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DESARROLLO DE UNA BASE DE DATOS
DOCUMENTAL EN SELLOS MECANICOS Y
SISTEMAS AUXILIARES DE SELLADO DE
RESPALDO AL DEPARTAMENTO DE APOYO
TECNICO A LA PRODUCCION (ATP) - GERENCIA
COMPLEJO BARRANCABERMEJA (GCB)
DIEGO FERNANDO BARRERA MANTILLA
WILLIAM FERNANDO LOPEZ CANDELA
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERAS FSICO MECNICAS
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
BUCARAMANGA
2008
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DESARROLLO DE UNA BASE DE DATOS
DOCUMENTAL EN SELLOS MECANICOS Y PLANES
AUXILIARES DE SELLADO DE RESPALDO AL
DEPARTAMENTO DE APOYO TECNICO A LA
PRODUCCION (ATP)-GERENCIA COMPLEJO
BARRANCABERMEJA (GCB)
DIEGO FERNANDO BARRERA MANTILLA
WILLIAM FERNANDO LOPEZ CANDELA
Trabajo de Grado para optar al ttulo de
Ingeniero Mecnico
Director
JAVIER RUGELES PEREZ
Ingeniero Mecnico
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERAS FSICO MECNICAS
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
BUCARAMANGA
2008
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Nota de Aceptacin
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
Presidente del Jurado
_________________________________
Jurado
_________________________________
Jurado
Bucaramanga, 25 de Abril del 2008
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DEDICATORIA
Dedico este trabajo de grado a mis padres por su esfuerzo
durante todos estos
aos en formar la persona y el profesional en que me he
convertido
Diego Fernando Barrera Mantilla
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DEDICATORIA
Dedico este trabajo a mi Madre, a mi Padre y a mi hermano por su
apoyo
incondicional todos estos aos.
William Fernando Lopez Candela
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AGRADECIMIENTOS
De manera especial y sincera agradecemos a todas las personas
que
colaboraron al desarrollo de este proyecto, a nuestro director
Javier Rgeles
y el profesor Omar Gelvez por su colaboracin desinteresada.
Al personal de ECOPETROL Ing. Jess David Cubillos, Ing. Andrea
Vergara
e Ing. Carlos Garca por su apoyo y colaboracin en el desarrollo
de este
proyecto.
Al personal de JOHN CRANE Ing. Javier Cardona, Ing. Anderson
Molina,
Ing. Heriberto Tona e Ing. Mauricio Acua, por su respaldo e
inters durante
todo el tiempo de desarrollo.
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CONTENIDO
pg.
INTRODUCCIN 1
1. PRINCIPO DE FUNCIONAMIENTO DE SELLOS MECANICOS 3
1.1 Componentes 4
1.2 Sellado Primario 6
1.3 Pelcula de Lubricacin Interfacial 7
1.4 Clasificacin De Sellos Mecnicos 8
1.4.1 Rotativo o Estacionario 8
1.4.2 Balanceados o No Balanceados 10
1.4.3 Montaje Interior O Exterior 12
1.4.4 Por Caracterstica De Diseo 13
1.4.4.1 Resorte nico O Monoresorte 13
1.4.4.2 Resortes Mltiples 14
1.4.4.3 Sello No Metlico 15
1.4.4.4 Sello De Fuelle Metlico 15
1.4.5 Por Su Disposicin 16
1.4.5.1 Dual Espalda Contra Espalda 16
1.4.5.2 Dual Cara Contra Cara 17
1.4.5.3 Dual Cara Contra Espalda O Tandem 18
1.5 Lubricacin Y Enfriamiento 19
1.5.1 planes auxiliares para sellos mecnicos 20
1.5.1.1 plan API 53c 21
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2. PROYECTO PILOTO EN SELLOS MECANICOS DE LA PLANTA DE
AROMATICOS 22
2.1 programa estandarizacin para planes de sellado en equipos de
bombeo
planta aromticos 23
2.1.1 acciones correctivas a realizar en e quipos planta
aromticos 30
2.2.1.1 equipos 1300 31
2.1.2 Criterios de seleccin de fluidos de barrera 36
2.1.3. Recomendacin para sistema de llenado de reservorios de
plan
de sellado 52 en planta Aromticos. 40
2.1.4 Conexin de tubera a tea y drenajes Conexin de
instrumentacin sistemas de alarma 42
2.1.5 Condiciones de operacin planta Aromticos 50
2.1.6 Calculo de potencia mnima requerida por un enfriador en
planes
de sellado. 54
2.1.7 Informacin de montaje planes de sellado 56
2.2.7.1 Seleccin de la platina de orificio correcta plan de
sellado
11 58
3. DESCRIPCION DE LA BASE DE DATOS 61
3.1 mapa del documento 64
3.2 informacin detallada planes auxiliares de sellado 65
3.3 causas y modos de falla 68
3.4 seleccin global de materiales, sello mecnico y plan de
sellado 70
3.5 materiales en sellos mecnicos 72
3.6 general de sellos 77
3.7 glosario 81
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CONCLUSIONES 83
RECOMENDACIONES 85
BIBLIOGRAFA 86
ANEXOS 89
A . Programa estandarizacin para planes de sellado en equipos
de
bombeo planta aromticos. 90
B . Planes auxiliares de sellado 261
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LISTA DE FIGURAS
pg.
Figura 1. Principio de funcionamiento de los sellos mecnicos
3
Figura 2. Elementos de un sello mecnico 4
Figura 3. Componentes de un sello mecnico 4
Figura 4. Sello primario 5
Figura 5. Sello secundario 5
Figura 6. O-ring y Empaque 6
Figura 7. Fugas en el sellado primario 7
Figura 8. Lubricacin Interfacial 8
Figura 9. Sello rotativo 9
Figura 10. Sello estacionario 9
Figura 11. Sello no balanceado 11
Figura 11. Sello balanceado 12
Figura 12. Montaje de sello mecnico 13
Figura 13. Sello monoresorte 14
Figura 14. Sello multiresorte 15
Figura 15. Sello no Metlico 15
Figura 16. Sello Metlico 16
Figura 17. Arreglo espalda contra espalda 17
Figura 18. Arreglo cara contra cara 17
Figura 19. Arreglo Cara Contra Espalda O Tandem 18
Figura 20. Esquema Plan API 53C 21
Figura 21. Principales anomalas encontradas en plan 52 24
Figura 22.principales observaciones en planes 11, 21, 23
acompaados del
plan 52 25
-
Figura 23. Esquema recomendacin plan 52 40
Figura 24. Propuesta para el llenado de los reservorios 41
Figura 25. Plan 11(Flushing) 56
Figura 26. Seleccin platina orificio 58
Figura 27. Presentacin inicial de la base de datos 62
Figura 28. Panel de control de la base de datos 63
Figura 29.Mapa del documento 64
Figura 30. Item planes de sellado (Plano) de la base de datos
65
Figura 31. Item planes de sellado (informacin) de la base de
datos 66
Figura 32. Ejemplo lista de chequeo 67
Figura 33. Ejemplo informacin de respaldo de la lista de chequeo
67
Figura 34. Causas y modos de falla 68
Figura 35. Informacin causas y modos de falla 69
Figura 36. Ilustraciones causas y modos de falla 69
Figura 37. Seleccin de materiales 71
Figura 38. Cdigos de Seleccin 71
Figura 39. Item usos y aplicaciones de los materiales 72
Figura 40. Elementos de sellado secundario O-ring 73
Figura 41. Compatibilidad O-ring 73
Figura 42. Elementos de sellado secundario Empaques 74
Figura 43. Compatibilidad Empaques 74
Figura 44. Materiales caras de sellado 75
Figura 45.Combinacin Materiales caras de sellado 75
Figura 46.Caractersticas de los metales en sellos mecnicos
76
Figura 47.Caractersticas de los metales en sellos mecnicos
76
Figura 48.Seleccin fluido Barrera o Amortiguante 78
Figura 49.Limite de Temperaturas fluido barrera o Amortiguante
78
Figura 50. Diagrama ejemplo Mapa del documento de Teora de
sellos 79
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Figura 51.Teora bsica de principios de sellos 79
Figura 52. Instalacin de sellos mecnicos 80
Figura 53. Verificaciones de Instalacin de sellos mecnicos
80
Figura 54. Instalacin tipo cartucho 81
Figura 55. Instalacin tipo no cartucho 81
Figura 56. Glosario 82
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LISTA DE TABLAS
pg.
Tabla 1. Planes auxiliares para sellos principales 20
Tabla 2. Plan API 53C 21
Tabla 3. Principales anomalas encontradas en plan 52 24
Tabla 4. Principales anomalas encontradas en planes 11,21,23
acompaados
de el plan 52 25
Tabla 5. Caractersticas fisicoqumicas de los fluidos barrera y
amortiguantes
39
Tabla 6. Condiciones de operacin planta Aromticos 50
Tabla 7. Lista de chequeo para Plan 11 56
Tabla 8. Informacin de respaldo lista de chequeo, plan de
sellado 11 57
Tabla 9. Informacin de respaldo lista de chequeo, plan de
sellado 11 59
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LISTA DE ANEXOS
pg.
Anexo A. Programa estandarizacin para planes de sellado en
equipos de
bombeo planta aromticos. 90
Anexo B. Planes auxiliares de sellado 261
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GLOSARIO
Arreglo sencillo: Se refiere a una bomba con un solo sello
mecnico por cada cartucho insertado en la bomba.
Arreglo doble no presurizado: Arreglo que contiene dos sellos
mecnicos por cartucho insertado, con una cmara contenedora del
sello a una presin inferior a la cmara de presin del sello.
Arreglo doble presurizando: Arreglo que contiene dos sellos
mecnicos por cartucho insertado, utiliza un fluido externo de
barrera
a una presin mayor a la de la cmara de presin del sello.
Blistering: Fenmeno de ampollamiento que aparece en las caras de
los sellos mecnicos por diferentes razones sin saber exactamente
cual
de ellas lo produce, entre las principales se encuentra el uso
de fluido
lubricante de grado muy alto de viscosidad.
Carcinognico: Perteneciente o relativo a la capacidad de
provocar el desarrollo de un cncer.
Cartucho: Unidad contenedora del sello mecnico. Incluye las
caras de los sellos, los elementos flexibles (resorte, fuelle,
elastmero).
Embriotxico: Sustancia que puede causar daos a la descendencia
durante la primera etapa del embarazo, desde la concepcin hasta
la
etapa fetal. Tambin se le llama agente embriotxico.
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Fluido Barrier: Fluido utilizado en los reservorios de los
planes de sellado 53 a una presin superior a la cmara de presin del
sello de la
bomba.
Fluido Buffer: Fluido utilizado en los reservorios de los planes
de sellado 52 a una presin inferior a la cmara de presin del sello
de la
bomba.
Fluido flasheante: Se refiere al fluido cuyas caractersticas
fsico qumicas le permiten vaporizar a condiciones atmosfricas.
Flushing: fluido de proceso utilizado sobre las caras del sello
mecnico generalmente con el objetivo de lubricar o refrigerar.
Mutagnico: compuesto o agente que induce mutaciones, como la luz
UV o algunos compuestos qumicos. Mutgeno
Orientacin Tandem: Sello doble en el que las caras de los dos
sellos mecnicos estn orientadas en la misma direccin.
Orientacin back to back: Sello doble en el que las caras de los
dos sellos mecnicos estn orientadas en direccin contraria.
Orientacin face to face: Sello doble en el que las caras de los
dos sollos mecnicos estn orientadas en la misma direccin.
Planes de sellado: Se refiere a los tambin llamados sistemas
auxiliares de sellado.
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Quench: Fluido neutro como agua o vapor usado en el lado
atmosfrico (lado del sello mecnico expuesto a condiciones
atmosfricas) del sello mecnico que retarda la formacin de
slidos
que interfieren con el movimiento del sello u otros
propsitos.
Sistemas Auxiliares de sellado: Son los sistemas de apoyo al
sello mecnico para que este trabaje en un entorno adecuado
independiente
del fluido de proceso bombeado y para evitar que las fugas de
fluidos
peligrosos a la atmsfera afecten al personal de planta.
Teratognico: que genera malformaciones.
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RESUMEN TTULO: DESARROLLO DE UNA BASE DE DATOS DOCUMENTAL EN
SELLOS MECANICOS Y PLANES AUXILIARES DE SELLADO DE RESPALDO AL
DEPARTAMENTO DE APOYO TECNICO A LA PRODUCCION (ATP)-GERENCIA
COMPLEJO BARRANCABERMEJA (GCB). AUTORES: Diego Fernando Barrera
Mantilla William Fernando Lopez Candela PALABRAS CLAVES: Sello
mecnico, sello sencillo, sello doble, planes auxiliares de sellado,
flush, quench. DESCRIPCIN: El objetivo de este proyecto es
Contribuir con la misin de la Universidad Industrial de Santander,
de atender las necesidades del sector productivo del pas,
realizando un trabajo integral para reducir las emisiones de gases
y lquidos peligrosos as como minimizar la tasa de falla en los
equipos de bombeo debido al mal funcionamiento y operacin de los
sellos. El proyecto se fundamenta en un estudio integral que
contiene todas las recomendaciones de reparacin, actualizacin,
mantenimiento, seleccin, montaje y rediseo de todos los planes de
sellado conforme la norma API 682 y recomendacin de fabricantes.
Estas recomendaciones tienen como fin ejecutarse en trabajos da a
da y en la parada de la planta Aromticos de la refinera (GCB)
ECOPETROL. El producto es una base de datos de fcil manejo que
suple la necesidad de informacin del personal de operaciones,
tcnico e ingenieril en este campo. Esta base de datos permite al
usuario conocer los principios de funcionamiento de un sello
mecnico y de los planes auxiliares de sellado, as como las
recomendaciones, usos, limitaciones, condiciones de operacin,
instrucciones de montaje, causas y modos de falla, seleccin del
sello mecnico y el plan auxiliar de sellado en funcin del fluido de
proceso. Todas estos servicios que presta la base de datos, hacen
de este proyecto una herramienta muy til para personal relacionado
con los sellos mecnicos.
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SUMMARY
TITLE: DEVELOPMENT OF A DOCUMENTARY DATABASE ON MECHANICAL SEALS
AND SECONDARY SEALING PLANS FOR BACKING OF DEPARTMENT OF TECHNICAL
SUPPORT TO PRODUCTION (TSP)-BARRANCABERMEJA COMPLEX MANAGERS OFFICE
(BCM) AUTHORS: Diego Fernando Barrera Mantilla William Fernando
Lpez Candela KEY WORDS: Mechanical seal, simple seal, double seal,
secondary sealing plans, flush, quench. DESCRIPTION: The objective
of this project is to contribute to the Universidad Industrial de
Santander mission of supplying the needs of the productive sector
in our country based on an integral work aimed at both reducing
emissions of harmful gases and fluids and minimizing the failure
rate in pumping equipment resulting from defective functioning and
operation of seals. The project is based on an integral study which
includes preparation, update, maintenance, selection, mounting and
redesign recommendations for sealing plans under both API 682
standard and manufacturer recommendations. These recommendations
are intended for application to day-to-day works and during the
shutdown of the ECOPETROL (BCM) refinery Aromatics Plant. The
result is an easy usable database arising out of lack of sufficient
knowledge and information available for operational, technical and
engineering personnel in this field. This database will allow users
to be knowledgeable of fundamentals of mechanical seals operation,
limitations, operation conditions, mounting instructions, causes
and types of failures, selection of mechanical seals, and secondary
plans in function of the process fluid. All these services the
database will provide turn this project into a very useful tool for
any aspect related to mechanical seals.
-
1
INTRODUCCIN
Ante el creciente inters de ECOPETROL en especial GCB
(Gerencia
Complejo Barrancabermeja) por aplicar la tecnologa de sellos
mecnicos en
sus equipos de bombeo con el objetivo de alcanzar altos ndices
de
confiabilidad en sus equipos de bombeo y en consecuencia
reduccin de
paradas no programadas de estos, reduccin de riesgos potenciales
por
emisiones del fluido de proceso y disminucin en los costos
de
funcionamiento de estos equipos, se inicio un proyecto piloto a
comienzos de
2007 para estandarizar segn norma API los sistemas auxiliares de
sellado en
la planta Aromticos de la refinera GCB.
Durante los estudios realizados en este proyecto se logro
determinar que una
de las razones por las que fallan los sellos mecnicos en la
refinera es la falta
de entrenamiento e informacin con que cuenta el personal acerca
de este
tema, esto conlleva a cometer errores como por ejemplo de
montaje u
operacin.
En consecuencia, se presenta la necesidad de ofrecer al personal
de la
refinera relacionado con el tema de sellos mecnicos una solucin
prctica,
de fcil acceso y disponible a cualquier hora y en cualquier
lugar, entre las
distintas posibilidades que se consideraron se opto por
desarrollar una base
de datos que respaldara la labor del personal de ECOPETROL por
cumplir en
su totalidad las condiciones anteriores.
Por consiguiente en la primera fase de este documento se incluye
el estudio
realizado para el proyecto piloto de estandarizacin de sistemas
auxiliares de
sellado en equipos de bombeo Planta Aromticos, con el que se
definieron
-
2
principales causas y modos de falla relacionados con el rea de
sellos
mecnicos y el alcance de la base de datos como los temas a
incluir en esta y
los usuarios a los que esta orientada. Es importante resaltar
que este proyecto
ya inicio la ejecucin de algunas de las recomendaciones por lo
cual se
demuestra el compromiso e inters de la refinera con el rea de
los sellos
mecnicos.
A continuacin describiremos los captulos contenidos en este
documento de
manera general.
En el captulo 1 se presentaran los principios bsicos de
funcionamiento de
los sellos mecnicos y planes auxiliares de sellado, descripcin,
planos, tipos ,
arreglos y categoras.
En el captulo 2 se denotara el estudio piloto desarrollado para
la planta de
Aromticos incluyendo las auditorias realizadas con el fin de
respaldar las
razones por las cuales se elabor la base de datos y sustentar
los temas
incluidos en esta.
El captulo 3 muestra el diagrama de flujo de la informacin
contenida en la
base de datos, se describe la interfaz principal, los tems
principales que se
pueden consultar y las ventajas que ofrece.
-
3
1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE SELLOS MECANICOS
Los sellos mecnicos funcionan como se muestra en la figura nmero
1 La
funcin del sello es reducir al mximo las fugas del fluido de
proceso
presentes en las bombas centrifugas, agitadores, turbinas,
compresores, etc.
entre el eje y la carcasa del equipo.
Figura 1. Principio de funcionamiento de los sellos mecnicos
Fuente: Sellos Mecnicos Principios Bsicos, John Crane, Heriberto
Tona
Un sello mecnico consiste de 2 componentes, uno estacionario y
otro
rotativo que gira en contacto con l, para lograr un sellado con
un mnimo de
fugas.
-
4
Figura 2. Elementos de un sello mecnico
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
1.1 Componentes
El diseo del sello mecnico ms sencillo y prctico consta de los
siguientes componentes :
Figura 3. Componentes de un sello mecnico
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
-
5
Un elemento de sellado primario desgastable y estacionario.
(Asiento)
Un elemento de sellado primario desgastable y rotativo. (Anillo
Primario)
Elementos de sellado secundario y terciario. (O-rings) Uno o
varios elementos de empuje para mantener los elementos de
sellado primario 1 y 2 en contacto permanente uno contra el
otro.
(Resortes)
Componentes auxiliares para transmitir el movimiento.
(Componentes Metlicos)
Un sello mecnico tiene tres puntos principales de sellado. 1. El
sello entre la cara rotativa (anillo primario) y la cara
estacionaria (asiento). Este se conoce como sello primario.
Figura 4. Sello primario
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
2. El sello entre el elemento rotativo y el eje o la camisa del
eje. Este se conoce
como sello secundario y podra ser un o-ring como se muestra, una
cua o
cualquier tipo similar de empaque.
Sellado primario
Asiento
Anillo primario
Resorte
O-ring
-
6
Figura 5. Sello secundario
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
3. El sello entre el asiento y su alojamiento en la brida o
carcasa, ste es
normalmente un empaque o un o-ring.
Figura 6. O-ring y Empaque
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
1.2 Sellado Primario
De los tres puntos principales de sellado el nmero uno, entre
las caras del
elemento rotativo y estacionario es el punto que necesita ms
consideracin.
Este sello primario es la base del diseo de todos los sellos
mecnicos por
cumplir la funcin principal. Las superficies de las caras de los
componentes
rotativos y estacionarios que friccionan deben ser
extremadamente planas,
de hecho, normalmente su planitud debe estar dentro de dos
bandas de luz
(mtodo ptico de medir la planitud). Esta planitud minimiza las
fugas hasta
Sellado secundario
Sellado terciario Asiento
Anillo primario Anillo
primario Asiento
Asiento Anillo primario
Anillo primario
Asiento
-
7
el punto que para todos los propsitos e intenciones son casi
inexistentes. De
hecho, existen fugas entre estas dos caras pero son invisibles a
simple vista,
pues aparecen en forma de vapor.
Figura 7. Fugas en el sellado primario
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
1.3 Pelcula de Lubricacin Interfacial
Si los componentes rotativos de un sello mecnico girasen entre s
sin forma
alguna de lubricacin, se desgastaran muy pronto debido a la
friccin de las
caras y al calor que esto genera. Es por esto que se requiere
lubricacin y en
esta etapa de nuestra consideracin, esta lubricacin se
proporciona mediante
una pequea pelcula del lquido objeto del sellado. sta se conoce
como
pelcula de lubricacin y mantener su estabilidad es de
primordial
importancia, si el sello ha de funcionar de forma satisfactoria.
La pelcula de
fluido ha sido y sigue siendo objeto de debate e investigacin y
se vuelve ms
interesante segn se progresa en materia de sellos mecnicos. El
producto
que se est bombeando forma una pelcula de fluido estable a travs
de las
dos caras del sello. El calor generado por la friccin entre
caras puede
Asiento Anillo primario Resorte
-
8
aumentar bajo alteraciones de las condiciones de operacin dando
como
resultado una vaporizacin del lquido entre las caras.
Si se produjese esta vaporizacin y no hubiera una pelcula de
fluido estable
entre las caras, se presentara un rpido desgaste y el sello
fallara.
Figura 8. Lubricacin Interfacial
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
1.4 Clasificacin De Sellos Mecnicos
Se clasifican en cinco formas bsicas, pero un tipo de sello
podra comprender
dos, tres, cuatro o incluso cinco combinaciones diferentes de
dichas formas
bsicas.
Rotativo o estacionario
Balanceado o No balanceado
Montaje Interior o Exterior
Por caracterstica de diseo
Por su disposicin
Asiento Anillo primario
Resorte
-
9
1.4.1 Rotativo o Estacionario
Como ya sabemos, un sello mecnico consta de dos componentes
bsicos, el
cabezal del sello y el asiento, como se muestra a continuacin en
la figura
numero 9
Figura 9. Sello rotativo
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
En la disposicin ilustrada, El cabezal de sello est fijado al
eje, girando con
l, por lo que se le denomina sello rotativo (el elemento
rotativo contiene los
resortes). Esta es la disposicin ms comn de las dos
disposiciones.
Similarmente si las posiciones de los dos componentes se
invierten y el
cabezal de sello (que contiene los resortes) se mantiene
estacionario sobre la
brida, y establecindose como componente rotativo el asiento que
gira con el
eje o camisa, el sello se denomina estacionario:
Elemento rotativo
Elemento esttico
-
10
Figura 10. Sello estacionario
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
Se pasa de unidad rotativa a unidad estacionaria principalmente
cuando las
velocidades de rotacin (Medidas en la periferia de la cara de
sellado
rotativa) se aproximan o estn por encima de los 25m/seg. (5000
f.p.m.). A
estas velocidades, las fuerzas dinmicas superan las limitaciones
de la unidad
rotativa llegando a deformarla. Un sello estacionario evita el
movimiento
excesivo del sello secundario, mantiene de forma satisfactoria
el recorrido del
componente primario de sellado y maneja los altos momentos
torsionales
involucrados. A estas velocidades, si el cabezal estuviera
girando, su peso,
mayor que el del asiento acentuara cualquier movimiento del eje
o
distorsin.
1.4.2 Balanceados o No Balanceados
Los sellos mecnicos tambin se refieren como balanceados o no
balanceados.
Ms correctamente, deberan ser referenciados como
hidrulicamente
balanceados o sin balancear hidrulicamente. La diferencia es de
carcter
geomtrico y para efectos de funcionalidad el sello balanceado
puede
soportar ms presin sin perder la pelcula de lubricacin
interfacial.
Elemento rotativo
Elemento esttico
-
11
La relacin de balanceo se define como el cociente entre el rea
de cierre y el
rea de apertura y su dimensionamiento se utiliza para controlar
la fuerza
entre caras.
El sello no balanceado es la forma ms sencilla de una unidad de
sello
mecnico rotativo con asiento estacionario: Se caracteriza porque
el rea de
accin de la fuerza de cierre (Ac) es ligeramente mayor al rea de
contacto de
las caras o rea de apertura (Aa) (relacin de balanceo mayor a
1).
Figura 11. Sello no balanceado
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
La presin de la caja de sellado ms la presin del resorte tienden
a cerrar las
caras y al asiento de la unidad hacia s. Sin embargo, hay una
pelcula de
fluido entre las caras, sujeta a un gradiente de presin
hidrulica entre la
presin de la caja de sellado y la presin atmosfrica. Se supone
que el
gradiente de presin es lineal. Esto, de hecho, origina una
fuerza en forma de
cua que intenta separar las caras.
-
12
Segn la presin de la caja de sellado aumenta, la presin que acta
sobre el
rea de sellado de las caras aumenta, la cua se hace menos eficaz
hasta que
finalmente la pelcula de fluido de la cua se rompe y no hay
lubricacin. Las
caras se destruyen entre s y se dice que el sello primario ha
fallado debido a
una inadecuada lubricacin. La presin mxima que un Sello sin
balancear
puede soportar depende del dimetro del eje, la velocidad, los
materiales de
las caras y la naturaleza del fluido que se est sellando, pero
siempre es
inferior a la presin de un sello balanceado.
En el sello balanceado la presin de la caja de sellado permanece
igual y la
utilizaremos para reducir la presin de la cara.
Figura 11. Sello balanceado
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
En el diagrama anterior hemos proporcionado un eje con un escaln
de
reduccin de dimetro. Las condiciones hidrulicas permanecen
iguales que
para la consideracin del sello no balanceado. La diferencia es
que la unidad
rotativa est sujeta a una presin igual y hay un equilibrio
hidrulico del rea
de contacto. La presin en la caja de sellado ahora acta sobre el
rea Aa del
sello. El resultado es que la carga de la cara se reduce.
Fh
-
13
La presin en las caras (P caras) resulta menor que la presin
hidrulica del
fluido bombeado (P hidrulica), producto de la reduccin del rea
de accin
de la fuerza hidrulica invariable (F hidrulica). En resumen:
1.4.3 Montaje Interior O Exterior
Sencillamente esto se relaciona con la posicin en que va montado
el sello
mecnico. Es decir, si el sello va montado dentro de la bomba se
considera de
montaje interior. Si va montado fuera de la bomba se considera
montaje
exterior.
Figura 12. Montaje de sello mecnico
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
Las razones para seleccionar un montaje exterior de un montaje
interior son 2.
Si el sello no cabe en la cmara de sellado se debe realizar un
montaje exterior
en lugar de uno interior, y la otra razn para seleccionar un
montaje exterior
es cuando se bombean fluido muy agresivos para los materiales
del sello
Fuelle elastomerico
Resortes
-
14
mecnico, as se reduce al mximo el contacto del sello con el
fluido de
proceso.
1.4.4 Por Caracterstica De Diseo
Esto normalmente se relaciona con:
Si la fuerza de cierre del sello es por resorte sencillo,
multiresorte o fuelle.
Si el sello secundario es una cua, empaque u o-ring.
Separacin de la seccin metlica del sello del producto.
Una combinacin de las tres primeras.
1.4.4.1 Resorte nico O Monoresorte
Sellos flexibles y relativamente fciles de instalar. En
versiones de volumen
son de bajo costo y slo pueden utilizarse con presiones de
bombeo bajas
hasta un mximo de 80 psi y velocidades bajas de superficie de
eje cuando se
trata de un diseo normal sin balancear. En las versiones de
proceso pueden
resistir hasta 425 psi sin balancear y hasta 1200 psi
balanceados. El resorte
sencillo genera un rea de baja presin de apoyo en la cara de
cierre, que da
como resultado un desgaste DESIGUAL de la cara. Dependiendo de
su
diseo, a veces slo puede girar en una direccin.
Figura 13. Sello monoresorte
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
Resorte nico
-
15
1.4.4.2 Resortes Mltiples
Puede tolerar velocidades de eje y presiones mayores que la
versin de
resorte sencillo. Proporciona carga uniforme de la cara. Puede
girar en ambas
direcciones.
Normalmente ms fcil de balancear hidrulicamente. Es un sello de
mayor
precisin y por tanto es preferido en aplicaciones de procesos.
Puede resultar
ms costoso.
Figura 14. Sello multiresorte
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
1.4.4.3 Sello No Metlico
Diseado para aplicaciones qumicas corrosivas. Consiste en un
fuelle
completamente en PTFE (Tefln). Normalmente la cara es de carbn o
tefln,
tambin es conocido como sello qumico o externo.
Figura 15. Sello no Metlico
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
Resortes multiples
Fuelle elastomerico
-
16
1.4.4.4 Sello De Fuelle Metlico
Desarrollado para aplicaciones de alta temperatura en la
industria petrolera.
Sin embargo puede usarse en bajas temperaturas usando o-ring
elastomrico
como sellante secundario. Puede obstruirse con facilidad y si el
fuelle se
fisura, puede dar como resultado una gran prdida del
producto.
Figura 16. Sello Metlico
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
1.4.5 Por Su Disposicin
Hasta ahora, slo se ha considerado sellos sencillos, pero la
seguridad, la
salud y las consideraciones ambientales, hacen que se requiera
cada vez ms,
medidas para asegurar que no se produzcan fugas a la atmsfera o
que se
diluyan de forma idnea en un sitio de disposicin segura. Para
lograr esto,
existen varias adiciones a una disposicin de sello sencillo que
merecen
atencin. Sin embargo, las disposiciones de mayor seguridad son
las que
estn formadas por ms de un sello. Bsicamente existen tres
disposiciones de
sellos de seguridad:
Dual espalda contra espalda
Dual cara contra cara
Dual cara contra espalda Tndem.
Fuelle Metlico
-
17
1.4.5.1 Dual Espalda Contra Espalda
A continuacin se ofrece un boceto tpico de est disposicin:
Figura 17. Arreglo espalda contra espalda
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
Como su nombre lo indica, en esta disposicin se montan dos
sellos en la caja
de estopas espalda con espalda. Se utiliza para planes de
sellado presurizados
como lo indica el diagrama de presiones.
1.4.5.2 Dual Cara Contra Cara
Esta disposicin es tpica como se muestra en el siguiente
boceto:
Fluido Barrera
Sello Externo Sello
Interno
-
18
Figura 18. Arreglo cara contra cara
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
La disposicin del sello doble, cara con cara, no es una
disposicin muy
comn y principalmente es una alternativa a la disposicin espalda
con
espalda cuando la caja de sellado es poco profunda para
acomodarla.
1.4.5.3 Dual Cara Contra Espalda O Tandem
La disposicin es como se indica en el siguiente boceto:
Figura 19. Arreglo Cara Contra Espalda O Tandem
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
Sello Interno Sello
Externo
Fluido Barrera
Sello Interno
Sello Externo
Fluido Amortiguante
-
19
En esta disposicin, el sello interno acta exactamente como un
sello sencillo,
de forma que el trabajo debe ser adecuado para un sello
sencillo. La presin
del fluido amortiguante (buffer) es menor que la presin de
sellado y una vez
ms, el sello exterior acta como un sello sencillo para sellar la
presin del
fluido amortiguante. Como la mayora de las disposiciones de
sello doble, el
sello Tandem es normalmente un sello de seguridad y se utiliza
para sellar
medios txicos, voltiles, cancergenos y medios similarmente
peligrosos.
Elimina la formacin de hielo de algunos fluidos que al contacto
con la
atmsfera, expanden y se congelan. Esto se logra aislando el
fluido
diluyndolo en un medio amortiguante mediante la aplicacin de un
sello
dual no presurizado. Es tambin un sello de seguridad al 100%.
Cuando falla
el sello interno, el sello externo acta hasta que el equipo
rotativo se pueda
parar para su mantenimiento. En el sistema de sellado auxiliar
se pueden
incorporar sistemas de alarma de presin para advertir sobre el
fallo del sello
interno. El diseo del sello requiere una gran longitud de
instalacin y esto
podra dar como resultado problemas radiales de funcionamiento
debido a la
gran proyeccin horizontal de los cojinetes.
1.5 Lubricacin Y Enfriamiento
El contacto de las caras de los Sellos Mecnicos produce una
friccin que debe
ser minimizada para evitar recalentamiento y desgaste de las
mismas. La
solucin es proveer una pelcula interfacial de lubricacin que
evite el
contacto directo. Esta pelcula debe ser renovada constantemente
mediante
circulacin de un fluido para poder realizar sus dos funciones
primordiales:
Lubricacin y Enfriamiento.
Dependiendo del tipo de fluido bombeado, de sus caractersticas y
de las
condiciones en las cuales se bombea, variar el sistema de
soporte para
-
20
garantizar que se produzca la adecuada lubricacin y enfriamiento
de las
caras del sello mecnico. En base a esto el API (American
Petroleum Institute)
ha especificado los diferentes sistemas de soporte denominados
como Planes
API o sistemas auxiliares de sellado. En la siguiente tabla se
referencia los
planes de sellado.
1.5.1 PLANES AUXILIARES PARA SELLOS MECANICOS
Tabla 1. Planes auxiliares para sellos principales
FLUIDO BOMBEADO ACCIN REQUERIDA PLANES API
PLAN 1 Circulacin Integral PLAN 11 Recirculacin PLAN 12
Recirculacin con Filtro PLAN 13 Recirculacin Inversa
1 Fluidos Limpios 1 Circulacin
PLAN 14 Recirculacin con Retorno PLAN 2 Enfriamiento Integral
PLAN 21 Recirculacin con Enfriador PLAN 22 Recirculacin con
Enfriador y Filtro PLAN 23 Circuito Cerrado con Enfriador
2 Fluidos a altas Temperaturas 2 Enfriamiento
PLAN 24 Recirculacin con Enfriador y Retorno PLAN 31
Recirculacin con Separador 3 Fluidos Abrasivos 3 Lubricacin PLAN 32
Inyeccin Fuente Externa
4 Fluidos Abrasivos y altas Temperaturas
4 Enfriamiento y Lubricacin
PLAN 41 Recirculacin con Separador y Enfriador
5 Fluidos Peligrosos PLAN 54 Sello Dual Presurizado cidos y
Custicos PLAN 51 Sello Sencillo
Txicos y Cancergenos PLAN 52 Sello Dual No-presurizado
Explosivos e Inflamables
5 Seguridad
PLAN 53 Sello Dual Presurizado PLAN 61 Venteo y Drenaje 6
Fluidos en General 6 Manejo de Emisiones PLAN 62 PLAN 71 Barrera de
Gas Opcional PLAN 72 Barrera de Gas No Presurizada PLAN 74 Barrera
de Gas Presurizada PLAN 75 Drenaje de Fuga que condensa
7 Gases 7 Barrera de Gas
PLAN 76 Drenaje de Fuga que no condensa
Fuente: Manual de sellos mecnicos, John Crane, Heriberto
Tona
-
21
A continuacin se presentara uno de los 29 planes auxiliares de
sellado, con
su descripcin, usos recomendados, elementos que conforman el
sistema
auxiliar de sellado, verificaciones durante el funcionamiento y
diagrama
general, el documento completo de los planes auxiliares de
sellado se
encontrara en el Anexo B.
1.5.1.1 PLAN API 53C Figura 20. Esquema Plan API 53C
Fuente: Mechanical Seal Piping Plans Mechanical Maintenance
Training Center John
Crane
Tabla 2. Plan API 53C
Verificar rango del manmetro apropiado para el servicio.
Verificar calibracin del switchde presin por cada, a 5 psi por
encima de la presin del lquido de barrera. La presin del lquido de
barrera debe estar 30 psi (2 bar) por encima de la presin en la
cavidad de sellado.
Entrada al sello por la parte inferior y salida por la parte
superior. La tubera de salida debe estar mas caliente que la tubera
de entrada
Acumulador de Pistn
Manmetro
Switch de Presin
Vlvulas de bloqueo para Venteo y Drenaje
Intercambiador de Calor
Bombas horizontales o verticales.
Arreglo de sellos duales presurizados (dobles)
Lquidos que cristalizan o vaporizan al contacto atmosfrico.
Lquidos peligrosos de alta concentracin.
Lquidos explosivos o inflamables
Circulacin forzada a travs de un anillo de bombeo de un lquido
de barrera presurizado por un acumulador de Pistn.
VerificacionesElementos del Plan
UsosDescripcin
Verificar rango del manmetro apropiado para el servicio.
Verificar calibracin del switchde presin por cada, a 5 psi por
encima de la presin del lquido de barrera. La presin del lquido de
barrera debe estar 30 psi (2 bar) por encima de la presin en la
cavidad de sellado.
Entrada al sello por la parte inferior y salida por la parte
superior. La tubera de salida debe estar mas caliente que la tubera
de entrada
Acumulador de Pistn
Manmetro
Switch de Presin
Vlvulas de bloqueo para Venteo y Drenaje
Intercambiador de Calor
Bombas horizontales o verticales.
Arreglo de sellos duales presurizados (dobles)
Lquidos que cristalizan o vaporizan al contacto atmosfrico.
Lquidos peligrosos de alta concentracin.
Lquidos explosivos o inflamables
Circulacin forzada a travs de un anillo de bombeo de un lquido
de barrera presurizado por un acumulador de Pistn.
VerificacionesElementos del Plan
UsosDescripcin
Fuente: Sellos Mecnicos Principios Bsicos Heriberto Tona
-
22
2. PROYECTO PILOTO EN SELLOS MECANICOS DE LA PLANTA DE
AROMATICOS
Para definir los temas que contiene la base de datos se tomo
como base el
proyecto piloto realizado a todos los equipos de bombeo de la
planta de
Aromticos. Se selecciono esta planta debido al amplio rango de
fluidos
peligrosos que maneja y en consecuencia una de las plantas con
mayor
nmero de sellos mecnicos y planes auxiliares de sellado en sus
bombas.
El objetivo que ECOPETROL busca lograr al desarrollar este
proyecto piloto
es un aumento significativo de la seguridad y la confiabilidad
en la planta de
aromticos y en un futuro implementar este proyecto en toda la
GCB
(Gerencia Complejo Barrancabermeja). En este proyecto se
incluyeron las
recomendaciones clasificadas por los trabajos que se pueden
realizar en
cualquier momento (da a da), los que requieren la realizacin de
una parada
de planta o un trabajo de ingeniera previo al la ejecucin de las
tareas.
A partir de este estudio se decidi desarrollar una base de datos
que respalde
la labor del personal de ECOPETROL, una herramienta que asegure
la
informacin en el rea de sellos mecnicos para reducir las paradas
de
equipos por desconocimiento de algunos temas de sellos mecnicos
del
personal de operacin, tcnico e ingenierl. Por las razones
anteriormente
descritas se incluyeron en la base de datos documental en Access
2000 temas
como instalacin de sellos mecnicos, condiciones de operacin,
principios
de funcionamiento, verificacin del plan auxiliar de sellado y el
sello
mecnico, materiales adecuados de las partes de los sellos y los
elementos
secundarios de sellado, causas y modos de falla tpicos, API 682
3ed. y otros
-
23
temas a considerar para garantizar el funcionamiento correcto y
seguro de los
sellos mecnicos.
Por comodidad del lector, a continuacin se muestran los trabajos
mas
importantes de ingeniera recomendados en el estudio piloto en la
unidad
1300 de la planta de aromticos de la refinera, la cual se escogi
debido a que
es una de las unidades que contiene mayor cantidad de planes de
sellado;
tambin se incluir las recomendaciones de los criterios de
seleccin del
fluido barrera y amortiguante, el sistema de llenado de los
reservorios de los
planes 52, conexin de tubera a tea y drenajes, conexin de
instrumentacin
sistemas de alarma, condiciones de operacin actual de la planta,
calculo de
potencia mnima requerida por un enfriador en planes de
sellado,
Informacin de montaje planes de sellado, entre otros trabajos
ingenieriles
que se mostraran completos en el Anexo A .
2.1 PROGRAMA ESTANDARIZACION PARA PLANES DE SELLADO EN EQUIPOS
DE BOMBEO PLANTA AROMATICOS
ANALISIS GLOBAL DE PLANTA AROMATICOS Ante la gran cantidad de
fluidos peligrosos que se manejan en Aromticos, se
decidi a continuacin colocar una relacin de aspectos a revisar
en el plan 52
y los dems planes como el 11, 21 y 23 que estn instalados junto
con el. Se
tomaron en cuenta los equipos que tienen planes 52 porque a
estos se deben
orientar los esfuerzos para reducir las emisiones.
-
24
Figura 21. Principales anomalas encontradas en plan 52
plan 52
76
58
34
68
97
63
42
24 21
50
0
20
40
60
80
100
120
6 14 18 19 21 24 30 31 35 39
Item
porc
enta
je %
plan 52
Fuente: Informe programa estandarizacin para planes de sellado
en equipos de bombeo planta aromticos, William Lpez, Jess David
Cubillos.
Tabla 3. Principales anomalas encontradas en plan 52
6 No tiene plan en tubera con uniones soldadas 14 No tiene
drenaje a sitio seguro 18 No tiene venteo conectado a sitio seguro
19 Venteo no es tipo cuello de ganso (3/4 NPT) 21 Switch de bajo
nivel no esta conectado al DCS 24 Switch de Alta Presin no esta
conectado al DCS 30 No tiene vlvula cheque (Venteo) 31 Sistema de
llenado reservorio no es apropiado ni seguro 35 No tiene Tubing
conformado 39 Comparte venteo con otros equipos Fuente: Informe
programa estandarizacin para planes de sellado en equipos de bombeo
planta aromticos, William Lpez, Jess David Cubillos. En la
siguiente grafica se muestran las principales anomalas en el
montaje de los planes 11, 21 y 23 que acompaan a los planes 52 de
la Planta de Aromticos.
-
25
Figura 22.principales observaciones en planes 11, 21, 23
acompaados del plan 52
Principales observaciones en Planes 11, 21, 23 acompaados de
plan 52
39
89
29
100
50 50
100
33
83
33
100 100
0
20
40
60
80
100
120
2 6 14 16 35 36 44
Item
%
Plan 11 acompaado de 52 Plan 21 acompaado de 52 Plan 23
acompaado de 52
Tabla 4. Principales anomalas encontradas en planes 11,21,23
acompaados de el plan 52
2 No se pudo verificar la presencia de platina de orificio (RO)
mnimo
1/8 Standard
6 No tiene plan con uniones soldadas
14 No tiene drenaje a sitio seguro
16 No posee venteo en punto mas alto
35 No utiliza tubing conformado
36 No tiene indicador de temperatura (salida de Enfriador)
Fuente: Informe programa estandarizacin para planes de sellado
en equipos de bombeo planta aromticos, William Lpez, Jess David
Cubillos.
-
26
OTRAS OBSERVACIONES
9 Se requiere reinstalar el plan de sellado 52 a 6 (7%) bombas
de las 79 de Aromticos debido al mal estado de todo el sistema
(Reservorio, venteo,
drenaje, PI, TI, etc.).
9 El 97% de los Switch de nivel y el 63% de los Switch de presin
de la planta Aromticos estn desconectados del DCS, se recomienda
conectar
la totalidad de los Switch para llevar un verdadero control a
las
condiciones de operacin del sello.
9 Realizar los cambios de plan de sellado recomendados a
aproximadamente 20 de las 78 bombas de Aromticos. En el 90% de
los
cambios se recomend el uso de un plan de sellado de seguridad
(Plan 52,
53A, 32, 76) debido a la peligrosidad del fluido bombeado y el
resto de
cambios (Plan 21 y 23) a condiciones de operacin fuera del rango
de
operacin del sello como altas temperaturas.
CONCLUSIONES
Existe una gran variedad de problemas en la planta Aromticos a
los que se
deben enfocar los esfuerzos, y son:
9 En casi la totalidad de los equipos se debe realizar algn tipo
de accin correctiva del plan de sellado relacionada con
instrumentacin y
accesorios para el control de las condiciones de operacin del
sello. Muy
pocos planes estn actualizados a la norma API 682 3ed.
-
27
9 Para llevar a cabo los trabajos en cada bomba se anexan
informes PIM-Z2 con la informacin en detalle de las acciones
correctivas recomendadas
segn su plan de sellado, o la recomendacin de cambio de plan
de
sellado en las bombas que los necesitan.
9 Adicionalmente se incluye el informe escrito por el ingeniero
Jess David Cubillos publicado el 5 de mayo de 2006 que contiene la
informacin
necesaria para realizar la instalacin de los venteos, drenajes,
switch de
presin y switch de nivel de manera correcta as como la conexin
de los
switch al DCS.
9 Cambiar el lquido Buffer (amortiguante) de los reservorios de
plan 52 porque no son los adecuados para esta aplicacin y estn
reduciendo
sustancialmente la vida del sello. Se recomienda cambiar el
aceite tipo
turbina y Glicolub a Royal purple 22 por ser un lubricante
compatible con
una gran cantidad de fluidos, tener un rango mayor de operacin
(T, P),
evita el Blistering (Ampollamiento) y flasheo (Vaporizacin en
las caras
del sello), tiene mayor durabilidad que los lubricantes
convencionales y
tener mejores propiedades refrigerantes que otros.
9 Para las unidades 1300 y 1600 se recomienda construir un
sistema cerrado de recoleccin de HC para todos los venteos y
drenajes de planes 52 y 76
que sea independiente al que actualmente se esta usando (cabezal
de
varsol) porque esta alterando las propiedades de el fluido que
se recolecta
en este hacindolo difcil de recuperar.
-
28
9 Se recomienda revisar la hidrulica al cabezal de lnea a tea
debido a posibles problemas de circulacin, estos problemas estn
relacionados con
dimetros de tubera incorrecta, taponamientos, vlvulas en mal
estado,
etc. La deficiente circulacin en esta lnea puede contaminar
los
reservorios de los planes 52 o los venteos de los planes 76.
Este trabajo
debe hacerse paralelamente con la construccin del sistema de
recoleccin
de HC de los sellos mecnicos para asegurar un correcto
funcionamiento
al final de todos los trabajos.
9 Corregir el drenaje de los planes de sellado 76 para que
salgan de la parte baja del sello mecnico. En ninguna bomba se
encontr drenaje del plan
de sellado lo que produce posible cristalizacin, coquizacin
o
polimerizacin del condensado en las caras del sello. Se anexo
documento
con la recomendacin para realizar esta conexin (Anexo D del
Anexo A),
tambin se recomienda incluir en las rondas de la planta
Aromticos
realizar el drenaje de los planes 76 para evitar que se
contamine el sello
mecnico con condensado.
9 Realizar la limpieza de los filtros en Y en los planes con
enfriamiento (Planes 21, 23,52) para facilitar la circulacin de
agua y aumentar la
transferencia de calor en el intercambiador.
9 Se debe mejorar el sistema de llenado en todos los reservorios
debido al alto peligro al que se exponen los operarios por emisin
de vapores y por
tener una viva abierta con el cabezal a tea. El actual sistema
de llenado
consiste en un tapn removible en el orifico de llenado que se
retira para
realizar la operacin pos gravedad, la norma API 682 3ed. exige
una
vlvula cheque y una vlvula de compuerta para sellar el
reservorio y
-
29
eliminar fugas, adems recomienda el llenado con un sistema que
no
exponga al operador a posibles contactos con lquidos o vapores
del
reservorio se recomienda el uso de una bomba manual. Se
anexa
propuesta para realizar el montaje del sistema de llenado del
reservorio
(Anexo E del Anexo A) y la ficha tcnica de dos propuestas de
bomba
manual fabricada por John Crane que es aplicable para este caso
y cumple
con las especificaciones exigidas como capacidad, presin,
portabilidad,
etc. (Anexo F del Anexo A).
9 Se recomienda entrenar al personal de operaciones de la planta
Aromticos en el manejo de planes de sellado por parte de alguno de
los
fabricantes de estos sistemas para asegurar las mejores
condiciones de
funcionamiento del sello mecnico. En algunas ocasiones se
encontr el
sello trabajando fuera del rango operativo o tambin se
encontraron
vlvulas cerradas de refrigeracin de los sellos, etc. Por esta
razn es
necesario que los operadores de esta planta conozcan el
funcionamiento y
mantenimiento de estos sistemas de sellado.
9 Se agrega documento (Anexo H del Anexo A) que contiene la
informacin acerca de la razn por la que se realizo cada una de
recomendaciones en
los planes de sellado respaldado por la norma API 682 3ed. y
los
fabricantes de los sistemas auxiliares de sellado como John
Crane y
Flowserve.
9 Tambin se incluye Matriz de resultados de auditoria a planes
de sellado (Anexo I del Anexo A) y las listas de chequeo utilizadas
para realizar el
estudio (Anexo J del Anexo A).
-
30
9 Se anexa tabla 4 Norma API 682 3ed. que contiene informacin
acerca de los mnimos requerimiento para materiales, vlvulas,
uniones, y tubera
en planes de sellado (Anexo K del Anexo A).
9 Se anexa archivo con informacin acerca de las condiciones de
operacin de los equipos de bombeo de la planta Aromticos (Anexo L
del Anexo A)
y documento con la categorizacin de los fluidos de proceso de la
planta
Aromticos segn Norma API 682 3ed. y rombo de seguridad (Anexo
M
del Anexo A).
2.1.1 ACCIONES CORRECTIVAS A REALIZAR EN EQUIPOS PLANTA
AROMTICOS
No. PIM-Z2-16487 EQUIPO: AROMATICOS/U1300 No. COMPONENTE
MDD X
SERVICIO: Prefaccionamiento, Unifining, Platforming.
PPY X
OT No : DIRIGIDO A : PLP POSTERIOR CON COPIA: VALORACIN RAM=
M
FRP: REVISIN No: 3
Diagnostico:
(CONDICIN DEL COMPONENTE ACTUAL, MODO DE FALLA,
POSIBLES CAUSAS):
El presente informe indica las recomendaciones de mantenimiento
da a da,
de parada de planta, las ingenieras los controles de cambio para
antes y
durante la parada de octubre 2007 en Planta Aromticos. Tambin
incluye la
recomendacin de cambio de plan de sellado en el caso de ser
necesario.
-
31
Aplica a los planes de sellado de los equipos de bombeo de la
planta
Aromticos, unidad 1300.
VALORACION RAM
Personas: M; Econmica: M; Ambiental: M; Imagen de la empresa:
L
Acciones recomendadas:
(MAGNITUD, MATERIALES, PLANOS DE REFERENCIA Y
LOCALIZACIN DEL TRABAJO):
Este informe evala la conveniencia del plan de sellado
seleccionado para
cada equipo, tambin las inconformidades en el montaje de los
planes de
sellado de cada equipo de bombeo. A continuacin se describen los
trabajos
generales y posteriormente se muestran los trabajos especficos
de todo el
corredor 1300 y la recomendacin de cambio de plan de sellado si
es
necesaria.
2.2.1.1 EQUIPOS 1300 PLANTA AROMATICOS
PREFACCIONAMIENTO, UNIFINING, PLATFORMING
TRABAJOS A REALIZAR EN SISTEMAS AUXILIARES DE SELLADO
2007
EQUIPOS 1300
Recomendaciones generales
Realizar limpieza a todas las lneas de enfriamiento de planes
21-23-52 por
acumulacin de lodos.
Instalar filtro en Y para todas las lneas de refrigeracin de
los
intercambiadores de los planes de sellado 21 y 23 de los
reservorios de los
planes 52 y las lneas de flushing del plan 32.
-
32
Construir un sistema cerrado de recoleccin de HC para todos los
venteos y
drenajes de planes 52 y 76 para la unidad 1300, el nivel del
sistema de
recoleccin debe estar por debajo del cabezal colector.
Instalar una vlvula cheque tipo lengeta y una vlvula de cierre
en todos los
orificios de llenado de los reservorios de los planes de sellado
52. Diagrama 5.
Corregir la conexin al cabezal de lnea a Tea para que sea tipo
cuello de
ganso para todos los planes 52 y 76 de la unidad 1300, que sea
independiente
para cada equipo conforme lo muestra el diagrama 5 y 1.
Adicionalmente, el
nivel del cabezal colector como mnimo a la misma altura del
sitio de
disposicin segura de las emisiones.
Operaciones
Incluir en ronda drenar planes API 76.
Limpieza de los filtros en Y de las lneas de enfriamiento.
Recomendaciones especficas
SP1301A /B, 1302A/B: Planes auxiliares de sellado 11-76, fluido
Nafta -
gasolina
Acciones correctivas a plan de sellado actualmente instalado
MDD:
N/A
MPP:
Instalar una vlvula cheque en la lnea de conexin a Tea para el
plan 76 de la
bomba segn diagrama 1.
Ingenieras-controles de cambio
-
33
Conectar el venteo del plan 76 al cabezal a Tea independiente al
de otros
equipos
Instalar el drenaje del condensado de la lnea de venteo plan 76
a un lugar
seguro, en tubera mnimo de con su respectiva vlvula de cierre
saliendo
de la cmara de sello. Diagrama 1
Plan de sellado recomendado
Lo recomendado seria usar un plan de sellado 11-52 pero como el
sello de la
bomba es acampanado entonces es mejor mantener el plan 11-76
para no
intervenir la bomba. Las condiciones de operacin en el sello son
las
adecuadas (T=100F) y el fluido es peligroso.
SP1303A/B: Planes auxiliares de sellado 21-76, fluido Nafta
-gasolina Acciones correctivas a plan de sellado actualmente
instalado
MDD
Instalar el drenaje lado carcaza con su respectiva vlvula de
cierre en el
intercambiador del plan 21.
Instalar facilidad para un TI a la entrada de la brida del sello
en el plan 21 de
acuerdo al diagrama 2.
Instalar una RO mnimo de 1/8 estndar bridada en la lnea de
flushing
para plan 21 si el diferencial de presin entre la descarga y la
cmara del sello
es mayor a 50PSI. Diagrama 10.
MPP
Instalar una vlvula cheque en la lnea de conexin a Tea para el
plan 76 de la
bomba segn diagrama 1.
Ingenieras-controles de cambio
-
34
Conectar el venteo del plan 76 al cabezal a Tea independiente al
de otros
equipos. Instalar el drenaje del condensado de la lnea de venteo
plan 76 a un
lugar seguro, en tubera mnimo de con su respectiva vlvula de
cierre
saliendo de la cmara de sello. Diagrama 1
Plan de sellado recomendado
Se recomienda dejar este plan de sellado debido a que el fluido
de proceso se
encuentra a una temperatura alta (267F) y puede afectar el
rendimiento del
sello adems el fluido es peligroso.
SP1304C/D: Planes auxiliares de sellado 23-52, fluido Nafta
-gasolina
Acciones correctivas a plan de sellado actualmente instalado
MDD
Instalar tubing con radios de curvatura mayores a 90 en plan
23.
Instalar tubing con radios de curvatura mayores a 90 en plan
52
Instalar la facilidad para un TI a la salida del intercambiador
y antes de la
brida del sello del plan 23 de acuerdo al diagrama 4.
Destapar lnea de enfriamiento al intercambiador del plan 23.
Conectar switch de bajo y alto nivel al DCS para plan 52.
Llevar drenaje en el enfriador plan 23 para el lado carcaza
(agua) de acuerdo
al diagrama 3.
MPP
N/A
Ingenieras-controles de cambio
Instalar vlvulas para venteo y drenaje del plan 23, llevar con
tubera a un
lugar seguro de acuerdo al diagrama 3.
-
35
Llevar drenaje del reservorio a un sitio seguro desde el
reservorio con su
respectiva vlvula de corte en tubera mnimo de para plan 52.
Diagrama
9.
Plan de sellado recomendado
Se recomienda dejar este plan de sellado debido a que el fluido
de proceso se
encuentra a una temperatura (395F) mayor a 350F y el plan 21 no
aplica,
ademas esta a una temperatura por encima de la de vaporizacin
(374F) y
puede afectar el rendimiento del sello (blistering) adems es
peligroso el
fluido.
SP1305A/B: Planes auxiliares de sellado 11-52, fluido Nafta
gasolina.
Acciones correctivas a plan de sellado actualmente instalado
MDD
Instalar tubing con radios de curvatura mayores a 90 en plan
52
Conectar switch de bajo nivel en plan 52 al DCS
MPP
N/A
Ingenieras-controles de cambio
Llevar drenaje del reservorio a un sitio seguro desde el
reservorio con su
respectiva vlvula de corte en tubera mnimo de para plan 52.
Diagrama
5.
Plan de sellado recomendado
Se recomienda mantener este plan de sellado debido a que la
temperatura en
el sello es la adecuada (165F) adems el fluido de proceso es
peligroso.
-
36
2.1.2 CRITERIOS DE SELECCIN DE FLUIDOS DE BARRERA
Un fluido que se desee emplear en esta clase de servicio debe
cumplir con
una serie de propiedades crticas, tales como:
Viscosidad. El fluido debe ser lo suficientemente grueso como
para asegurar
una pelcula lubricante en las caras del sello pero no a tal
punto que impida
su fluidez y capacidad de penetrar la superficie rotatoria para
controlar el
fenmeno de blistering en la cara de carbn.
Transferencia de calor. El fluido debe remover el calor generado
en las caras
del sello de una manera eficiente y rpida. Las propiedades
relacionadas con
esta funcin son la conductividad trmica y el calor especfico: a
mayor
temperatura de proceso, mayor debe ser su valor.
Seguridad. En primera instancia el fluido no puede estar
catalogado como
VOC (Compuesto orgnico voltil) o VHAP (Contaminantes del aire
voltiles
y peligrosos). Por otra parte, ningn fluido inflamable puede
ser
seleccionado. Generalmente estos fluidos trabajan a una presin
cercana a la
atmosfrica y a una temperatura que puede alcanzar a la propia
del fluido de
proceso, por tal razn el punto de ebullicin atmosfrico debe
estar al menos
50F por encima de la temperatura de proceso y el punto de
inflamacin al
menos 20F.
Compatibilidad con la metalurgia, elastmeros y dems materiales
del sello.
El empleo de aceites exige especial atencin ya que pueden
reaccionar
qumicamente con los elementos elastomeritos llevando a
potenciales fallas
de los sellos secundarios e incluso, de forma indirecta, del
primario.
Compatibilidad con el fluido de proceso. La formacin de gases,
partculas,
lquidos viscosos o vapores a raz de cualquier reaccin qumica
puede
afectar el flujo o generar fuga o falla del sello. Por otra
parte se debe tener en
-
37
cuenta que el fluido de barrera puede contaminar ligeramente la
corriente del
producto, por lo tanto el fluido a seleccionar no puede alterar
las
caractersticas del producto bombeado.
Espuma. En los planes presurizados se puede presentar la
formacin de
espuma en el fluido de barrera, situacin que causa la perdida de
lubricacin,
transferencia de calor y circulacin.
Resistencia a la oxidacin. La oxidacin del fluido puede generar
la
formacin de cidos, productos carbonizados que se pueden
depositar en las
caras del sello (coking), cambios de viscosidad y perdida de
propiedades de
transferencia de calor.
De acuerdo a estos criterios, a continuacin se muestran las
principales
ventajas o desventajas de sustancias que tpicamente se han
empleado como
fluidos de barrera:
Soluciones de glicol y agua
Agua. Es un buen fluido de barrera. Sin embargo su viscosidad a
100C es
baja, valor que tambin representa su punto de ebullicin
atmosfrico.
Adems el agua puede congelar fcilmente dependiendo de las
condiciones
de trabajo o ambientales.
Glicol etileno / agua. La mezcla 50-50 es una buena solucin para
arreglos de
sellos tandem (como en el plan 52). Sin embargo se cataloga como
producto
VHAP.
Glicol Propileno / agua. La mezcla 50-50 ha sido recomendada
como fluido
de barrera para muchos servicios.
-
38
Alcoholes
Se debe tener en cuenta que en general los alcoholes tienen alta
rata de
evaporacin, en los planes 52 se requiere de continua reposicin
de nivel a
causa de este fenmeno.
Metanol. A pesar que se ha empleado con frecuencia, este fluido
es
considerado VHAP, adems de presentar una viscosidad baja y bajo
punto de
ebullicin. No es un buen lubricante para las caras del
sello.
Propanol. Recomendado para aplicaciones de baja temperatura.
Keroseno y Diesel
Brindan una buena lubricacin en un rango amplio de temperaturas,
sin
embargo se consideran VOC especialmente a alta temperatura.
Aceites lubricantes e hidrulicos minerales
Aunque los aceites tipo turbina han sido usados ampliamente en
el pasado, la
experiencia ha mostrado que los aditivos antioxidantes y
antidesgaste tienden
a adherirse a las caras del sello propiciando su falla. Tambin
se ha
comprobado que las viscosidades mas bajas han mostrado mayor
rendimiento, especialmente por debajo de 32 cSt @ 40C. Con los
aceites
minerales se han observado los fenmenos de blistering en la cara
del
componente rotatorio del sello. La menor viscosidad de los
aceites sintticos
hace que sea preferible su eleccin.
Aceites lubricantes e hidrulicos sintticos
Royal Purple 22. Desarrollado especficamente para la aplicacin
de fluido de
barrera. Se ha mostrado efectivo en pruebas de laboratorio y
campo (se anexa
ficha tcnica).
-
39
Mobil Synthurion 6. Desarrollado especficamente para la
aplicacin de fluido
de barrera. Cumple con los requerimientos anteriormente
mencionados. Sin
embargo su composicin PAO no lo ubica como el mejor en
rendimiento,
especialmente en la caracterstica de lubricidadi. (se anexa
ficha tcnica).
Fluidos de transferencia de calor
Son factibles de usar como fluido de barrera aquellos que
brinden suficiente
lubricidad en un rango amplio de temperaturas y presiones.
Pueden ser de
origen mineral o sinttico, como el Dowtherm HT o el Therminol 66
(se
anexan fichas tcnicas).
Tabla 5. Caracteristicas fisicoquimicas de los fluidos barrera
y
amortiguantes
Fluido Viscosidad
(cSt @ 104F)
Punto de fluidez (F)
Punto de inflamacin
(F))
Calor especifico (Btu/lbF @60F)
Conductividad Trmica
(Btu/hr ftF @60F)
Rango de temperatura de operacin bomba (F)
Glicol etileno/agua
2.5 -30 225 0.78 0.22 -20/165 Glicol propileno/agua
2.6 -28 222 0.79 0.21 -20/170 Agua 0.68 32 212 1 0.34 40/160
N-Propil alcohol
1.5 -195 207 0.53 0.09 -191/157 K1 Keroseno 1 -20 300 0.46 0.086
-10/250 K2 Keroseno 1.4 -30 350 0.46 0.086 -20/270 D1 Diesel 1.4
-30 350 0.46 0.086 -30/300 D2 Diesel 2.7 -75 360 0.46 0.086 10/180
Aceite mineral 1
13.9 -75 219 -0.5 -0.08 -20/169 Aceite mineral 2
9.5 10 335 -0.5 -0.08 20/285 Aceite mineral 3
9.5 -58 >300 -0.5 -0.08 20/275 Aceite sint. 3 7 -80 700 0.555
0.089 -25/430 Aceite sint. 4 22 -80 700 0.569 0.085 25/440 Aceite
sint. 6 (tipo Diester)
37 -58 493 0.528 0.079 62/440 Fluidos transferencia de calor
29 25 650 0.35 0.071 55/600
Fuente: Technical Report Buffer and Barrier Fluids. John
Crane
-
40
2.1.3. RECOMENDACIN PARA SISTEMA DE LLENADO DE RESERVORIOS DE
PLAN DE SELLADO 52 EN PLANTA AROMTICOS. Ante el constante riesgo al
que se exponen los operarios de la planta
Aromticos al llenar los reservorios de los planes de sellado 52
debido a que
los orificios de llenado no tienen ningn tipo de vlvula que los
proteja de los
gases y lquidos txicos o corrosivos, a continuacin se recomienda
una
solucin que evitara que el personal de esta planta queden
expuesto a estos
por una posible sobrepresin en la lnea del cabezal a Tea ya que
estos
contenedores estn en contacto directo con este cabezal y se
impedirn
incendios potenciales por las fugas de vapores. El sistema de
llenado actual
consiste en quitar el tapn de los reservorios y por gravedad
llenarlo, a
continuacin se muestra el sistema:
Figura 23. Esquema recomendacin plan 52
Fuente: Informe programa estandarizacin para planes de sellado
en equipos de bombeo planta aromticos, William Lpez, Jess David
Cubillos. En la siguiente imagen se ilustra la propuesta para el
llenado de los
reservorios:
Tapn de cierre en orificio de llenado de
-
41
Figura 24. Propuesta para el llenado de los reservorios
Fuente: Informe programa estandarizacin para planes de sellado
en equipos de bombeo planta aromticos, William Lpez, Jess David
Cubillos.
Se recomienda usar una vlvula de compuerta de 3/4 NPT, clase 800
y una
vlvula cheque tipo lengeta , para mayor informacin acerca de
materiales, tipo de vlvulas y uniones, consultar la tabla 4 de
la norma API
682 3ed. (Anexo k del Anexo A). Para el bombeo del liquido
amortiguante al
reservorio se aconseja usar una bomba manual como la que se
muestra en el
Anexo F fabricada por John Crane.
Sistema de llenado reservorio
Conexin a bomba manual
-
42
2.1.4 CONEXIN DE TUBERA A TEA Y DRENAJES CONEXIN DE
INSTRUMENTACIN SISTEMAS DE ALARMA Objeto
El objeto de esta ingeniera conceptual es definir los
requerimientos mnimos
y parmetros tcnicos a considerar en la conexin de los sistemas
de tubera a
los cabezales de tea y drenajes, adems de la conexin de la
instrumentacin
de los sistemas de alarma en los planes de sellado de los
equipos de bombeo
de la refinera.
Alcance
El alcance de la ingeniera conceptual para la conexin de la
tubera auxiliar y
la instrumentacin es:
Definicin de requerimientos para la estandarizacin, fabricacin y
montaje
de las facilidades para venteo y dreno, e instalacin y conexin
de los
sistemas de alarma de los planes de sellado en los equipos de
bombeo que
apliquen en la refinera.
Justificacin
La estandarizacin de las conexiones de tubera auxiliar y de los
sistemas de
alarma se hace necesaria por:
Brindar seguridad en la operacin de los planes de sellado para
control de
fugas de fluidos peligrosos, a travs de la implementacin de los
sistemas de
alarma y la evacuacin de lquidos, vapores y gases residuales a
sitios
seguros.
Unificacin de criterios en diseo, uso de materiales, fabricacin,
montaje y
operacin de sistemas auxiliares de planes de sellado para
cumplir con los
-
43
requerimientos de la norma API682 3ed, adems de garantizar
la
implementacin de estos con criterio tcnico y funcional.
Puesta en operacin del gran porcentaje de equipos que cuenta con
los
accesorios e instrumentos requeridos pero actualmente fuera de
servicio por
falta de conexin y configuracin.
Valoracion RAM
Personas
Una o ms fatalidades. Valoracin 5C = H.
Economa
Prdidas potenciales importantes por personal afectado, dao de la
capacidad
instalada, parada de produccin no programada y recuperacin de
equipos y
productos involucrados. Valoracin 4C = M.
Ambiente
Localizado. Valoracin 3C= M.
Imagen
Internacional. Valoracin 5C = H.
Valoracin RAM: H
Beneficios o Ahorro
Garantizar la operacin segura de equipos de bombeo que manejan
fluidos
peligrosos, disminuyendo el nivel de riesgo al que se expone el
personal
involucrado en el proceso, la operacin de las plantas y
colocando operativa
la capacidad instalada de los planes.
-
44
Descripcin del sistema actual
De acuerdo a las auditorias y diferentes visitas a campo, se
puede verificar
que mas del 95% de los planes de sellado para manejo de fluidos
peligrosos
no ofrecen las suficientes condiciones seguras de operacin para
las cuales
fueron diseados. Prcticamente los venteos de los reservorios no
estn
actualmente comunicados a los cabezales de Tea, sino a la
atmsfera o los
drenajes. La instrumentacin de los sistemas de alarma que cubren
los
switches de nivel y presin se encuentran instalados ms no
conectados y por
lo tanto inoperantes.
Descripcin del sistema propuesto
Ver requerimientos en seccin de alcance general.
Alcance general
Alcance de proceso
Requerimientos de tubera para conexin a Tea (planes 52 y
53A):
-El sistema debe tener la suficiente flexibilidad y
accesibilidad para permitir
tareas de operacin, limpieza y mantenimiento.
-La lnea deber tener en general recorridos cortos, con el mnimo
de
accesorios y curvas, permitiendo de forma excepcional la
desviacin para la
instalacin del drenaje. (ver seccin 9.1, figura 1, punto 5 de la
norma API 682
3ed ).
Requerimientos de tubera para conexin de enfriamiento y drenaje
(planes
21, 23, 52 y 53A):
-El sistema debe tener la suficiente flexibilidad y
accesibilidad para permitir
tareas de operacin, limpieza y mantenimiento.
-
45
-La lnea deber tener en general recorridos cortos, con el mnimo
de
accesorios y curvas.
Alcance Elctrico
No aplica
Alcance Esttico
Requerimientos de tubera para conexin a Tea (planes 52 y
53A):
-La tubera ser sin costura en schedule 80. Materiales aceptados
son: ASTM
A53 grado B, ASTM A106 grado B, ATSM A524 o API especificacin
5L,
grado A o B. Deber tener la pintura adecuada para protegerla del
deterioro y
cumplir con el cdigo de colores de la empresa.
-La lnea tendr un tamao de , la conexin al reservorio es de
rosca
NPT.
-Las diferentes uniones debern ser soldadas tipo socket
weld.
-Los accesorios deben ser forjados clase 3000
-En la descarga del reservorio se instalar una platina de
orificio de 1/8
(estndar para plan 52).
-Las vlvulas de cierre y dreno deber ser tipo compuerta, en
acero clase 800.
-La lnea debe tener vlvula cheque.
-Debe poseer la soportera y proteccin necesaria para evitar dao
por
vibracin, operacin o mantenimiento.
-La conexin al cabezal de tea ser superior, tipo cuello de
ganso.
-
46
Requerimientos de tubera para conexin de enfriamiento y drenaje
(planes
21, 23, 52 y 53A):
-La tubera para el fluido de proceso ser sin costura en schedule
80.
Materiales aceptados son: ASTM A53 grado B, ASTM A106 grado B,
ATSM
A524 o API especificacin 5L, grado A o B . La tubera para el
agua de
enfriamiento ser en hierro galvanizado ASTM A153. debern tener
la
pintura adecuada para protegerlas del deterioro y cumplir con el
cdigo de
colores de la empresa.
-La lnea de dreno del fluido de barrera tendr un tamao de 3/4,
la
conexin al reservorio es de rosca 3/4 NPT.
-La lnea del fluido de enfriamiento tendr un tamao de 1/2, la
conexin a
los reservorios e intercambiadores es de rosca 1/2 NPT.
-Las uniones en las lnea de dreno del fluido de barrera de los
reservorios
debern ser soldadas tipo socket weld.
-Las uniones en la lnea del fluido de enfriamiento de los
reservorios e
intercambiadores sern roscadas.
-Los accesorios de la lnea de dreno del fluido de barrera deben
ser forjados
clase 3000.
-Los accesorios de la lnea del fluido de enfriamiento deben ser
acero
galvanizado clase 150.
-La vlvula de dreno del fluido de barrera debe ser tipo
compuerta, en acero
clase 800.
-Las vlvulas de la lnea de enfriamiento deben ser tipo
compuerta, en bronce
clase 200.
-Debe poseer la soportera y proteccin necesaria para evitar dao
por
vibracin, operacin o mantenimiento.
-
47
Alcance de instrumentacin y control
Requerimientos para la conexin de la instrumentacin
-La instrumentacin y los controles deben ser diseados para
instalacin al
aire libre y deben tener proteccin IP56 segn IEC60529 o tipo 4
segn
NEMA250.
-Las seales de presin y nivel deben ser de tipo contacto
provistas por
interruptores, las cuales sern llevadas al sistema de control
existente en la
planta.
-Para el interruptor de nivel se debe considerar la entrada de
mximo
120VAC y la salida de hasta 5 Amperios.
-Para el interruptor de presin, la seal de entrada debe ser
5-30psi. En ambas
variables, presin y nivel, se debe considerar la marca Magnetrol
(modelo
910-P1AH-001 y QJ 120-15190, respectivamente); debern ser, a
prueba de
explosin.
-Para el conexionado se debe determinar la existencia de spare
de cable y
tarjetas de I/O en el sistema de control, para la nueva
instrumentacin y se
harn las siguientes actividades:
-Suministrar e instalar cable par sencillo de 2x16
(drain+shield), para la
conexin entre el instrumento y la caja de interconexin en
campo.
-Identificar par disponible del multipar y timbrar, desde la
caja de
interconexin, hasta el cuarto de control gabinete concentrador
de seales
en cuarto satlite, de existir ste.
-De no existir spare de cables e infraestructura en el sistema
de control, las
siguientes actividades deben ser realizadas:
-Suministrar e instalar cable par sencillo, como el especificado
anteriormente.
-
48
-Suministrar en instalar bandeja portacable para ser instalado
desde el
instrumento a la caja de interconexin.
-Suministrar e instalar multipar 2x16x12 (drain+shield).
-Suministrar e instalar la(s) tarjetas de I/O del sistema de
control, para el
conexionado de las nuevas seales.
-De igual manera se deber contemplar la realizacin de las
siguientes
actividades:
-Identificar los nuevos equipos con sus respectivos tags, de
acuerdo al
consecutivo de la planta, con placa en aluminio y tag en bajo
relieve de color
negro.
-Conexionar, peinar, identificar tanto en la caja de
interconexin, como en
el marshalling y gabinete del sistema de control.
-Configurar en la base de datos de control, historiador, etc.,
del sistema de
control existente en la planta.
-De ser necesario se modificaran los grficos de proceso que
apliquen, en el
sistema de control.
-El principio de funcionamiento de los instrumentos estar
especificado en los
correspondientes data sheets que suministre el proveedor en
formato ISA
S20.
Alcance civil
No aplica
Alcance de equipo Rotativo
No aplica
Requerimientos de Servicios Industriales, qumicos y
lubricantes
Dependiendo de las condiciones de proceso de cada sistema en
particular, se
har necesario el uso de agua de enfriamiento para los
intercambiadores
-
49
(planes 21 y 23) y reservorios (planes 52 y 53A). Para los
planes de sellado 52
y 53A se requiere el empleo del fluido de barrera para los
reservorios.
Plan de transferencia tecnolgica y aseguramiento del
conocimiento
No aplica
Plan general de ejecucin y estrategia de contratacin
sugerida
Etapa 1: Elaboracin de la ingeniera bsica de este proyecto con
personal de
Ecopetrol o a travs de una empresa de ingeniera con experiencia
en la
instalacin y puesta en marcha de estos equipos.
Etapa 2: La estrategia de contratacin recomendada para este
proyecto es
realizar un solo contrato con el siguiente alcance:
-La ingeniera detallada de acuerdo al alcance definido por esta
ingeniera
conceptual y por la ingeniera bsica del proyecto.
-El suministro, montaje, instalacin, construccin de las
facilidades de campo
y equipos requeridos por cada una de las especialidades que
intervienen en el
proyecto, para los equipos y sistemas definidos en el alcance de
la ingeniera
conceptual, bsica y detallada.
-Puesta en marcha, seguimiento y validacin de los equipos y
sistemas.
ANALISIS DE RIESGOS
No aplica
PRESUPUESTO (+/-30%).
No aplica
-
50
2.1.5 CONDICIONES DE OPERACIN PLANTA AROMTICOS
Tabla 6. Condiciones de operacin planta Aromticos
Condiciones de operacin planta Aromticos (Hoja 1)
TAG Fluido de proceso T suc (F) T des(F) P suc (Psig)
P des(psig) Observaciones
CATEGORIZACION API 682 3ed.
SP1301A NAFTA - GASOLINA 97 107 10 120 EN PLANTA 2
SP1301B NAFTA - GASOLINA NO TRABAJA 2 SP1302A NAFTA - GASOLINA
103 104 25 110 EN PLANTA 2
SP1302B NAFTA - GASOLINA NO TRABAJA 2
SP1303A NAFTA - GASOLINA NO TRABAJA 2 SP1303B NAFTA - GASOLINA
267 264 29 110 EN PLANTA 2
SP1304C NAFTA - GASOLINA 395 376 30 140 EN PLANTA 2
SP1304D NAFTA - GASOLINA NO TRABAJA 2 SP1305A NAFTA - GASOLINA
NO TRABAJA 2
SP1305B NAFTA - GASOLINA 165 161 30 130 EN PLANTA 2 SP1306
VARSOL 103 104 6 75 EN PLANTA 3
SP1308C NAFTA - GASOLINA NO TRABAJA 2 SP1308D NAFTA - GASOLINA
160 156 248 450 EN PLANTA 2 SP1309A NAFTA - GASOLINA 330 325 90
75-100 EN PLANTA 2 SP1309B NAFTA - GASOLINA NO TRABAJA 2
SP1310A NAFTA -
GASOLINA TRATADA PESADA
NO TRABAJA 2
SP1310B NAFTA - GASOLINA 106 108 80 200 EN PLANTA 2 SP1311C
NAFTA - GASOLINA 260 261 85 475 EN PLANTA 2 SP1311D NAFTA -
GASOLINA NO TRABAJA 2 SP1312C NAFTA - GASOLINA NO TRABAJA 2 SP1312D
NAFTA - GASOLINA 365 353 150 >600 EN PLANTA 2 SP1313C PROPANO NO
TRABAJA 2 SP1313D PROPANO 93 97 140 400 EN PLANTA 2 SP1317C NAFTA -
GASOLINA NO ENCONTRADA 2 SP1317D NAFTA - GASOLINA NO ENCONTRADA
2
-
51
SP1320A VARSOL NO TRABAJA 3 SP1320B VARSOL NO TRABAJA 3 SP1401A
Nafta platformada 103 104 10 135 EN PLANTA 2 SP1402A RAFINATO NO
TRABAJA 2 SP1402B RAFINATO 98 100 120 EN PLANTA 2
SP1403A Solvente
sulfolane, rico en aromticos
292 286 60 EN PLANTA 3
SP1403B Solvente
sulfolane, rico en aromticos
NO TRABAJA 3
SP1404A agua
desmineralizada o condensado
113 116 5 55 EN PLANTA NO
SP1404B agua
desmineralizada o condensado
NO TRABAJA NO
SP1405A Rafinato 115 114 0 225 EN PLANTA 2 SP1405B Rafinato NO
EN PLANTA 2 SP1406A AGUA NO TRABAJA NO
SP1407A SOLVENTE (SULFOLANE) NO TRABAJA 3
SP1407B SOLVENTE (SULFOLANE) 315 305 175 EN PLANTA 3 SP1409A
Extracto aromtico 93 91 EN PLANTA 2 SP1409B Extracto aromtico 30 NO
TRABAJA 2
SP1411 Ortoxileno de proceso NO TRABAJA 2
SP1412 Mezcla de aromticos NO ENCONTRADA 2
SP1413A Solvente regenerado NO EN PLANTA 3
SP1413B Solvente regenerado NO EN PLANTA 3 SP1501A Extracto
aromtico NO TRABAJA 2 SP1501B Extracto aromtico 97 99 250 EN PLANTA
2
SP1502A AROMATICOS MEZCLADOS 270 260 EN PLANTA 2
SP1502B AROMATICOS MEZCLADOS NO TRABAJA 2
SP1503A HIDROCARBUR
O MAS BENCENO
160 160 50 75 EN PLANTA 2
SP1503B HIDROCARBUR
O MAS BENCENO
NO TRABAJA 2
SP1504A REFLUJO BENCENO 104 104 7 60 EN PLANTA 2 SP1504B BENCENO
NO TRABAJA 2 SP1505A XILENO NO TRABAJA 2 SP1505B XILENO 274 278 100
EN PLANTA 2
-
52
SP1506A REFLUJO TOLUENO 115 114 6 100 EN PLANTA 2 SP1506B
REFLUJO TOLUENO NO TRABAJA 2 SP1507A ORTOXILENO+C9 NO TRABAJA 2
SP1507B ORTOXILENO+C9 325 321 20 90 EN PLANTA 2 SP1508A XILENO NO
TRABAJA 2 SP1508B XILENO 144 146 7 95 EN PLANTA 2 SP1509A CUMENOS
322 313 100 100 EN PLANTA 2 SP1509B CUMENOS NO TRABAJA 2
SP1510A REFLUJO ORTOXILENO 195 191 6 75 EN PLANTA 2
SP1510B REFLUJO ORTOXILENO NO TRABAJA 2 SP1511A BENCENO NO
TRABAJA 2 SP1511B TOLUENO 90 91 EN PLANTA 2 SP1512 ORTOXILENO+C9 NO
TRABAJA 2 SP1513 Xilenos 299 290
-
53
1401 Sistema de
bombeo carga de la
T1401
NO TRABAJA
1406B agua-solvente 218 220 70 EN PLANTA 2
Fuente: Informe programa estandarizacin para planes de sellado
en equipos de bombeo planta aromticos, William Lpez, Jess David
Cubillos.
-
54
2.1.6 CALCULO DE POTENCIA MNIMA REQUERIDA POR UN ENFRIADOR EN
PLANES DE SELLADO. Para calcular la mnima potencia de un enfriador
se debe tener en cuenta el fluido a enfriar, el fluido que enfriara
(Agua), y el caudal de cada uno de los fluidos usados. Se
recomienda seguir el siguiente procedimiento:
KW
mKg
FF
s
T
Q
WE
fgTTQCE
in
agua
salinaguaagua
7.121sJ121723.661E
CKg.J4083.3C
1000
200T650T
m 060.00018927 3GPMQ
0.5f0.7g
ro.hidrocarbu del GPM 3 de caudalun con F200 a F650
derohidrocarbuun refrigerar para necesario toenfriamien de agua de
caudal elcalcular quiere Se Ejemplo
aladimension valor agua,ser no de caso elen especificocalor del
valor elcorregir para sirveespecificocalor de correccion deFactor
f
aladimension valor agua,ser no decaso elen liquido del densidad
lacorregir para sirvefluido del especifica gravedadg
F o Cenfriador del salida de aTemperaturTF o Cenfriador al
entrada de aTemperatur
sm enfriado liquido del Caudal
mKg1000agua del Densidad
CKg.J4083.3agua del especificoCalor C
sJenfriado liquido elpor perdida Energia
.)..(..
agua
3agua
sal
in
3
sal
3
3
agua
==
=
===
====
=
==
=====
==
==
====
-
55
FCQfgET
fg
KW
aguaagua
agua
5.94....
sm10.000315455GPM de caudalun supusimos toenfriamien de agua el
Para
mKg1000agua del Densidad
CKg.J4083.3agua del especificoCalor C
agua calculandoestar por ;1agua calculandoestar por ;1
7.121sJ121723.661E
:yanterior ecuacion la Despejamosagua
el absorve que misma la comoaproximar puede se rohidrocarbu
elpor perdida energia La
:ntoprocedimie siguiente el recomienda se toenfriamien de agua
del ra temperatude aumento elcalcular Para
3
3
agua
==
=
==
====
==
Se recomienda que el mnimo diferencial de temperatura del fluido
de
proceso que pasa por el intercambiador sea 50 F y se cumple el
requisito,
tambin se recomienda que el mximo diferencial de temperatura del
agua de
enfriamiento sea 300 F y tambin se cumple. Por eso se toma este
clculo
como correcto.
El intercambiador se recomienda de 150 KW para asegurarnos que
refrigere
lo suficiente.
-
56
2.1.7 INFORMACIN DE MONTAJE PLANES DE SELLADO
Para muestra de estas memorias se me mostrara el trabajo
realizado para uno
de los planes como ejemplo de lo que se realizo en el informe
(anexo) con
cada uno de los planes que comprende las unidades de bombeo de
la planta
de aromticos.
A continuacin se anexan las listas de chequeo utilizadas para
realizar la
auditoria.
Figura 25. Plan 11(Flushing)
Fuente: ANSI/API Standard 682 Third Edition
Tabla 7. Lista de chequeo para Plan 11
Bomba ref. -
tem Descripcin SI NO Observaciones1 Tubera plan mnimo de 2
Verificacin platina de orificio (RO) mnimo 1/8 Standard
3 Longitud entre platina de orificio y conexin de sello mayor a
12
4 No fugas en sistema de sellos 5 Uniones soldadas en plan en
tubera 6 Uniones roscadas en plan en tubera 7 Tubing conformado
Fuente: Informe programa estandarizacin para planes de sellado en
equipos de bombeo planta aromticos, William Lpez, Jess David
Cubillos.
RO
-
57
Tabla 8. Informacin de respaldo lista de chequeo, plan de
sellado 11
VERIFICACIONES
ITEM DESCRIPCION
1 La tubera usada para el plan de sellado debe ser mnimo de
1/2'' (1/2``
