estabilizar el caudal variable y oscilante generado en cada ciclo alternativo o vuelta completa del cigeal de las bombas volumtricas del tipo de pistn o de membrana42

A la presin de carga o de llenado con gas del amortiguador la denominaremos Po. El volumen inicial del gas es el volumen total interno del amortiguador Vo. Volumen tericamente intil de lodo V (10% de Vo). Presin del gas despus de ingresar volumen inutil de lodo P1. P1 . A la cantidad de lquido que entra y sale del amortiguador en cada ciclo alternativo de la bomba lo denominamos V. volumen final del gas comprimido por V ser V2. V V2 . La presin P2 es el valor alcanzado al introducir en el amortiguador el volumen adicional V.

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A la presin de carga Po del amortiguador, el gas ocupa todo el volumen de ste y no hay lquido en su interior. La L presin P1 es l presin d l gas cuando se h i t d id en el i la i del d ha introducido l amortiguador el volumen v. La presin P2 es el valor alcanzado al introducir en el amortiguador el volumen adicional V. V . De esta curva se deduce que, para un mismo tamao o volumen de amortiguador si el V aumenta, tambin aumentara la presin P2.

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Bombas en el Equipo N 6 N El equipo N 6 cuenta con dos bombas de desplazamiento positivo para el circuito de lodo una bomba marca Nacional modelo 9P 100 y una bomba 9P-100 Gardner Denver modelo PZ-9, ambas sobrealimentadas por dos bombas centrifugas p g marca Halco modelo 2500 Supreme, adems estas bombas estan movidas por dos motores diesel marca C Caterpillar D399 y D398 respectivamente. ill i Cabe destacar que la eficiencia de estas bombas al estar sobrealimentadas sube hasta un 95% 95%.

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DIAMETRO CAMISA 4 1/2" 5" 5 1/2" 6" 6 1/4" 1/4

PRESION MAXIMA 5000 4360 3605 3030 2790

Gal/Emb 1,910 2,358 2,854 3,396 3,685 3 685

NATIONAL 9-P-100 MAX. VEL Bbls/Emb Lts/Emb Emb/Min 0,055 7,230 170 0,067 8,926 150 0,082 10,804 130 0,097 12,855 110 0,105 0 105 13,949 13 949 90

HIDRAULIC HP 1020 900 780 660 540

MAXIMO HP 1133 1000 867 733 600

LARGO CARRERA 9 1/4" 9 1/4" 9 1/4" 9 1/4" 9 1/4" 1/4

DIAMETRO CAMISA 4 1/2" 5 5" 5 1/2" 6" 6 1/4" 6 1/2" 7 7"

PRESION MAXIMA 5530 4485 85 3710 3110 2785 2650 2285

Gal/Emb 1,860 2,290 , 90 2,780 3,300 3,590 3,880 4,500 4 500

GARDNER DENVER PZ-9 MAX. VEL Bbls/Emb Lts/Emb Emb/Min 0,053 7,041 150 0,065 8,669 150 50 0,079 10,523 150 0,094 12,492 150 0,103 13,590 150 0,111 14,687 150 0,129 0 129 17,034 17 034 150

MIN. EVL Emb/Min 60 60 60 60 60 60 60

MAXIMO HP 1000 1000 000 1000 1000 1000 1000 1000

LARGO CARRERA 9 9 9 9 9 9 9

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