API-610 (11va EDICION) SEPTIEMBRE 2010 BOMBAS CENTRIFUGAS PARA LA INDUSTRIA DE PETROLEO, PETROQUÍMICA Y GAS NATURAL SECCION 1 ALCANCE 1 Esta Norma internacional es aplicable a bombas en voladizo, entre cojinetes y verticales. La experiencia en la industria sugiere que las bombas producidas con esta norma tienen mejor relación costo-eficiencia cuando el líquido de bombeo excede cualquiera de las siguientes condiciones: • Presión de descarga 1900 kPa (275 psig; 19,0 bar) • Presión de succión 500 kPa (75 psig; 5,0 bar) • Temperatura de bombeo 150 °C (300 °F) • Velocidad de giro 3600 r/min • Cabezal nominal 120 m (400 ft) • Diámetro del impulsor, voladizo 330 mm (13 in) SECCION 3 TÉRMINOS Y DEFINICIONES SECCION 6 DISEÑO BASICO 6.1.1 Los equipos cubiertos por esta Norma deberán ser diseñados y construidos para un mínimo servicio de 20 años, y al menos 3 años de operación interrumpida. 6.1.2 El comprador deberá especificar las condiciones de operación, las propiedades del líquido, condiciones del sitio y condiciones de utilidad, incluyendo todos los datos mostrados en la hoja de datos (Anexo N). 6.1.4 Las bombas deberán abarcar al menos 5% de incrementos de cabezal en condiciones de diseño por reemplazo de un impulsor con diámetro mayor o diseño hidráulico diferente. 6.1.5 Las bombas deberán ser capaces de operar continuamente al menos 105 % de velocidad de diseño u deberá ser capaz de operar en condiciones de emergencia. 6.1.7 Las condiciones en la cámara de sellado serán acordadas entre el vendedor y el fabricante de sellos, aprobada por el comprados y señalada en la hoja de datos. 6.1.8 Especificación de NPSH3 en la hoja de datos basado en agua a caudal de diseño y temperatura menor a 55°C. 6.1.9 La velocidad específica en la succión deberá ser calculada y sí se especifica limitada. 6.1.10 Cuando se maneje fluidos viscosos, se deberán dar las correcciones según el Instituto Hidráulico. 6.1.11 Las bombas que tengan una curva de H-Q estable (Incremento continuo del cabezal al shutoff) son preferidas para las aplicaciones y requerida cuando la operación en paralelo es especificada. Cuándo la operación en paralelo es especificada el incremento de cabezal deberá ser al menos 10 % de la altura en la capacidad de diseño. 6.1.12 Las bombas deberán tener un una región de operación preferida de 70-120 % del BEP en el impulsor seleccionado. La capacidad de diseño deberá estar dentro de la región de 80110 % de BEP. 6.1.13 El BEP para el impulsor dado estará preferiblemente entre el caudal de diseño y el normal. 1 6.1.17 La necesidad de enfriamiento debe ser acordado entre el comprador y el vendedor. Enfriamiento por ventilación debe ser la primera opción. 6.1.21 El arreglo del equipo incluyendo tuberías y auxiliares debe ser desarrollado unidamente con el comprador y el vendedor. 6.1.22 Los motores y componentes eléctricos debe ser adecuados para la clasificación de área especificada (clase, grupo y división). 6.1.24 Todos los equipos debe ser diseñados para permitir un rápido económico mantenimiento. 6.1 25 Exceptuando las bombas verticalmente suspendidas y de engranajes integrado, las carcasas deben se diseñadas para permitir remoción del rotor o elementos internos sin desconectar la succión y la descarga o mover el motor. 6.3 CARCASA DE PRESION. 6.3.4 El esfuerzo de tracción utilizado en el diseño de la carcasa de presión de cualquier material no será superior a 0,25 veces la resistencia mínima a la tracción o 0,67 veces el límite elástico mínimo para ese material, el que sea menor, en todo el rango especificado de temperaturas de operación. 6.3.5 Las carcasas presurizadas y bridas deben ser diseñadas para máxima presión en la descarga mas 10% de la máxima diferencia de presión. Para bombas axialmente partidas de una y dos etapas, bombas entre cojinetes y bombas verticales suspendidas el rating de presión es ANSI/*ASME B16.1 Class 125 para Cast Iron y ANSI/ASME B16.5 Class 150. Para otras bombas el rating de presión es igual al menos a 4MPa (40bar, 600psi) at 38°C (100°C) y ANSI/ASME B16.5 Class 300. 6.3.7 Las carcasas presurizadas deben ser diseñadas con una tolerancia a la corrosión (3mm) 6.3.9 Las bombas con carcasa radialmente Split son requeridas si alguno de las siguientes condiciones de operación son encontradas: a. Temperatura de bombeo de 200ºC o mayores. b. Bombeo de un líquido con gravedad especifica menor de 0.7 a temp. Bombeo. C .Bobeo de un liquido con una presión de descarga de diseño por encima de 1450 Psi. 6.3.11 Carcasas soportadas en el centro deben ser usada para todas las bombas horizontales. Excepto para temperaturas menores a 150°C que pueden ser soportadas al pie. 6.4 CONEXIONES EN LA CARCASA Y BOQUILLA. 6.4.1.1 Debe ser de tamaños de tuberías comerciales. 6.4.1.2 Tamaño de ½“NPS para bombas con 2” de boquilla de descargas o menores y ¾” para boquillas mayores de 3” 6.4.2 Boquillas de succión y descarga. 6.4.2.1 Deben ser bridadas ANSI/ASME B16.5 Class 300 and ANSI/ASME B16.47 Class 300. 6.4.2.2 Las bridas de y hierro fundido debe ser Flat face y conforme ANSI/ASME B16.1 o ANSI/ASME B16.42. PN20 (Class 125) y mínimo grosor PN40 (Class 250). 2 6.4.3 Conexiones en la carcasa. 6.4.3.1Deben ser de brida integral, soldadura de tubo o soldadura a tope. Sellos soldados de conexiones roscadas no están permitidos. 6.4.3.6 Conexiones auxiliares para Carcasas de presión de hierro fundido pueden ser roscadas. 6.5 FUERZAS EXTERNAS EN LA BOQUILLAS 6.5.1 Las fuerzas y momentos permisibles deben ser de acuerdo a la Tabla 5 aplicadas simultáneamente tomando el caso más desfavorable. 6.5.2 Las fuerzas y momentos permisibles para bombas en línea pueden ser dos veces el valor de la tabla 5 para boquillas laterales. 6.6 ROTORES 6.6.1 A menos que se especifique lo contrario, los impulsores deben ser del tipo completamente cerrado, semiabierto o abierto. 6.6.2 Deben ser fabricados en una sola pieza. 6.6.3 Los impulsores deben ser enchavetados al eje, pinning no es aceptable. 6.6.5 Los impulsores deben tener Solid hubs. 6.6.12 Uso de Probetas de vibración 6.7 ANILLOS DE DESGASTE Y HOLGURAS DE CORRIDA (PARA EL EJE) (TABLA 6) 6.7.1 Se deben suministrar anillos de desgaste en ambos lados, en la carcasa y en el impulsor. 6.8 SELLOS MECÁNICOS. 6.8.1 Los sellos mecánicos deben ser conforme con ISO 21049 = API-682, y las dimensiones serán de acuerdo a la Tabla 7 y la Figura 26 6.8.2 Sello tipo Cartucho. Y deberá ser removible sin disturbio con el motor. 6.8.3 La caja de sellos debe estar conforme a las mínimas dimensiones mostradas en la Figura 26 y la Tabla 7. 3 6.9 DINÁMICA. 6.9.2 Análisis Torsional 6.9.2.2 Debe ser especificado cuando • Trenes compuestos por tres o más maquinas acopladas 1500 Kw o mayores • Motores eléctrico o turbinas 1500 Kw o mayores • Motores de combustión Internas a 250Kw a mayores. • Motores síncrono mayores de 500 Kw • Motores eléctricos con variador de frecuencias mayores de 1000 Kw • Bombas verticales con un motor 750 Kw o mayor 4 6.9.3 Vibraciones 6.9.3.1 La región permisible de operación debe ser establecida. 6.9.3.2 Durante la prueba de rendimiento, se efectuarán mediciones de vibraciones globales en un rango de 5 Hz a 1000 Hz y un espectro de Transformada Rápida Fourier (FFT). 6.9.4 Balanceo Dinámico. 6.10 COJINETES Y CAJA DE COJINETES. 6.10.1.1 Cada eje debe estar soportado por cojinetes radiales o hidrodinámicos y uno de doble acción (empuje). 6.10.1.5 La vida del rodamiento (L10h) deberá ser calculada acorde con ISO 281 y será equivalente al menos a 25000 h en operación continua a las condiciones de diseño, y al menos 16000 h con máxima carga radial y axial y velocidad de diseño. 6.10.2.1 Cajas de cojinetes se dispondrán de manera que los cojinetes se pueden reemplazar sin molestar a las unidades de bombeo o monturas. 6.11 LUBRICACION. 6.12 MATERIALES. FUNDICIÓN. SOLDADURAS. SERVICIO BAJA TEMPERATURA 6.12.1.1 El comprador debe especificar la clase de material para las partes de la bomba. La tabla G-1 Provee una guía mostrando las clases de materiales que pueden ser apropiados para varios servicios 6.12.1.2 Las especificaciones del material de todos los componentes enlistados en la tabla H-1 deben estar claramente establecidas en la propuesta del vendedor. Los materiales deben estar identificados con referencia de las Normas Internacionales aplicables, incluyendo el grado. 5 6 7 8 6.13 PLACA DE IDENTIFICACIÓN Y SENTIDO DE ROTACIÓN SECCION 7 ACCESORIOS. 7.1 MOTORES. Tabla 12 Rating de Potencia para motores. 7.2 ACOPLE Y PROTECTOR DE ACOPLE. Debe deber flexibles. 7.3 PLACA BASE. 7.4 INSTRUMENTACIÓN. Medidores de temperatura y presión ISO 10438. Medidores de vibraciones., (para sistema de lubricación forzados). 7.5 TUBERÍAS Y ACCESORIOS. 7.5.1.1 Tuberías de acuerdo con ISO 10438 7.5.1.2 Tuberías de fluido y procesos auxiliares • Tuberías de líquidos auxiliares. • Tuberías de vapor. • Tuberías de agua de enfriamientos. • Tuberías de aceites de lubricación. SECCION 8 INSPECCIONES, PRUEBAS Y PREPARACIÓN PARA EL EMBARQUE. 8.2. INSPECCION 8.2.1.1 El Vendedor deberá mantener los siguientes datos por al menos 20 años: • Certificación de Materiales. • Especificaciones de compra y lista • Data de pruebas • Resultados de pruebas • Mantenimiento y tolerancias. 8.2.2 Inspección de Materiales. Radiografías, ultrasonido, partículas magnéticas. 9 8.3 PRUEBAS Tabla 16 Tolerancias de funcionamiento. 8.3.2 Prueba hidrostática 8.3.3 Prueba de Funcionamiento 8.3.4 Pruebas Opcionales 8.3.4.3 Prueba de NPSH: Mínimo 3ft de diferencia entre NPSH3 y NPSHA. Otras. .Unidad completa. Ruido. Prueba de equipos auxiliares. Resonancia cojinetes. SECCION 9 TIPOS ESPECIFICOS DE BOMBAS. SECCION 10 DATA DEL VENDEDOR. APENDICES 10 ANSI B73.1, 2001 ESPECIFICACIONES PARA BOMBAS CENTRIFUGAS HORIZONTALES Son construidas y diseñadas con ANSI/ASME B73.1 Esta Norma cubre bombas horizontales de succión horizontal una etapa y descarga al centro. Incluye requerimientos dimensionales de intercambiabilidad para facilitar la instalación y el mantenimiento. La intención de esta Norma es que las bombas con la misma designación de dimensión de cualquier fuente deben ser intercambiables con respecto a la dimensión de montaje, tamaño y localización de boquillas de succión y descarga, ejes, placa base y pernos en la fundación. Estas bombas son soportadas en Pie y con un rating de presión de ANSI B16.5 Class 150. 4.1 LIMITES DE TEMPERATURA Y PRESIÓN 4.1.1 Límites de Presión: Rating ASME/ANSI B16.5 o B16.42 Class 150. 4.1.2 Límites de Temperatura: Estas bombas deberán ser adecuadas para temperaturas hasta 260°C (500°F). 4.2 BRIDAS La succión y la descarga debe ser bridada conforme ASME/ANSI B16.5 o B16.42 Class 150 (Una opción puede ser Class 300 sujeto a las limitaciones del fabricante) 4.3.4 DESARMADO: El diseño debe permitir remover los elementos rotativos sin perturbar las conexiones o el motor 4.4 IMPULSORES 4.4.1 Rodetes abiertos, semiabiertos y cerrados. 4.4.4 Los impulsores pueden ser acoplados con chaveta o roscados al eje. 4.5 EJES 4.5.1 El diámetro del eje deberá ser dimensionado en incrementos de 1/8 in. Tolerancia 0.005 in. 4.5.5 La holgura en la corrida debe ser suficiente para prevenir el contacto de roce interno en la región de diseño. 4.6 SELLADO DE EJE 4.6.1 Caja de sellos para sellos mecánicos o caja de empaquetaduras 4.7 COJINETES 4.7.1 Uno para carga radial solamente y otro para carga radial y axial. 4.7.2 Vida Rodamiento L10 17500Hr en la región de diseño. 4.7.4 La caja de rodamientos debe ser construida para proteger el cojinete de agua polvo y otros contaminantes. 4.8 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. Cast Ductile Iron ASTM A395 para partes con presión. 11 Cast Ductile Iron ASTM A-395 o A 536 para partes sin presión. Cast Carbon Steel ATSM A-216 grade WCB. Cast High alloy Steel ASTM A 744- grade CF8M. Cast Alloy 20 ASTM A 744 – Grade CN7M. 4.9 TOLERANCIA A LA CORROSIÓN: Al menos 0.12in (3.2mm) 4.11 DIMENSIONES: Bombas de acuerdo a tabla 1 y Base de acuerdo a tabla 2. 12 13 4.12.1 Safety Guards: Como mínimo un guarda acople acorde a ASME B15.1 debe ser suministrado en todas las unidades que incluyan una bomba y un motor montados en la misma base 5 INFORMACIÓN GENERAL. 5.1.1 Terminología: Términos deben ser acordes a los del Instituto Hidráulico HI 1.1-1.2. 5.1.2 Cargas en bridas: Las cargas en las boquillas impuestas por el fabricante de tuberías deben ser acordes a HI 9.6.2. 5.1.4 Vibración: El nivel de vibración medido en la caja de cojinetes de la bomba en la prueba del fabricante en el punto de diseño (velocidad ±5%, flujo ±5%) no debe exceder el doble del límite mostrado en la Fig. 9.6.4.4 de HI 9.6.4. 5.1.6 Región de operación: Entre 110% del BEP y el mínimo flujo mostrado en tabla 5. 14 5.1.7 NPSH excedente: El mínimo excedente es de 3ft (0.9m) una proporción de 1.2 debe estar disponible. Este excedente debe aumentar sí existen variables que incrementen el NPSHr. Referencias en HI 9.6.1. 5.2 PRUEBAS 5.2.1 Hidrostática: Después del maquinado, carcasas, cubiertas y chaquetas deben ser probadas por 10 minutos mínimo, con agua a 1.5 veces la máxima presión de diseño a 38ºC. Fugas a través de las partes no está permitido. 15 5.2.2 Performance: De acuerdo a HI 1.6, nivel A. 7 DOCUMENTACIÓN Plano de arreglo general, Plano Seccional de partes, Hojas de datos, Plano del sello mecánico, Planos de la tubería de sellado, Planos de sistema de enfriamiento, Curva de funcionamiento con punto de diseño, Manual de instrucciones. 16 THE HYDRAULIC INSTITUTE ESTÁNDAR AÑO ANSI-HI 1.1-1.2 2000 BOMBAS CENTRÍFUGAS - NOMENCLATURA Y DEFINICIONES ANSI-HI 1.3 2000 BOMBAS CENTRÍFUGAS - DISEÑO Y APLICACIÓN ANSI-HI 1.4 2000 BOMBAS CENTRÍFUGAS - INSTALACIÓN OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO ANSI-HI 1.6 2000 PRUEBAS DE BOMBAS CENTRÍFUGAS ANSI-HI 9.6.1 1998 BOMBAS CENTRÍFUGAS Y VERTICALES – MARGEN DE NPSH ANSI-HI 9.6.2 2001 BOMBAS CENTRÍFUGAS Y VERTICALES - CARGAS DE BOQUILLAS ADMISIBLES ANSI-HI 9.6.3 1997 BOMBAS CENTRÍFUGAS Y VERTICALES – REGIÓN DE OPERACIÓN ADMISIBLE ANSI-HI 9.6.4 2000 BOMBAS CENTRÍFUGAS Y VERTICALES – MEDICIONES DE VIBRACIÓN 1. TIPO • • • • • 2. 3. 4. • • TÍTULO DE BOMBAS. OVERHUNG. Cantilevered. Between bearing Tipo Turbina flujo Radial , Velocidad especifica hasta 4200 y por encima de 6000 bombas de succión doble Flujo mixto entre 4200 a 9000 NOMENCLATURA RATING PRUEBAS Las bombas deberán tener las siguientes tolerancias o A Cabezal de diseño +10% o A Capacidad de diseño. o +5 % de altura de diseño hasta 500 Ft o +3 ·% de altura de diseño mayor de 500 ft o Altura diferencial +- 2% * DH o Descarga (hd) +- 2% o Succion (hs) +- Hs o Rate of flow 2 m% o Velocidad n 0.3% o Power +-1% APLICACIONES INSTRUCCIONES PARA LA INSTALACIÓN, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO. . 17 Servicio Tipos Bombas Características Potencia Condiciones de Uso Mínimo Servicio Incremento en Cabezal Velocidad específica en la succión Para Fluidos Viscosos Curva API 610, 2010 BOMBAS CENTRIFUGAS PARA LA INDUSTRIA DE PETROLEO, PETROQUÍMICA Y GAS NATURAL ANSI B73.1, 2001 ESPECIFICACIONES PARA BOMBAS CENTRIFUGAS HORIZONTALES END SUCCION PARA PROCESOS QUÍMICOS Petróleo, petroquímica y gas. Horizontal, Vertical, Entre Cojinetes, montadas al centro Procesos químicos Más robustas y pesadas 7.1.4 Mínimo 5 Hp 1 Cuando exceda cualquiera de las siguientes condiciones: -Descarga 275 psig -Succión 75 psig -Temperatura de bombeo 150 °C -3600 rpm -TDH 120 m (400 ft) -Øimpeller, voladizo 330 mm (13 in) 6.1.1 20 años y 3 años operación ininterrumpida 6.1.4 Debe abarcar al menos 5 % de incremento cabezal a condiciones de diseño 6.1.9 Debe ser calculada de acuerdo al anexo A y limitada 6.1.10 Dar Correcciones según HI 6.1.11 Impone que la curva sea estable. Al Más livianas Horizontal montadas al pie HI, 1997 - 2001 1.1-1.5 CENTRIFUGAL PUMPS 1.6 CENTRIFUGAL PUMP TESTS 9.6.1-9.6.4 CENTRIFUGAL AND VERTICAL PUMPS 9.8 PUMP INTAKE DESIGN Industrial y Comercial Horizontal, Vertical, Entre Cojinetes, montadas al centro y al pie Depende del tipo Menores De 100 Hp 4.1.2 Temperatura máxima 260°C Todos los tamaños 1.3.4.11 Para Cast Gray Iron hasta 175°C No establece nada No establece nada No establece nada No establece nada No es un requerimiento 1.3.4.1.15 No dice nada 9.6.7 No es mandatorio pero se puede No establece nada 18 Región Operación de Diseño Rating de Bridas Bridas Conexiones Auxiliares Ajuste de Impulsores Holguras corrida menos un 10% de incremento de cabezal al shutoff en paralelo 6.1.12 80% a 110% del BEP. 6.3.5 Bombas axial split 125#/150# bomba overhung 300# 6.4.2.5 Full faced or spot faced on back 6.4.3.1 Brida integral, soldadura de tubo o soldadura a tope. No permite sello soldado a conexiones roscadas. 6.6.3 Ajuste por chaveta al eje 6.7 Tabla 6 6.7.1 En la carcasa y en el impulsor. 6.8.1 Sellos mecánicos según API 682 y de cartucho Cámara de sellos 6.8.3 Figura 26 y Tabla 7 Vida de Cojinetes 6.10.1.5 L10h = 17500h (en la región de diseño) Anillos de Desgaste Sellos Caja de cojinetes Materiales Diseño Bases Requerimientos Dimensionales Análisis 6.10.2.1 Permite remplazo sin perturbar 6.12.1 Con codificación Tabla H-1 7.3.2 Debe extenderse debajo de la bomba y el tren del motor No es tan específico 6.9.2 Requerimiento de exigir 5.1.6 Mínimo flujo continuo a 110% del BEP. 4.2 150# y en casos especiales 300# 4.2 Back at 3 degrees maximum on parallelism 4.3.2 Roscado NPT 4.4.4 Enchavetados o Roscados al eje 4.5.5 ser suficiente para prevenir el contacto de roce interno en la región de diseño Ocasional 9.6.3.1 No es específico pero se puede usar 150# y 300# 1.4.3.5.3 Usualmente Flat faced No establece nada Enchavetados o Roscados al eje No establece nada No establece nada 4.6.1 Sellos mecánicos o empaquetaduras Figura 5 y 6 1.3.4.7.6 4.7.2 L10h = 25000h (Condiciones de diseño) N/A 9.6.3.3.2 L10h = 17500h (en la región permisible) No establece nada No es mandatorio esta codificación 4.11 Tabla 2 9.3.2.4 1.3.4.7.6 4.11 Tabla 1 1.3.5 Establece mínimos criterios de Diseño No especifica Menos estrictos 9.6.4.2 (Opcional) 19 Torsional Vibraciones análisis torsional y lateral para bombas multietapas. 6.9.3 Estricto análisis de vibraciones. La región permisible de operación debe ser establecida. Tolerancias Las tolerancias son bien especificadas. Rating de Motor 7.1 Tabla 12 Tolerancias de Pruebas 8.3 Tabla 16 5.1.4 El nivel de vibración medido no debe exceder el doble del límite mostrado en la Fig. 9.6.4.4 de HI 9.6.4. Establece requerimientos mínimos No aplica, pero se puede usar. 5.2.2 De acuerdo a HI 1.6, nivel A. 9.6.4.4 1.3.5.4 Tabla 1.3.9 y Tabla 1.3.10 1.3.4.10.1 Hace referencia al estándar NEMA 1.6.5.3 Tiene dos niveles de aceptación A y B A) Para bombas diseñadas a condiciones específicas B) Para bombas producidas en masa 20