RECOMENDACIONES PARA LA OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS.

Con base a un estudio bibliográfico sobre los equipos que componen al sistema de lubricación de aceite, como son la bomba de tornillo, la válvula de seguridad-alivio y la válvula de relevo de presión, los manuales, los fabricantes y varios autores recomiendan los siguientes aspectos prácticos:

VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN

• La válvula de control de presión debe garantizar la misma relación de flujo de entrada y de salida, disminuir pérdidas de presión y alcanzar la presión de salida deseada. El controlar presión es lograr un cambio de energía de presión a energía cinética acelerando el fluido, alcanzando así de forma ideal el mismo caudal y una obturación que permita la presión deseada. Acelerar el fluido muchas veces es alcanzar en el fluido condiciones de velocidad críticas que deben evitarse con la selección adecuada de la válvula (mediante su factor de flujo crítico Cf) o con una

reubicación de su instalación. Un flujo crítico, que es alcanzar velocidades de operación sónicas) permite que la válvula este en condiciones de vaporizar el fluido de forma constante, situación que se traducirá en niveles considerables de ruido y vibración.

• Para satisfacer las necesidades de regulación de presión la válvula debe ser de menor diámetro que el diámetro de la tubería principal corriente arriba.

• La mejor posición para las válvulas de control es con el vástago vertical hacia arriba. Pueden funcionar en posición angular, horizontal o vertical hacia abajo, pero estas posiciones no son aceptables.

• Revisar la instalación de la válvula de control ya que se debe seleccionar como un sistema completo, es decir en conjunto con la bomba, el sistema de tubería y demás equipos, para lograr operaciones seguras, óptimas y al menor costo.

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VÁLVULA DE SEGURIDAD ALIVIO

• Las válvulas de seguridad-alivio están diseñadas para operar con presión estática con una apertura uniforme de su asiento, ya que una apertura con un desequilibrio de fuerzas (como es el caso de apertura bajo condiciones de presión total) genera traqueteo que se traduce en ruido y vibraciones.

• La instalación de la válvula de seguridad-alivio debe ser de forma vertical y no horizontal como lo establece las normas ASME. Si se opta por una instalación en cualquier otra posición, el fabricante debe considerar la instalación de resortes para el tipo de posición deseado. Hay que evitar acumulación de sedimentos en la válvula y la desalineación en el asiento, resorte, disco, etc.

• Las variaciones de presión tanto en la entrada como a la salida de la válvula, producidos de la bomba, provocan de forma inminente traqueteo, contrapresión variable y ondas de choque en el cabezal común de la descarga (vibración inducida por flujo)

• La válvulas de seguridad-alivio instalada permite compensar en el sistema las variaciones de la operación de la bomba generados por los cambios térmicas en el fluido (por lo cual se aplica el concepto válvula de alivio) que es característico en bombas de tornillo que son para flujos viscosos. El concepto de válvula de seguridad se aplica para poder aliviar/recircular el fluido en la bomba, solo se aplica a operaciones intermitente; por ejemplo durante el arranque de la bomba de tornillo no debe obturarse la descarga de la bomba para garantizar alcanzar sus condiciones nominales cuando tenga caudal pleno, ya que por que la presión de descarga continuará incrementándose como respuesta al cambio de temperatura del fluido y a su principio de operación, situación que no se presenta en las bombas centrifugas ya que estas alcanzan un límite de presión máximo llamado cabezal de presión.

• Si se tiene presión en la descarga de la válvula en un 10% de la presión de apertura de la válvula no debe usarse válvulas convencionales, pero en este caso se tiene válvula de fuelle equilibrado lo cual garantiza permite tener presiones a la descarga de la válvula de hasta un 30% de la presión de apertura.

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• Durante el desfogue de una válvula se generan fuerzas de reacción que ocasionan esfuerzos, ruido y vibración en la tubería, por lo cual se deben hacer estudios que cuantifiquen estas fuerzas reactivas para diseñar apropiadamente la tubería de succión y descarga de la válvula.

• Para que una válvula después de su apertura permanezca en posición de abierta, necesita un flujo mayor ente el 25 y 30% de la capacidad máxima de la válvula. Flujos menores ocasionan apertura y cierres frecuentes conocido como traqueteo.

• El diseño de la tubería de descarga debe ser adecuado para evitar que cuando la válvula de desahogo desfogue, se evite que la expansión instantánea de los líquidos provoquen variaciones de las velocidades o aumentos excesivos en la presión a la descarga de la válvula.

• El tamaño de la tubería de entrada a la válvula debe ser igual a la longitud equivalente a un diámetro de la misma tubería de entrada, lo anterior es lo más recomendado pero en esencia se debe mantener una condición de la tubería de entrada con perdidas de no más de 3% de pérdidas de presión con respecto a la presión de apertura de la válvula. Si se rebasa este valor la operación de la válvula estará acompañada de traqueteo.

• Cuando la válvula de seguridad-alivio actúa, se genera una fuerza de empuje contraria al sentido del flujo de desfogue. Esto ocasiona momentos flexionantes y fuerzas cortantes en las base de la tubería de entrada de la válvula. Si se tiene una operación que se repita de forma intermitente por lo tanto se tiene una causa más de excitación en forma de energía hacia el sistema.

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• La operación de la válvula ofrece seguridad al convertir la energía en forma de presión del fluido en energía cinética (energía en forma de velocidad). El desfogar un fluido por la boquilla de una válvula y luego pasar este fluido a la tubería de descarga somete al fluido a grandes cambio de presión que se traducen en ruido y vibración, condiciones derivadas por operar con condiciones de alta energía cinética en el desfogue, por las vorticidades y por los fuertes niveles de turbulencia en un volumen de dimensiones cortas como lo es la válvula. Lo anterior se traduce a que las caídas de presión sean tan bajas que se alcancen los valores de vaporización del fluido, por lo tanto aparte de que están presentes grandes cambios de energía de forma implícita en la operación de la válvula (por eso una válvula de este tipo debe ser para operaciones intermitentes) se tienen problemas de cavitación en la válvula, lo cual además de un posible daño la tubería (que no necesariamente será severo por el tipo de fluido manejado) es una fuente considerable de ruido y vibración.

Eliminar la cavitación (o vaporización instantánea si es que no esta asociada a un desgaste) requiere de plantear un buen diseño de la tubería de descarga de tal forma que se ayude a recuperar la presión corriente abajo.

Controlar que la cavitación no dañe las paredes de la tubería o la misma válvula, es realizar un diseño que evite que las burbujas generadas se contraigan pero esto significa tolerar los niveles de ruido y vibración.

Las presiones generadas en el proceso de cavitación, por el aplastamiento de las burbujas, hay registros de que se han alcanzado valores de hasta 500 000 psi de forma local.

BOMBA DE TORNILLO

• Las bombas rotatorias como la bomba de tornillos son la mejor elección para flujos viscosos y de viscosidad variable.

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• Las bombas de tornillos es muy difícil que presenten problemas de cavitación por falta de presión de succión ya que teniendo líquido en la succión ella puede operar sin grandes dificultades. La bomba de tornillo instalada esta diseñada para soportar hasta presiones de succión de -0.509 Kg/cm2. Si la viscosidad del fluido aumenta es muy probable que la bomba empiece a tener problemas de succión, por lo tanto es importante estipular los límites de viscosidad de operación de la bomba para un rango de operación considerable.

• La bomba de tornillos continúa bombeando cuando aumenta la presión. Al contrario de la bomba centrífuga que llega a un límite de presión y potencia a cierta velocidad, la bomba de tornillo seguirá absorbiendo potencia si aumenta la presión.

• Debe considerarse la instalación de válvulas de alivio en un sistema con bomba de tornillo y graduarse un poco más de la presión máxima de descarga para proteger la carcasa de la bomba y los componentes corriente abajo si sube mucho la presión. Sin embargo utilizar una válvula para devolver el líquido a la fuente de succión debe ser en un lugar a una distancia suficiente corriente arriba de la bomba y evitar sobrecalentamiento del equipo por recirculación.

• En un proceso en que se emplea bomba centrífuga, se suele incluir una válvula de control que estrangula la salida de la bomba en respuesta a una señal de flujo o presión en el proceso. En la bomba rotatoria, la estrangulación de la descarga no reducirá el flujo sino que hará que aumente la presión en el sistema y se incremente la potencia requerida por la bomba. El método correcto de control del proceso es una válvula de derivación (bypass) desde la descarga de la bomba hasta la fuente de succión. El tubo de derivación debe retornar a la succión a una distancia suficiente de la bomba para que no se sobrecaliente el líquido al volver a pasar por la bomba. La válvula de derivación también funcionará con una señal de flujo o presión del proceso en el tubo de descarga o en el punto fina1 del sistema de bombeo.

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3.10. RESULTADOS SOBRE LAS RECOMENDACIONES REALIZADAS POR