• Author / Uploaded
• Davicho Cisterna Aguayo

Citation preview

1 de noviembre de 2010

Por

Patrocinado por Por Allan R. Budris, PE Según el análisis de confiabilidad estadística, hasta el 65% de los costos del ciclo de vida de la bomba se determinan durante las fases de diseño, adquisición e instalación de las nuevas aplicaciones de maquinaria. Si bien el diseño y la adquisición son aspectos importantes para cualquier aplicación, la instalación del equipo juega un papel muy importante. Un diseño excelente, mal instalado, dará malos resultados. Un diseño moderado, correctamente instalado, dará buenos resultados. El éxito a largo plazo de una instalación adecuada y una actividad de vibración reducida se determina por la forma en que el sistema de maquinaria se une a la base. La placa base, o patín, del sistema de maquinaria debe convertirse en un miembro monolítico del sistema de cimentación. Lo ideal es que la vibración de la maquinaria se transmita a través de la placa de base a la cimentación y a través del subsuelo. De lo contrario, la maquinaria resuena en la placa de base, lo que a menudo causa daños consecuentes. El problema siempre se reduce al costo: a largo plazo, la confiabilidad influyó en los "Costos del ciclo de vida" frente a los "Primeros costos". ¿Selecciona la placa base menos costosa (más débil) o de alta calidad? pase el tiempo requerido para preparar adecuadamente la base y la placa de base para la lechada; seleccione lechada epoxi superior versus lechada de cemento de bajo costo; o use un costo de mano de obra más bajo, en lugar del método más efectivo de dos vertidos.

Tipos de placa base de la bomba La selección de la placa base de sonido es uno de los primeros pasos para una buena instalación de la bomba. Las placas de base de la bomba están disponibles en una variedad de materiales y configuraciones, tales como hierro fundido, acero fabricado, concreto polimérico moldeado, "Acero Fabricado que Cumple con PIP", "Pre-lechada", y configuraciones independientes / montadas sobre pilotes. La rigidez torsional, la rigidez y la planicidad son importantes para todos estos problemas, y la mayoría de ellos deben resolver los problemas de la lechada y el levantamiento. Cada una de estas configuraciones tiene sus ventajas y desventajas: 



  



El hierro fundido probablemente proporciona la mejor amortiguación de vibraciones, aunque puede deformarse durante el proceso de mecanizado. Por lo tanto, debe estar correctamente nivelado, enlechado y mecanizado en su lugar. El acero fabricado debe ser lo suficientemente pesado, debidamente soldado, sin tensión y mecanizado. Las bases de acero fabricadas endeble han llevado al desarrollo de versiones "mejoradas". Las placas de base de acero fabricadas compatibles con PIP ofrecen un alto nivel de mejoras y características. Las placas de base de concreto de polímero moldeado tienen una rigidez y resistencia a la urdimbre superiores. Los fabricantes de bombas que deseen responder a las demandas de los usuarios de instalaciones de bajo costo ofrecen placas de base independientes o sobre pilotes. Las bases montadas sobre pilotes pueden incluir varias opciones, y se espera que todo el conjunto se mueva en el piso. El movimiento "tiende" a igualar las fuerzas ejercidas por las tuberías instaladas a bajo costo, y se espera que proporcionen cargas iguales en las bridas de succión y descarga. Esto supone que todas las cargas de tuberías de la bomba actúan en la misma dirección, lo que rara vez es el caso. Si bien las bases montadas sobre pilotes pueden no tener que lidiar con problemas de lechada, rara vez, si alguna vez, son la mejor opción para los usuarios enfocados en la confiabilidad. Solo las bombas más pequeñas deben colocarse sobre placas de base independientes. Las placas de base de la bomba previamente enlechadas han demostrado ser un método altamente efectivo para minimizar los costos de instalación en el campo y mejorar la confiabilidad. Pueden proporcionar un tren de bombeo que está 60% completado mecánicamente cuando llega a la planta. Dichas placas base suelen incluir una inspección detallada del sistema de imprimación utilizado en la parte inferior de la placa base, la preparación adecuada de la imprimación para la lechada, la lechada de la placa base, el postcurado del material de lechada y una inspección detallada posterior de la lechada de la placa de base. Superficies de montaje, con mecanizado de acabado realizado si las tolerancias de la superficie de montaje caen fuera de las especificaciones de planitud.

El proceso de envío, elevación, almacenamiento y ajuste de la placa base puede tener un impacto negativo en las superficies de montaje del motor. Si bien estas superficies pueden haber sido inicialmente planas, la experiencia muestra que a menudo hay trabajo por hacer en el momento en que la placa de base llega al campo, a menos que la placa de base esté pre-lechada.

Fundación Total Foundation es el conjunto completo de la unidad que soporta una máquina y se compone de una base de máquina, una sección de adaptador, una placa de calzo, una base principal y una sub-fundación. Un gran esfuerzo y costo de diseño se gasta normalmente en la construcción de una base de maquinaria. Los factores importantes a considerar al diseñar una base son: la base debe estar diseñada adecuadamente para soportar la maquinaria; los cimientos deberían apoyarse idealmente en la roca o la tierra sólida para evitar vibraciones resonantes; y el conductor, la caja de engranajes y la bomba deben descansar sobre una base común. La masa de la cimentación debe ser un mínimo de tres veces la del conjunto de la bomba (bomba más motor). Independientemente del estilo de la placa de base, la preparación correcta de la parte superior de la base de concreto tendrá implicaciones de confiabilidad a largo plazo y es importante. La resistencia de esta superficie debe eliminarse mediante astillado para una unión adecuada. Material de lechada y preparación Ahora pasemos al material de lechada y la preparación. Hay dos tipos básicos de lechada, "Cemento Portland" y "Lechada epoxi", siendo la lechada epoxi la superior, pero más cara. Las lechadas de cemento se degradarán cuando se les permita entrar en contacto con aceites lubricantes y muchos productos bombeados. La parte inferior de la placa de base debe limpiarse y la superficie debe estar libre de aceites, grasas, humedad y otros contaminantes. Todos estos contaminantes reducen en gran medida la resistencia de la unión a la tracción del sistema de lechada, lo que puede provocar vacíos y problemas de unión. Todas las superficies expuestas de lechada y concreto deben sellarse con una capa de un imprimador epóxico sin relleno de primera calidad, que tenga suficiente resistencia de unión a la tracción. El problema siempre se reduce al costo: los costos del ciclo de vida frente al primer costo.

Métodos de verter la lechada El método de dos vertidos es el más utilizado y puede utilizar una lechada cementosa o epoxi. Las formas de lechada de madera para el método de dos vertidos son más fáciles de construir debido a la parte superior abierta. Las formas deben hacerse herméticas a los líquidos para evitar fugas de material de lechada. Las grietas y aberturas deben sellarse con trapos, guata de algodón, goma espuma o compuesto para calafatear. El método de lechada de un solo vertido requiere una técnica de construcción de formas más elaborada, pero reduce el costo de mano de obra. La forma de lechada de madera ahora requiere una placa superior que forma un sello hermético contra el líquido de la brida inferior de la placa base. Esta técnica de vertido requiere buenas características de flujo del material de lechada y, por lo general, solo se usa para aplicaciones de lechada epoxi. Durante el curso de un procedimiento de lechada convencional, es muy común exceder las pulgadas de cabeza necesarias para levantar una placa base precargada. Por esta razón, es muy importante asegurarse de que la placa base esté bloqueada.

Es muy importante evitar vacíos o bolsas de aire en la lechada. Los vacíos impiden que el sistema de cimentación amortigue la resonancia y la vibración generada por el eje. Los orificios de ventilación o la cabeza estática insuficientes son problemas de ejecución que pueden solucionarse, mediante técnicas de instalación adecuadas, para evitar grandes vacíos. Las causas más olvidadas de los vacíos están relacionadas con problemas de unión. Otro problema de instalación de campo con implicaciones costosas es la distorsión de las superficies de la máquina de la placa base. La distorsión se puede inducir antes de la lechada debido a las malas técnicas de nivelación del campo, o la distorsión puede generarse por la propia lechada. Todos los sistemas de lechada epoxi tienen un ligero factor de contracción. Las placas de base con refuerzos transversales resistentes no se ven afectadas por el ligero cambio de volumen de la lechada. Para diseños menos rígidos, Conclusiones Las ventajas de una instalación de placa de bomba de alta calidad, sin vacío y totalmente coplanar son: menores pérdidas de energía a la fricción y vibración; aumento de la productividad a través del ahorro de tiempo por evitar la reparación; y reducido gasto de piezas y menores requisitos de inventario. WW

Diseño de Fundaciones para Bombas El diseño de las fundaciones para bombas está basado generalmente en el principio de asegurar que el peso de concreto sea tres veces mayor que el peso de la bomba, para el caso de bombas centrifugas, y alrededor de cinco veces mayor que el peso de la bomba, en el caso de bombas reciprocantes y rotativas. Adicionalmente, el área de apoyo en el suelo debajo de la fundación, debe tener las dimensiones adecuadas para soportar el peso de la fundación misma y el peso de operación de la unidad de bombeo. Eventualmente, deberán considerarse las fuerzas de volcamiento debidas al torque del motor, golpe de ariete o cerrado parcial de válvulas.

Cimentación Una bomba centrífuga requiere que tanto el motor, el acople y la bomba se mantenga alineados cuando son sometidos a carga (de trabajo). Es por ello que el lugar donde es instalada una bomba requiere que la cimentación pueda resistir esfuerzos debido a cargas estáticas, dinámicas, vibraciones y esfuerzos por dilatación térmica. La carga estática es la que se origina debido al peso de la bomba, motor, y otros elementos que componen el mecanismo de bombeo. La carga dinámica es ocasionada por partes en movimiento de la bomba.

Fuente: Velásquez, José́. Criterios de diseño de pozos de agua. p. 214.

Asentamiento de la Base Colocar los tornillos de empotramiento en los orificios y hoyos del bloque de fundación de acuerdo con las medidas del dibujo para perforación: Plan de Fundación. Entre la base y el bloque de fundación se deben colocar, al lado de los tornillos de empotramiento, calzos metálicos, todos de la misma altura, para apoyo de la base. Los mismos serán fijados mediante argamasa. Los tornillos de empotramiento son fijados con hormigón liviano usandose para su ubicación una plantilla con las perforaciones de acuerdo con el plan de fundación. Para conseguir la mejor adherencia con el hormigón, los tornillos de empotramiento y calzos metálicos deberán estarlibres de cualquier residuo de grasa o aceite. Una vez completado el fraguado del hormigón, colocar la base sobre el bloque de fundación. Vea Fig. 4.

Nivelación de la Base Verificar si la base se apoya igualmente en todos los calzos. En caso afirmativo, colocar y apretar uniformemente las tuercas en los tornillos de empotramiento. Con ayuda de un nivel de precisión, verificar la nivelación de la base en los sentidos transversal y longitudinal. Si estuviera desnivelada, soltar las tuercas de los tornillos de empotramiento e introducir chapitas de suplemento entre el calzo metálico y la base, para corregir el nivel en los puntos en que fuera necesario. Vea Fig. 5.

ORIFICIOS DE VENTILACIÓN Y ORIFICIOS PARA EL GROUND Según la norma API 610, en el apartado 7.3.10, todas las bases deben tener orifico para el llenado de la lechada “grouting”, Estos orificios deben estar dispuestos de tal manera que permita el llenado total del espacio dado entre la placa base y la fundación, sin crear bolsas de aire. Para el diseño de la placa base se tienen 20 agujeros, con un área de 222.5 𝑐𝑚2, para el llenado de la lechada. Este diámetro considerado es mayor a lo que establece la Norma API 610, el cual es un mínimo de 125 𝑐𝑚2