2. Chapter 2: Advanced MRI techniques
2.2 Diffusion MR Imaging
2.2.2 The diffusion tensor model
Para bombas centrífugas de altas cargas, alta energía y altas velocidades que por lo general son equipadas con cojinetes de empuje planos se debe aplicar un sistema de lubricación forzada, donde tanto el cojinete de empuje como los cojinetes radiales son alimentados por este sistema de lubricación. Estos sistemas de lubricación están en la clasificación de los sistemas hidrostáticos, donde la generación de la película de lubricación es
ayudada por el suministro del lubricante a una determinada presión suministrada por una bomba externa.
Debido a los niveles de energía que manejan este tipo de bombas la película de lubricación ejerce también una función en la rotodinámica al estabilizar el rotor de la bomba donde es un pilar fundamental en la estabilidad del rotor. La Figura
N° 12-12 muestra el arreglo típico de una caja de
cojinetes para el uso de la lubricación forzada.
Figura N° 12-12.- Diagrama del arreglo típico de
una cajera de cojinetes para lubricación forzada.
Fuente: Pump Hand Book-Igor J. Karassik, Joseph P. Messina, Paul
Cooper, Charles C. Heald-McGraw Hill-Third Edition-2001.
En el diagrama es posible observar la bomba de lubricación principal que es accionada por el eje de la bomba centrífuga. Estas bombas son de tornillos o de engranajes. En el diagrama también son presentados los cojinetes radiales planos y los cojinetes de empuje de zapatas pivotantes. Existen varios arreglos ya estandarizados a nivel industrial para los sistemas de lubricación forzada para bomba centrífugas, el más usado en la
Industria Petrolera es el recomendado en el API 610/ISO 13709 11ava Edición, en el anexo B,
“Cooling water and lubrication system
schematics”, específicamente en la figura B.8 y
la tabla B.1.
En el API se pide que el sistema de lubricación forzada debe cumplir también con los lineamientos de la ISO 10438-3 “Petroleum, petrochemical and natural gas industries - Lubrication, shaft-sealing and control-oil systems and auxiliaries -Part 3: General-purpose oil Systems”. En esta norma se profundiza en las
características constructivas del sistema de lubricación. En la figura B.10 se indica en un esquemático los principales componentes del sistema de lubricación y en la tabla B.1 se indican cuales elementos son opcionales y cuáles deben ser adicionados a las recomendaciones de la norma la ISO 10438-3.
Las exigencias de la ISO 10438-3 son bastante completas e intentan dar características de robustez al sistema de lubricación, esta norma es idéntica a la norma API 614 “Lubrication, Shaft-
sealing and Oil-control Systems and Auxiliaries”,
la cual era usada como referencia hasta la 8va edición del API 610.
El direccionamiento básico del API 610 y de la norma ISO 10438-3 indican que el sistema debe tener un tanque de almacenamiento de aceite, una bomba de aceite lubricante accionada por la bomba centrífuga, una bomba auxiliar accionada con motor eléctrico, un enfriador para el aceite, un sistema de filtros dobles o “duplex”. La instrumentación para control y seguridad incluye una válvula de seguridad y de retención para cada bomba, interruptores de presión, indicadores de nivel del tanque, indicadores de presión e indicadores de temperatura.
El tanque de almacenamiento debe ser fabricado en acero inoxidable austenítico, con un tiempo de retención de al menos tres minutos, equipado con un indicador de nivel protegido o blindado preferiblemente del mismo material de fabricación del tanque. Para facilitar el flujo a través del tanque y dar garantía de suficiente tiempo de circulación y retención se deben colocar deflectores y pantallas dentro del tanque.
El fondo del tanque debe ser construido con una inclinación de 20 mm/m (0,25 pulgada/pie), además debe estar equipado con drenaje, respiradero protegido con maya y elemento de filtración para prevenir la ingestión de humedad y partículas extrañas. Los tanques para suministro de aceite de emergencia o “run down tank” pueden ser especificados para este tipo de sistemas, sin embargo no están indicados como equipo obligatorio.
Este sistema de lubricación forzada incluye al menos dos bombas para la circulación del aceite una principal accionada por el eje de la bomba y una auxiliar generalmente accionada por motores eléctricos, la cual asegura un suministro continuo de aceite lubricante en caso de falla de la bomba principal. La Figura N. 12-13 muestra como es
arreglo de un sistema de lubricación construido bajo las especificaciones del API 610/ISO 13709.
Figura N° 12-13.- Diagrama de un sistema de
lubricación forzado.
Fuente:
PUMP MAINTENANCE HANDBOOK, Lubrication Systems for
Rotating Equipment, BY SCOTT HANSEN AND SAM HOPKINS
La bomba principal es de desplazamiento positivo y está instalada en el eje de la bomba a la cual lubrica. Los tipos de bomba más usados son las de engranajes y las de tornillos. Para velocidades menores a 1.800 RPM las bombas de engranajes ofrecen buen rendimiento, para velocidades mayores la mejor selección son las bombas de tornillos. El API 610 manifiesta que a nivel de industria los aceites lubricantes más usado tiene viscosidades ISO VG de entre 32 y 68.
La norma exige que los filtros deben ser dobles o
“duplex”, con cartuchos reemplazables, resistentes
a la corrosión un micronaje de 10m, equipados
con válvulas de transferencia para hacer el cambio de filtro sin parar el proceso. El sistema de filtrado no debe tener derivación o “Bypass” automático en caso de ensuciamiento del filtro. Para acompañar e indicar el ensuciamiento del filtro la norma recomienda instalar un indicador de presión diferencial.
La tubería tanto de circulación como de retorno de aceite debe ser tuberías sin costura, fabricada en acero inoxidable 304, 316 o equivalente.
Los enfriadores deben ser capaces de mantener la temperatura del aceite en 50 °C (120 °F),
adicionalmente indica que si es especificado el arreglo de enfriadores puede ser doble. Haciendo la acotación de que cada enfriador debe tener capacidad para trabajar con la carga térmica total del sistema.
Tanto la bomba principal como la bomba auxiliar poseen válvulas de alivio o de seguridad que descargan al tanque principal. El sistema estándar está equipado con indicadores de presión, indicadores de flujo (sobre todo en la línea de drenaje). Por lo general tiene alarma por alta presión diferencial de los filtros, por baja presión de aceite lubricante y finalmente paro por baja presión de aceite.
En el 95% de las aplicaciones típicas de la Industria
Petrolera donde es necesario un sistema de
lubricación forzada para bombas centrífugas es suficiente con la utilización del arreglo recomendado por el API 610/ISO 13709 y la ISO
10438-3.