CURSO BOMBAS 2° PARTEa
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1
ORGANIZACIÓN
OBJETIVO
ORGANIZACIÓN
• ASPECTOS CONSTRUCTIVOS DE LAS BOMBAS
• ESPECIFICACIONES
• EVALUACIONES DE OFERTAS
• COORDINACIÓN INTERDISCIPLINARIA EN LA EJECUCIÓN DE PROYECTOS
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE BOMBAS
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2
BOMBAS. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS
BOMBAS DINÁMICAS: CENTRÍFUGAS / FLUJO MIXTO / AXIALES
Transforman VELOCIDAD en PRESIÓN en la voluta o el difusor
DESPLAZAMIENTO POSITIVO:
- ROTATIVAS
- RECIPROCANTES
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3
CLASIFICACION GENERAL DE BOMBASSEGÚN PRINCIPIO DE TRANSFERENCIA DE ENERGIA (HI)
FIGURA N° 2
DE FLUJO AXIALCENTRIFUGAS (SUCCION SIMPLE)
BOMBAS DE FLUJO MIXTO O RADIALDINAMICAS
DE EFECTO ESPECIAL (BOMBAS JET O DE EYECTOR)
DE POTENCIADE PISTON
RECIPROCANTES DE VAPOR
DE DIAFRAGMA
BOMBAS DE DE PISTONDESPLAZAMIENTO DE ROTOR SIMPLE DE TORNILLOPOSITIVO DE ALABES
ROTATIVAS DE ENGRANAJE
DE ROTOR MULTIPLE DE LOBULODE TORNILLODE PISTON CIRCUNFERENCIAL
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4
2.2 CLASIFICACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS SEGÚN API 610 9a. EDICIÓN (Tabla N° 1) FIGURA N° 4A
EN CANTILIVER (Overhung)
Flexiblemente acopladas Horizontal Montada sobre pié OH1
Soportada en línea central OH2
ENTRE COJINETES(Between bearings)
SUSPENDIDAS VERTICALMENTE
Rígidamente acopladas
De acople cerrado
Vertical en línea con soporte de cojinetes OH3
Vertical en línea OH4
Vertical en línea OH5
De alta velocidad y engranaje integral OH6
De 1 y de 2 etapas Axialmente partida BB1
Radialmente partida BB2
Axialmente partida BB3Multietapas
Radialmente partida Carcasa simple BB4
Doble carcasa BB5
Carcasa simple Descarga a través de columna
De difusor (Tazones) VS1 De voluta VS2
De flujo axial VS3
Descarga separada Línea de eje VS4
Cantiliver VS5
Doble carcasa “Can type”
De difusor VS6 De voluta VS7
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5
2.2 CLASIFICACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS SEGÚN API 610 9a. EDICIÓN FIGURA N° 4B
Horizontal de una etapa, en voladizo, montada sobre pié,
NO cumple con API 610 en su totalidad
Horizontal de una etapa, en voladizo, montada en línea central,
acople flexible
Vertical en línea, de una etapa, en voladizo, caja de cojinetes integral a la bomba
con soporte separado, motor montado en soporte integral a la bomba,
acople flexible
Vertical en línea, de una etapa, en voladizo, acople rígido,
NO cumple con API 610 en su totalidad
Vertical en línea, de una etapa, en voladizo, sin acople, NO cumple con API 610
en su totalidad
De alta velocidad, con egranaje integral,
de una etapa, en voladizo, sin acople bomba - engranaje,
acople flexible entre motor y engranaje, horizontal o vertical
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6
Horizontal, de una o dos etapas, entre cojinetes, carcasa partida axialmente
Horizontal, multi-etapa, entre cojinetes, carcasa partida axialmente
BOMBA DE ANILLOS-SECCIÓN (RING-SECTION PUMP,
SEGMENTAL-RING PUMP or, TIE-ROD PUMP)
Horizontal, multi- etapa, entre cojinetes, carcasa simple (en anillos) partida radialmente
NO cumple con API 610 en su totalidad
2.2 CLASIFICACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS SEGÚN API 610 9a. EDICIÓN FIGURA N° 4B
Horizontal, de una o dos etapas, entre cojinetes, carcasa partida radialmente
BOMBA HORIZONTAL TIPO BARRIL (BARREL TYPE PUMP)
Horizontal, multi-etapa, entre cojinetes, doble carcasa, barril partido radialmente
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7
2.2 CLASIFICACIÓN DE BOMBAS CENTRÍFUGAS SEGÚN API 610 9a. EDICIÓN FIGURA N° 4B (cont´d)
Vertical suspendida, de sumidero, Carcasa simple de difusor,
descarga a través de la columna, de una o más etapas
Vertical suspendida, de sumidero, carcasa simple de voluta,
descarga a través de la columna, de una etapa
Vertical suspendida, de sumidero, carcasa simple (de difusor), flujo axial,
descarga a través de la columna
Vertical suspendida, de sumidero, carcasa simple de voluta,
descarga independiente de la columna del eje (line shaft driven),
de una etapa
Vertical suspendida, de sumidero, en voladizo
carcasa de voluta, descarga independiente
de la columna del eje
VERTICAL CAN TYPEVertical suspendida,
doble carcasa, de difusor, descarga a través de la columna,
de una etapa o más etapas
VERTICAL CAN TYPEVertical suspendida,
carcasa doble, de voluta, descarga a través de la columna,
de una etapa
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8
2.2 CLASIFICACION DE BOMBAS ROTATIVASFIGURA N° 4B
ÁLABES EN EL ROTOR
ÁLABES EN EL ESTATOR
BOMBAS ROTATIVAS
ÁLABES
ROTORSIMPLE
PISTÓNAXIAL
RADIAL
ELEMENTO FLEXIBLE
TUBO FLEXIBLE
ALABES FLEXIBLES
REVESTIMIENTO FLEXIBLE
TORNILLO
ROTOR MÚLTIPLE
ENGRANAJE EXTERNO
INTERNO
LÓBULOSIMPLE
MÚLTIPLE
PISTÓN CIRCUNFERENCIAL
TORNILLO SINCRONIZADANO SINCRONIZADA
CILÍNDRICO
HELICOIDAL
SINCRONIZADA
NO SINCRONIZADA
SIMPLE
MÚLTIPLE
Transparencia figuras bombas rotativas
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9
2.2 BOMBAS RECIPROCANTESFIGURA N° 6
Transparencia figuras bombas reciprocantes
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10
4.6 NPSH REQUERIDO
• Fuente
• Bases y criterios para su determinación
– Fluido– Temperatura– Caída de Altura de Bombeo (3%)
• Aplicabilidad a distintos fluidos y condiciones
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11
FACTORES PARA DETERMINAR LA POTENCIA DE LOS ACCIONADORES
Rating del motor(HP) Factor
Menor de 30 1,25
30 a 75 1,15
Mayor de 75 1,10
Referencia: API 610.
4.8 SELECCIÓN DE LOS ACCIONADORES
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12
Pot
enci
a al
fren
o
Efic
ienc
ia (%
)
Altu
ra d
e B
ombe
o
Altura de Cierre(Shut-off Head)
Caudal volumétrico 0
BEP
4.9 CURVAS DE FUNCIONAMIENTO - BOMBA CENTRÍFUGA
Base: Diámetro de impulsor / velocidad constante / agua a temp. ambiente
Figura N° 15
Fluj
o té
rmic
o M
ínim
o Fl
ujo
Con
tinuo
Est
able
Mín
imo
Fluj
o M
áxim
o pe
rmis
ible
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13
Efic
ienc
ia (%
)
Altu
ra d
e B
ombe
o
Caudal volumétrico 0
4.9 CURVAS DE FUNCIONAMIENTO - BOMBA CENTRÍFUGAFigura N° 15A
Diam 3Diam 2Diam 1
30%
50%
50%
60%
60%
75%
75%
30%
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14
ARREGLOS DE MONTAJE DE CARCAZAS. ORIENTACIÓN DE LA DESCARGA.
BOMBAS CENTRÍFUGAS
CARCAZA
DESCARGA TANGENCIAL DESCARGA RADIAL AUTOVENTEANTE
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15
BOMBAS CENTRÍFUGAS
Tipos
• Voluta
Simple
Doble
• Difusor
Partición
• Axial
• Radial
• Especial
CARCASA
Orientación de las boquillas
8 PARTES COMPONENTES DE LAS BOMBAS
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16
8 BOMBAS CENTRÍFUGAS PARTES COMPONENTES
CARCASA
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DOBLE VOLUTA DE UNA BOMBA DE DOBLE SUCCIÓN
DOBLE VOLUTA CORTE TRANSVERSAL
8 BOMBAS CENTRÍFUGAS PARTES COMPONENTES
CARCASA
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18
FIGURA N° 41A FIGURA N° 41B
BOMBAS CENTRÍFUGAS PARTES COMPONENTES
CARCASA
CARCASA DE VOLUTADESCARGA TANGENCIAL
CARCASA DE VOLUTADESCARGA RADIAL
AUTOVENTEANTE
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8 PARTES COMPONENTESBOMBAS CENTRÍFUGAS
IMPULSORES
Según la dirección del flujo•Radial• Mixto • Axial
Según la forma de succión• Succión simple • Succión doble
Según su construcción• Cerrado• Abierto • Semi-abierto
Según su cantidad• Una etapa • Multi-etapas
Clasificación
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IMPULSORES
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FIGURA Nº 42B IMPULSOR DE DOBLE SUCCIÓN
BOMBAS CENTRÍFUGAS PARTES COMPONENTES
IMPULSORES
FIGURA Nº 42A IMPULSOR DE SUCCIÓN SIMPLE
Impulsor
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8 PARTES COMPONENTES
EJE
FUNCIONES:
• Transmitir torque(arranque / operación normal)
• Soportar a los impulsores y otras partes rotativas
CARGAS:
• Torque• Peso del rotor • Fuerzas radiales y axiales
MODO DE SOPORTE
• En voladizo (cantiliver) • Entre cojinetes
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PARTES COMPONENTES EJE
FIGURA Nº 43
BOMBA HORIZONTAL MONTAJE EN VOLADIZO (CANTILIVER)
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PARTES COMPONENTES EJE
FIGURA Nº 43A
BOMBA VERTICAL (EN LÍNEA) MONTAJE EN VOLADIZO (CANTILIVER)
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PARTES COMPONENTES EJE
FIGURA Nº 43B
BOMBA VERTICAL MONTAJE EN VOLADIZO (CANTILIVER)
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PARTES COMPONENTES EJE
BOMBA HORIZONTAL MULTIETAPAMONTAJE ENTRE COJINETES
FIGURA Nº 44
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PARTES COMPONENTES EJE
BALANCEO DE CARGAS AXIALES
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28
PARTES COMPONENTES EJE BALANCEO DE CARGAS AXIALES
FIGURA Nº 45A
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29
8 PARTES COMPONENTES
EJE
CLASIFICACIÓN Por su comportamiento dinámico
• Rígido: Velocidad menor que la Primera Crítica
• Flexible: Velocidad mayor que la Primera Crítica
Para máximas deflexiones normales (0,005 a 0,006” ), 2400 rpm < 1a. Crítica < 2650 rpm
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COJINETES
Funciones:
Alineación
Soporte del eje y rotor
Soporte de cargas
Según su función:Axial
Radial
Axial y radial
Según su construcción y operación:Antifricción
Hidrodinámicos:
Clasificación:
• De zapatas fijas
• De zapatas basculantes altas cargas, velocidad y potencia
• Tipo bocina gran diámetro de eje, velocidades de 3600 a 9000 rpm
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PARTES COMPONENTES
COJINETES (Cont´d)
UBICACIÓN DE LA CAJA DE COJINETES • Impulsor en voladizo (en un extremo del eje) •Impulsor entre cojinetes (cojinetes a ambos lados del impulsor)
UBICACIÓN DE CADA COJINETE RESPECTO AL ACCIONADOR
•Bombas en voladizo: COJINETE INTERNO (CI) Lado del impulsor •Bombas entre cojinetes: COJINETE INTERNO (CI) Lado del accionador
CI CICE CE
Acccionador
Acccionador
CI: cojinete interno CE: cojinete externo
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COJINETES - FLUIDO DE LUBRICACIÓN
Grasa: Temperatura de operación: < 93°CVelocidad < 5000 rpmSin partículas contaminantes Cerramiento simple Poca atención del operador
Criterios API 610: Solo para grasas con una vida superior a 2000 horas de operación Re-engrasable si la vida de la grasa está entre 2000 y 25000 hr. No proveer medios para re-engrasar si la vida es superior a 25000 hr.
Aceite Temperatura de operación: > 93°CVelocidad hasta más de 5000 rpmRequiere cerramiento de alta estanqueidad Requiere sistema de aceite disponible
Fluido de trabajo Propiedades lubricantes Cuando se requiere que el fluido de trabajo sea libre de aceite
Sistema de lubricación forzada- A presión Ref. API 610, 9a. Edic., Anexo B, Figura B.10 - Por neblina Pure Oil Mist / Purge Oil Mist
Ref. API 610, 9a. Edic., sección 5.10.2.8
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33
DN
(m
m x
rpm
)
0
200 000
500 000
600 000
400 000
300 000
80 000108 000
COJINETES FLUIDO DE LUBRICACIÓN
Coninetes de bolas
Sel
lado
con
gra
sa
Gra
sa (s
ella
do o
re-e
ngra
sabl
e)
Gra
sa (r
e-en
gras
able
)
Ace
ite
Ref. “When to Use Lifetime Lubricated Ball Bearings”, by H. P. Bloch.
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34
COJINETES LUBRICACIÓN POR NEBLINA
Definiciones del API RP 686 - 96
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35
COJINETES HIDRODINÁMICOS LUBRICACIÓN
COJINETE TIPO BOCINA (SLEEVE)
COJINETE AXIAL DE ZAPATAS BASCULANTES
Operando En reposo
Película de aceite
FIGURA N° 53-A
COLLAR DE EMPUJE DEL EJE
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36
COJINETES DE ZAPATAS BASCULANTES
APLICACIONES
• Bombas tipo barril (alta presión diferencial)
• Factor DxN > 300 000D: diámetro del agujero (mm) N: velocidad nominal (rpm)
• HP nominal x velocidad (rpm) > 5 x 106
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37
SISTEMA DE LUBRICACIÓN PRESURIZADO
API 610
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38
CAJA DE ESTOPEROS
FUNCIONES Estanqueidad entre eje y carcasa en ambos sentidos
PRINCIPIO DE OPERACIÓN
•Dirección de sellado: axial •Lubricación entre las superficies •Fuga del fluido de lubricación •Enfriamiento de las superficies
MÉTODOS DE SELLADO
•Anillos de empaque (convencional) •Sellos mecánicos
EJE
Fluido deProceso
AtmósferaPared
carcasa
Fuga
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39
CAJA DE ESTOPEROS CONVENCIONAL
1 Prensa-estopa
2 Empacadura
3 Anillo de sello
4 Caja de sello
5 Bocinal del eje
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40
SELLOS MECÀNICOS
Asiento (estacionario)
Anillo de sello Primario (rotativo)
Elemento de sellado secundario
Carcasa
Eje
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41
SELLOS MECÀNICOS
El O-ring se mueve axialmente con el ajuste del resorte
Sello mecánico de empuje (pusher)
O-ring estáticoFuelle
Sello mecánico de no empuje (non-pusher)
Resorte
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42
SELLOS MECANICOS - ESTANDAR API 682
ALCANCE DE LA NORMA API 682: Especifica los requerimientos y recomendaciones para sistemas de sellado de bombas centrífugas y Rotativas utilizadas en industrias Petrolera, Química y del Gas. Ha sido escrita principalmente para servicios con manejo de fluidos peligrosos, inflamables y tóxicos. Cubre sellos para diámetros de ejes desde 20 mm (3/4”) hasta 110 mm (4,3”).Las configuraciones cubiertas se clasifican en:
Categorías: 1, 2 y 3
Tipos: A, B y C
Orientaciones: • Cara contra espalda • Espalda contra espalda • Cara contra cara
2 y 3
1,Arreglos:
API 610 no cubre el diseño de los sellos mecánicos desde la Novena Edición
![Page 43: CURSO BOMBAS 2° PARTEa](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042422/557212e7497959fc0b912dea/html5/thumbnails/43.jpg)
43
SELLOS MECANICOS - ESTANDAR API 682CONTENIDO DE LA NORMA:
• Definiciones de términos utilizados.• Requerimientos de diseño de las categorías y arreglos aceptables.• Configuraciones específicas de cada arreglo.• Requerimientos de accesorios (tuberías auxiliares, componentes y
fluidos a utilizar en dichos sistemas).• Requerimientos para la instrumentación. • Inspecciones, pruebas y preparación para el despacho. • Información requerida del fabricante. • Procedimiento de selección recomendado y tutorial para la selección
de sellos. • Procedimiento de cálculo del calor generado. • Recomendaciones y descripción de materiales. Tutorial. • Esquemas de planes auxiliares. • Lista de verificación del inspector. • Hojas de datos. • Requerimientos de datos del vendedor. • Sistema de codificación de sellos.
![Page 44: CURSO BOMBAS 2° PARTEa](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042422/557212e7497959fc0b912dea/html5/thumbnails/44.jpg)
44
DEFINICIONES SEGÚN API 682 Fluido de lavado (“flushing”): fluido que se introduce en la cámara del sello del lado del sello interno en las
proximidades de las caras de sello. Típicamente se utiliza para enfriamiento y lubricación de las caras.
Fluido “buffer”: fluido suministrado de fuente externa a una presión menor que la de la cámara del sello, usado como lubricante y/o para proveer un diluente en sello de Arreglo 2.
Fluido barrera (“Barrier”): fluido suministrado de fuente externa a una presión superior a la de la cámara del sello, aplicable al Arreglo 3, para aislar completamente el fluido de proceso del ambiente exterior.
“Quench”: fluido neutro, usualmente agua o vapor, introducido en el lado exterior del sello para prevenir la formación de sólidos que pueden interferir con el movimiento del sello.
Sello tipo cartucho: es una unidad de sellado completamente auto-contenido, el cual es pre-ensamblado y ajustado antes de la instalación. Contiene: las caras de los sellos con sus anillos, los elementos flexibles, la brida del sello y la bocina.
Fluido cristalizante: fluido que puede formar sólidos debido a deshidratación o a alguna reacción química.
Dispositivo de circulación interna: dispositivo localizado en la cámara del sello para promover la circulación del fluido a través de un enfriador o recipiente para fluidos “buffer” o de barrera. Típicamente se denomina “pumping ring”.
Hidrocarburo liviano: es un hidrocarburo líquido que se vaporiza fácilmente a las condiciones ambientales. Típicamente incluye hidrocarburos puros o mezclas de pentano (C5) y más livianos.
Fluido polimerizante: fluido que es capaz de cambiar su composición química cambiando sus propiedades, usualmente pasando a ser significativamente más viscosos y/o adherentes. Para este tipo de fluidos se recomienda el Arreglo 3 de sello.
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DEFINICIONES SEGÚN API 682
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DEFINICIONES SEGÚN API 682
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DEFINICION DE SERVICIOS DE HIDROCARBUROSSEGÚN API 682
HIDROCARBURO “FLASHING”:Servicio de hidrocarburo que requiere supresión de vapor por medio de enfriamiento o presurización para prevenir su vaporización.
Esta categoría incluye todos los hidrocarburos que tienen una presión de vapor mayor que 1 bar a. (14.7 psia) a la temperatura de operación.
HIDROCARBURO “NON-FLASHING”:Servicio de hidrocarburo que no requiere supresión de vapor para prevenir la vaporización. Esta categoría incluye todos los hidrocarburos que tienen una presión de vapor menor que 1 bar a. (14.7 psia) a la temperatura de operación.
“FLASHING”:Es un cambio brusco de un líquido al estado gaseoso. Este fenómeno puede ocurrir por un aumento de temperatura o una disminución de presión.
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CATEGORIAS: Categoría 1: Reúne los requerimientos dimensionales de ANSI / ASME B 73.1,
B73.2. Su aplicación está limitada a temperaturas de cámara de sello entre -40°C
(-40°F) y 260°C (500°F) y presiones absolutas de hasta 315 psia (22 bar.a).
Categoría 2: Reúne los requerimientos dimensionales de ISO 13709 (1). Su aplicación está limitada a temperaturas de cámara de sello entre -40°C
(-40°F) y 400°C (750°F) y presiones absolutas de hasta 615 psia (42 bar.a).
Categoría 3: provee un diseño de sello más rigurosamente probado y documentado, requiriendo la prueba de calificación del ensamblaje del cartucho completo, con el fluido requerido.
Su aplicación está limitada a temperaturas de cámaras de sellos entre -40°C(-40°F) y 400°C (750°F) y presiones absolutas de hasta 615 psia (42 bar.a).
SELLOS MECANICOS - ESTANDAR API 682
1) ISO 13709 “Petroleum and Natural Gas Industries – Centrifugal Pumps”
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TIPOS: Tipo A: Sello balanceado, montaje interno, de cartucho, de empuje (pusher)
con resortes múltiples, elemento flexible rotativo. Los elementos de sello secundario son anillos (O-rings) de elastómero. Aplica a temperaturas de hasta 176°C (350°F).
Diseño opcional: elemento flexible estacionario.
Tipo B: Sello balanceado, montaje interno, de cartucho, de fuelle (bellows) (No-empuje(1)), elemento flexible rotativo. Los elementos de sello secundario son anillos (O-rings) de elastómero.
Aplica a temperaturas de hasta 176°C (350°F). Diseño opcional: elemento flexible estacionario.
TIPO C: Sello balanceado, montaje interno, de cartucho, de fuelle (metal bellows) (No-empuje(1)), elemento flexible estacionario. Los elementos de sello secundario son de grafito flexible.
Aplica a altas temperaturas de hasta 400°C (750°F). Diseño opcional: elemento flexible rotativo.
1) Sello tipo No-empuje: Diseño de sello provisto usualmente de fuelle metálico, el cual no requiere deslizar axialmente para compensar por desgaste de las caras o desalineación.
SELLOS MECANICOS - ESTANDAR API 682
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SELLOS MECANICOS - ESTANDAR API 682
SELLOS TIPOS A
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SELLOS MECANICOS - ESTANDAR API 682
SELLOS TIPOS B
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SELLOS MECANICOS - ESTANDAR API 682
SELLOS TIPOS C