1 seminario bombas y compresores agosto 2013. 2 3
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Seminario Bombas y Compresores
Agosto 2013
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5
Factores de Conversión1 Metro = 3.281 Pies
1 Kilogramo = 2.2046 Libras
1 Metro cúbico = 264.4 Galones (US)
1 Metro cúbico = 1,000 Litros
1 Galón (US) = 3.785 Litros
1 Kilovatio = 1.341 HP
1 Bar = 14.5 PSI
1 kg/cm2 = 14.22 PSI
1 Bar = 1.0197 kg/cm2
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Factores de Conversión
1 Tonelada métrica = 2204.6 Galones US
DR X 8.33
1 PSI = Pies X DR
2.31
DR = Densidad Relativa
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¿Qué es una bomba?
Un aditamento que
mueve un fluido y le
añade energía, o
presión diferencial.
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Clasificación de Bombas
Bombas
CinéticasDesplazamiento
Positivo
Centrífugas Periféricas Rotativas Alternativas
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1010
Bombas Blackmer
Desplazamiento Positivo
Rotativas
Paletas Deslizantes
Paletas Ranura
Paletas en Rotor
Desplazamiento Constante
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Eficiencia Mecánica de la Bomba
Es el cociente de la Potencia Hidráulica requerida:
HP =Q x H 1714
Versus la potencia actual del motor eléctrico al eje de la bomba ( bHP)
Q = Caudal, galones por minutoH = presión diferencial, PSI
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Eficiencia Mecánica de la Bomba
• Representa la pérdidas dentro de la bomba.
• Se determina a base de pruebas de funcionamiento en un banco de pruebas, usando un fluido.
• Se desarrollan curvas de funcionamiento en todo el rango operacional de la bomba.
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Eficiencia Mecánica de la Bomba
• Con un motor eléctrico calibrado para pruebas, se determina la potencia requerida por la bomba en cada punto de prueba.
• Se compara la potencia hidráulica (calculada usando los valores de caudal y presión diferencial obtenidos en el banco de pruebas) con la potencia del motor eléctrico calibrado.
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Potencia Requerida
Se determina usando la siguiente
fórmula general:
HP = Potencia Q = Caudal, galones por minuto
H = Presión diferencial, PSI Eff.= Eficiencia total
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Eficiencia MecánicaBombas
• Paletas: 80-90%• Engranaje: 60-65%• Canal lateral: 40-50%• TR: 30-35%
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EFICIENCIA MECANICA VS. PRESION DIFERENCIAL
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
PRESION DIFERENCIAL
% E
FIC
IEN
CIA
LGL
CL
TR
LGL 63 65 71 72 78 80 85
CL 42 48 49 48 46 42 41
TR 29 32 35 35 35
40 60 80 100 120 140 160
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Aplicaciones de Bombas para GLPAlmacenamiento
Autotanque
Carburación
VaporizadoresPropano-aire
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Bombas LGL
Acoplamiento directo al motor
Llenado de cilindros, Carburación, Vaporizadores
8 Modelos hasta 32 gpm (122 lpm)
Trasvase, poleas en V, reductor RPM
Plantas de almacenaje, terminales, llenado de cilindros, vaporizadores
3 Modelos hasta 300 gpm (1,135 lpm)
Transportes, toma de fuerzas
Autotanques, semi-remolques
4 Modelos hasta 300 gpm (1,135 lpm)
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Bombas LG de 1” NPT Acoplamiento Directo al Motor
LGF1 / LGF1P LGB1 / LGB1P
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Bombas LGL de 1 ¼” & 1 ½” NPT Acoplamiento Directo al Motor
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Bombas LGL Acoplamiento Directo al Motor
Modelo RPM
Max.
HP PSID
Max.
(Kg/cm2)
GPM a
100 PSID
(LPM a 7 Kg/cm2)
LGF1 / LGB1 1750 1 125 (8.8) 6 (23)
LGF1P / LGB1P 1750 1 ½ 125 (8.8) 10 (38)
LGRLF 1 ¼ / LGRL 1 ¼ 1750 1-1 ½ 150 (10.5) 14 (53)
LGLF 1 ¼ / LGL 1 ¼ 1750 1-3 150 (10.5) 18 (68)
LGL 1 ½ 1750 1-3 150 (10.5) 29 (150)
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Nueva Serie LGL150
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Características y Cualidades• Alta presión diferencial• Acoplamiento directo al
motor eléctrico• Motor uso continuo • Conexiones de brida ANSI
2” x 1 ½”• Presión de trabajo
425 PSIG• Aprobación UL
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Aplicaciones Típicas
• Autogas; 1-2 mangueras• Llenado aerosol• Alimentación de
vaporizadores• Tanques enterrados• Tanques aéreos
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Montaje Motor Rígido
Motores Eléctricos:
• 2 HP, 1 & 3 fases• 3 HP, 1 & 3 fases• 5 HP, 1 & 3 fases• 7 ½ HP, 3 fases
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Montaje Motor C-Face
Motores Eléctricos:
• 2 HP, 1 & 3 fases• 3 HP, 1 & 3 fases• 5 HP, 1 & 3 fases• 7 ½ HP, 3 fases
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Serie LGL150 Acoplamiento Directo al Motor
Modelo RPM Motor Eléctrico
GPM
(LPM)
PSID
(Kg/cm2)HP Fase
LGL154A 1750 2-3 HP 1 & 3 11.2
(42.4)
140 PSID
(9.8 kg/cm2)
LGL156A 1750 2-5 HP 1 & 3 21
(79.5)
160 PSID
(11.2 kg/cm2)
LGL158A 1750 2-7 ½ 3 32.3
(122)
200 PSID
(14 kg/cm2)
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Montajes para Bombas LGL Plantas de Almacenamiento
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Bombas LGL Plantas de Almacenamiento
Modelo RPM
Max.
HP PSID
Max.
(kg/cm2)
GPM @ 100 PSID
(LPM a 7 kg/cm2 )
LGLD2 640 7 ½ 150 (10.5) 55 (208)
LGLD3 640 15 150 (10.5) 112 (424)
LGLD4 640 25 125 (8.8) 220 (833)
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Bombas Para Transportesy Autotanques
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Bombas Para Transportesy Autotanques
LGLD2E TLGLF3 TLGLF4
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Bombas Para Transportesy Autotanques
Modelo Conexiones
(entrada/salida)
RPM
Max.
Max. DP
PSI (kg/cm2)
GPM a 90 PSID (LPM a 6.3 kg/cm2)
LGLD2E 2” x 2” NPT 640 150
(10.5)
75 (284)
LGLD3E 3” x 3” NPT 640 150
(10.5)
150 (568)
TLGLF3 3”-300 #
x 2” NPT
640 125
(8.8)
81 (301)
TLGLF4 4”-300 #
x 2-2” NPT
640 125
(8.8)
245 ( 927)
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Nuevo Diseño Blackmer Bomba para Alta Presión Diferencial
en Aplicaciones de Autotanques
LGLH2 @ 165 PSID (11.6 kg/cm2)
LGLD2E @ 125 PSID (8.8 kg/cm2))
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LGLH2
Aplicaciones típicas:
• Despacho de Autotanques
• Llenado de aerosoles
• Alimentación de vaporizadores
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LGLH2
Características y Cualidades:
• Dimensiones exteriores idénticas al modelo LGLD2E
• Presión diferencial de 165 PSI (11.6 kg/cm2)
• Presión de trabajo de 390 PSI (27.4 kg/cm2)
• Rodamientos de rodillos, para trabajos pesados
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LGLH2Características y Cualidades:
• Válvula de alivio interno; 190 PSID (13 kg/cm2).
• Conexiones roscadas de 2” NPT .
• Caudal de GLP líquido de 61 GPM (231 LPM) @ 780 RPM & 145 PSID (10.2 kg/cm2)
• Capaz de manejar 20% vapor
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Caudal Propano @ (27 C) 640 RPM
Modelo
Bomba
Presión Diferencial
125 PSI
(8.8 Kg/cm2)
145 PSI
(10 Kg/cm2)
160 PSI
(11 Kg/cm2)
LGLD2 50 GPM
(189 LPM)
47 GPM 1
(178 LPM)
N/A
LGLH2 50 GPM
(189 LPM)
47 GPM 2
(178 LPM)
43 GPM 2
(163 LPM)
1: By-pass abierto; parte caudal retornando al tanque2 : Usando By-Pass BV1.25A9 @165 PSID
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Válvulas By-Pass
Modelo Rango Presión Diferencial
BV1.25A5 71 – 125 PSI
(~ 5 – 8.8 Kg/cm2)
BV1.25A9 160 -200 PSI
(~ 11 – 14 Kg/cm2)
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Despacho Autotanque
En muchas de estas instalaciones, los tanques están ubicados en los techos de edificios altos, con tuberías de llenado remoto muy pequeñas y largas, obligando a la bomba a levantar una presión diferencial muy alta.
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Despacho Autotanque
Nueva modalidad:
• Usuarios instalan un medidor de líquido en sus instalaciones.
• Restricción adicional, del orden de 6 kg/cm2
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Funcionamiento Bombas LGL
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Bombas Aspas DeslizantesBombas Aspas Deslizantes Áreas de la Cámara de Bombeo
• Fluido a través de la bomba.
Entrada - Expansión
Transporte - Estático
Salida - Reducción.
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Desplazamiento del Fluido
• Al girar el rotor, la paleta crea un vacío en la succión, forzando la entrada del líquido hacia la bomba.
• El líquido es transportado entre las paletas o aspas.• El fluido es descargado en la salida de la bomba
(las aspas son forzadas dentro de la ranura en el rotor).
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3 Fuerzas en las Bombas Blackmer de Aspas Deslizantes
• FUERZA CENTRIFUGA
• FUERZA MECANICA
• FUERZA HIDRAULICA
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Operación de las Aspas• Fuerza Centrífuga
el impulso de la rotación presiona el aspa contra la camisa
• Impulsor opera entre aspas opuestas, e inicia el movimiento del aspa. (de vital importancia con líquidos viscosos)
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Operación de las Aspas• Fuerza Hidráulica la
presión del líquido es transmitida a la base del aspa a través de la ranura en el aspa .
Estas tres fuerzas son las responsables del funcionamiento eficaz
de las bombas Blackmer.
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Aspas
- Las aspas con sus ranuras hacia la descarga de la bomba.
- ¿Qué pasa si se instalan invertidas?
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Criterios en la Selección de una Bomba
• Razón de flujo, o caudal
• Presión diferencial
• Producto; densidad relativa, temperatura del liquido.
(producto con mayor contenido de butano a la menor temperatura)
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Gases Licuados:
El caudal de la bomba se reduceal bajar la temperatura del
producto
50
51
Diagrama Mollier
52
Diagrama Mollier
53
54
Propiedades Termodinámicas de Propano Saturado - Densidad
TemperaturaoF
PSIG Líquido
Lb/ft3
Vapor
Lb/ft3
Razón
Vapor/Líquido
100 187 29.58 1.69 17
60 92 31.75 0.99 32
30 52 33.20 0.625 53
0 24 34.54 0.369 94
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Propiedades Termodinámicas de Butano Saturado - Densidad
TemperaturaoF
PSIG Líquido
Lb/ft3
Vapor
Lb/ft3
Razón
Vapor/Líquido
100 38 34.84 0.552 63
60 12 36.45 0.294 124
30 0.60* 37.54 0.153 245
0 15.0* 38.59 0.0901 428
* Pulgadas de mercurio bajo 1 atmósfera (29.92 in)
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Aplicaciones Especiales
Carburación, Autotanque; medidor:Capacidad de la bomba; 75-80% del
rango máximo del medidor.
Vaporizador:• 2 ½ to 3 veces la capacidad nominal del
vaporizador• Válvula de alivio de líquido
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Instalación Típica de Vaporizador con Bomba
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Recomendaciones en el Diseño de la Tubería
• Succión: minimizar la caída en presión; evitar cavitación.
• Descarga: Caída en presión dentro del rango operativo de
presión diferencial de la bomba
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Formación de vapor en la succión
- Transferencia de calor de fuente externa - Caída de presión en la tubería:
- Cambio de elevación - Pérdidas por fricción :
- Velocidad del líquido
- Turbulencia- Vapor arrastrado
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Recomendaciones:
• Pintura de tubería, blanca o aluminio• Minimizar largo de tubería• Bomba a 4.5 pies (1.4 Mts) bajo el tanque• Válvulas de bola de paso completo• Minimizar el número de conexiones; codos,
tees• Colador o restricciones a 10D de la bomba• Colador con malla calibre 40• Válvula exceso de flujo, 1.5 el caudal de
líquido• Diámetro de tubería mayor que la bomba• Flujo máximo; 2-3% capacidad del tanque• Línea de retorno del By-Pass al espacio de
vapor
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¿Por qué no queremos vapor en la bomba?
• El GLP en su estado líquido, provee la lubricación y enfriamiento necesarios para las paletas y los sellos mecánicos de la bomba.
• Las propiedades de lubricación y de enfriamiento del GLP en su estado gaseoso, son muy inferiores al del GLP en su estado líquido.
• De no haber presente suficiente GLP en su estado líquido, las paletas y sellos mecánicos pudieran fallar.
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Supresor de Cavitación en la Camisa de la Bomba
Por medio de canales internos en la camisa, parte de este caudal se dirige al interior de la cámara de bombeo de la bomba. Al insuflarse este líquido a alta presión, se van colapsando las burbujas de vapor presentes, de forma gradual, evitándose la implosión violenta en la descarga de la bomba.
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Caudal y Ruido versus Vacio en la SuccionLGL 1.5, SS150 @ 1750 RPM, Presion diferencial de 125 PSI
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Vacio en Succion (PSI)
Cau
dal (
GPM
)
72
74
76
78
80
82
84
86
88
90
92
Rui
do (d
BA
)
CAUDAL SIN SUPRESOR DE RUIDO
CON SUPRESOR DE RUIDO
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Datos Requeridos Para el Diagnóstico
- Caída de presión en la succión - Presión diferencial:
• Operación• Máxima
- Presión abertura válvula bypass - Caudal:
• Modelo Bomba• RPM Bomba
- Potencia Motor HP (KW) - Producto; densidad relativa - Temperatura del producto - Válvula exceso flujo.
Succión
Descarga
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¿Cómo se selecciona la válvula by-pass?
• Flujo nominal de la bomba.
• Presión diferencial requerida.
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Guía de Selección Modelo BV0.75 (conexiones roscadas de ¾” NPT)
Modelo BV1 (conexiones roscadas de 1” NPT)
Pueden ser usadas con bombas Blackmer de 1”, 1 ¼” & 1 ½”
Modelo BV1.25 (conexiones roscadas de 1 ¼” NPT)
Modelo BV1.5 (conexiones roscadas de 1 ½” NPT)
Pueden ser usadas con Bombas Blackmer de 2” & 3”
Modelo BV2 (conexiones de bridas roscadas de 2” NPT)
Usadas con Bombas Blackmer de 3” & 4”
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Flujo máximo a través de la válvula
Modelo
Flujo Nominal Máximo * - GPM (LPM) @20 PSI
1.4 Kg/cm2
50 PSI
3.5 Kg/cm2
80 PSI
5.6 Kg/cm2
120 PSI
8.4 Kg/cm2
BV1 25
(95)
40
(151)
50
(189)
60
(227)
BV1.5 60
(227)
80
(303)
100
(379)
125
(473)
BV2 150
(568)
180
(681)
220
(833)
250
(946)
* Flujo normal sin excederse significativamente la presión de calibración
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Compresores para GLP
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¿Qué es un compresor?
Un artefacto mecánico que comprime gases.
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Tipos de Compresores
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Compresores para GLP
• Desplazamiento positivo
• Alternativo
• Pistón
Alta eficiencia volumétrica
Operación simple
Bajo costo
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Aplicaciones para Compresores de GLP
• Trasiego de líquido
• Recuperación de vapores
• Sistema para el vaciado de cilindros
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Trasiego de GLP Líquido Usando un Compresor
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Recuperación de Vapores Usando un Compresor
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Sistema para el vaciado de cilindros usando compresor
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Selección Para Aplicaciones de Trasiego de GLP Líquido
– Caudal de líquido requerido
– Producto:• Densidad relativa• Temperatura, presión de vapor• Cociente de los calores específicos (N)
– Caída en presión del sistema
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Capacidad del Compresor Trasiego de GLP Líquido
Modelo RPM Max HP GPM (LPM)
LB161 810 10 92 (348)
LB361 810 15 196 (742)
LB601 810 40 345 (1337)
LB942 810 50 669 (2532)
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Criterios de Selección Trasiego de GLP Líquido
• GLP con mayor contenido de propano
• Temperatura máxima de operación
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CAUDAL DE LIQUIDO INDUCIDO POR UN COMPRESOR LB361 @ 810 RPM VERSUS TEMPERATURA
(Programa LBL TRAN)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
10 21 32 43
TEMPERATURA C
CA
UD
AL
LP
M
Propano
Butano
80
Usar un CompresorVersus una Bomba
• Descarga tanque ferrocarril; succión pobre
• Recuperación de vapores
• Un sólo equipo para cargar y descargar
• Presión diferencial de menos de 30 PSI
• Sin medidor de líquido; excepto másico
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Potencia RequeridaCompresor versus Bomba
Propano
02468
101214161820
85 180 300
Caudal GPM
HP Compresor
Bomba
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Diagnóstico Sistemade Compresión
• Caída presión sistema• Caudal de líquido• Producto; grado
temperatura• Modelo, RPM compresor• Potencia motor eléctrico• Caudal cierre válvula de
exceso de flujo
Compresor GLPModelo LB081
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Características• Cuerpo hierro dúctil ASTM A395• Max. Presión Trabajo 350 PSIG• Max. Temperatura 350 oF• Enfriado por aire• Un pistón, una etapa• Libre de aceite• Lubricación forzada; no
por salpiqueo• Rodamientos para uso pesado• Montaje LU disponible
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Aplicaciones• Recuperación de GLP
líquido en tanques usuarios
• Unidad móvil para emergencias
• Trasvase de GLP
• Recuperación de vapor en cilindros
• Vaciado de tuberías en plantas
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Desempeño
RPM Trasvase Líquido PD CFM
PotenciaHP
Mangueras
GPM LPM Líquido Vapor
425 25 93 4.2 1 ½ 1 ½” ¾”
560 32 123 5.6 3 1 ½” ¾”
715 41 157 7.2 3 1 ½” 1”
780 45 171 7.8 5 1 ½” 1”
810 46 174 8.1 5 1 ½” 1”
Trasvasar GLP Líquido de un Envase ASME Usando Compresor Portátil LB081
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Válvula RegoChek-Lok®
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Válvula RegoChek-Lok®
Número ParteChek-Lok ®
Conexión Entrada
ConexiónSalida
Caudal Cierre Líquido GPM
Máximo Caudal GPM
7590 U ¾” FNPT 1 5/8” UNF 20 14
7591 U 1 ¼” FNPT 1 5/8”UNF 35 24
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Sistema Vaciado Cilindros
90
Compresores PortátilesNFPA # 58
• Motores a combustión interna, accionando compresores portátiles, deberán contar con arresta-llamas e ignición escudada.
• Compresores portátiles con conexiones temporales, no requieren contar con aditamentos para prevenir la entrada de líquido al compresor (trampa).
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Curvas Desempeño Motores a Combustión Interna (IC)
• 14 HP @ 2500 RPM: a RPM máxima
• 10.7 HP @ 2000 RPM; a Torque máximo
92
93
Programa Mantenimiento Preventivo Bombas
• Lubricar rodamientos; bomba y motor; 3 meses.
• Bandas, correas:– Alineamiento– Tensión– Condición
• Reemplazar periódicamente paletas, sellos mecánicos, discos; 3 millones de litros
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Criterios Bomba Planta
• Tubería succión:– Caudal nominal, butano a mínima temperatura
– NPSH disponible
• Tubería descarga:– Caída en presión; rango de presión diferencial
de la bomba.– Potencia ~ presión diferencial
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Criterios Bomba Planta
• Bomba más grande a menor RPM
• Sistema de protección para evitar que la bomba opere en seco.
• Válvula by-pass: – tamaño adecuado y rango de presión
diferencial.– Calibración; reemplazar cada 5 años
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Criterio Tubería By-Pass
PR= Caída en presión
tubería de retorno
PD= Caída en presión
tubería de
descarga
PD PR
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Criterios Bomba Autotanque
• Tubería succión:– Caudal nominal, butano a mínima
temperatura– NPSH disponible
• Tubería descarga:– Caída en presión; rango de presión
diferencial de la bomba.– Potencia ~ presión diferencial; desgaste
motor
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Criterios Bomba Autotanque
• Bomba y by-pass adecuada; alta presión
• Bomba de 3” a menor RPM
• Limitar RPM
• Manguera 1”
• Calibración válvula by-pass; reemplazar cada 2 años
• Medidor másico; menor caída de presión
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Criterios Bomba Autotanque
Alineamiento eje de la toma de fuerzas
100
Sistema de AccionamientoHidráulico
101
Enfriador HYDRIVE
102
103
104
Programa Mantenimiento Preventivo Compresores
• Cambio aceite & filtro; 2,000 horas
• Lubricar rodamientos motor; 3 meses
• Bandas, correas:– Alineamiento– Tensión– Condición
• Reemplazar anillos, sellos, válvulas; anual
• Lubricar válvula 4-vías; 3 meses
105
Criterios Compresor
• Dimensionar tuberías y válvulas exceso de flujo:– Propano, máxima temperatura
– Caída presión; 2 kg/cm2
• Interruptores:– Baja presión de aceite– Baja presión succión – Nivel líquido
106
Inquietudes
Ahorros Costo Inicial Gastos Operacionales
107
Muito
Obrigado