20 de marzo de 2024
Mejora de los sistemas API Plan 31: Mejores prácticas de fiabilidad
API Plan 31 es una configuración utilizada para disposiciones de sellado en bombas y otros equipos rotativos que procesan fluidos que contienen partículas y sólidos en suspensión.
En las normas API (American Petroleum Institute), especifica una combinación concreta de componentes de cierre y sistemas auxiliares destinados a evitar fugas de la bomba. Los componentes principales del Plan 31 de API suelen incluir un cierre mecánico único, un separador ciclónico y un sistema de tuberías para lavar las caras del cierre con líquido limpio.
Los componentes del Plan API 31 suelen incluir:
Cierre mecánico:
Es la junta primaria que impide las fugas alrededor del eje de la bomba. Consiste en dos caras planas que se presionan entre sí con una fuerza mecánica para crear un sello. Una de las caras gira con el eje, mientras que la otra permanece fija.
Líquido de descarga:
El líquido lavado en un sistema Plan 31 se recircula desde la descarga de la bomba, a través de un separador ciclónico y hacia el cierre mecánico. El separador ciclónico ayuda a separar los sólidos en el líquido y dirige el líquido sustancialmente limpio al cierre mecánico, con los sólidos dirigidos de nuevo a la aspiración de la bomba. La finalidad del líquido de lavado es proporcionar refrigeración y lubricación a las caras del cierre.
A diferencia del Plan 11 API, se requiere un sistema Plan 31 cuando la bomba procesa líquidos sucios que contienen sólidos y partículas en suspensión.
Aunque el Plan API 31 está diseñado para mitigar las fugas y mantener la integridad del cierre mecánico, no está exento de problemas. Algunos de los problemas asociados con API Plan 31 incluyen:
Fiabilidad:
La eficacia del separador ciclónico es proporcional al diámetro del ciclón. Un diámetro de ciclón grande conduce a una separación menos eficaz, mientras que un diámetro de ciclón más pequeño proporciona una separación más eficaz. Evidentemente, los ciclones de menor diámetro pueden obstruirse más rápidamente que los de mayor diámetro, por lo que es importante seleccionar el tamaño de separador ciclónico adecuado para cada aplicación.
Problemas:
Será obvio para el lector experimentado que, por muy eficiente que sea el separador ciclónico, no separará todas las partículas en suspensión del fluido procesado. Por lo tanto, algunas partículas y sólidos se dirigirán a las caras de sellado del cierre mecánico. Si el orificio de purga está directamente sobre las caras del cierre, las partículas en suspensión actuarán como "granalla" en las caras del cierre, lo que podría provocar daños y fugas prematuras del cierre. Por lo tanto, el cierre mecánico del Plan 31 no debe diseñarse con el orificio de purga directamente sobre la interfaz de estanquidad y, en concreto, debe colocarse lejos de la cara fija del cierre, ya que la cara fija del cierre es estática y no gira para ayudar a mitigar los puntos de impacto del chorro de perdigones.
Es importante que los sistemas Plan 31 se utilicen para aplicaciones que contengan sólidos con una gravedad específica dos veces (o más) superior a la del fluido de proceso. Los separadores ciclónicos no funcionarán correctamente ni separarán partículas demasiado pequeñas/ligeras.
En general, aunque el Plan 31 de API puede ser eficaz en ciertas aplicaciones que contienen partículas/sólidos en suspensión, es importante considerar cuidadosamente sus inconvenientes y garantizar un diseño, instalación y mantenimiento adecuados del cierre mecánico, el sistema y la bomba para minimizar los problemas y optimizar el rendimiento y la fiabilidad del equipo rotativo. Recuerde también que no todos los sistemas del Plan 31 son iguales. Las mejoras en el diseño de los cierres y las técnicas de mejores prácticas marcan una diferencia significativa en el éxito del sistema del Plan 31. A continuación se comentan algunas de estas técnicas de mejores prácticas del Plan 31.
Buenas prácticas:
El sistema API Plan 31 debe utilizarse con un casquillo de garganta en la parte inferior de la cámara de sellado de la bomba. Esto ayuda a aislar las partículas sólidas en el extremo de aspiración de la bomba y a evitar que entren en la cámara de sellado.
El tamaño del orificio de descarga debe ser como mínimo de 6 mm (1/4"), ya que las partículas en suspensión pueden llegar a obstruir orificios muy pequeños, como los de 3 mm (1/8") o menos.
La placa del prensaestopas del cierre mecánico debe incorporar un rompevórtices. El rompevórtices ayuda a prevenir los daños por desgaste en el cierre mecánico y la bomba. Los abrasivos que giran en un movimiento centrífugo desgastarán rápidamente los componentes y provocarán un fallo prematuro del cierre.
Las superficies interiores del separador ciclónico se desgastan durante el funcionamiento. La velocidad del desgaste dependerá de la abrasividad del medio fluido procesado y de la resistencia/dureza al desgaste del material del separador.
Si el desgaste del separador no se controla y el grosor de la pared del separador alcanza un nivel crítico, podría producirse un fallo catastrófico del separador y del sistema. La inspección periódica del separador ciclónico es obligatoria en una aplicación del Plan 31.
Es aconsejable tomar muestras periódicas de los medios de proceso que entran en el cierre mecánico. Si el separador se desgasta, habrá partículas metálicas en el recipiente de recogida de muestras. Si el separador tiene un tamaño incorrecto, el porcentaje de sólidos será elevado en el recipiente de recogida de muestras. Hay muchas señales indicativas de fallo en cualquier sistema, por lo que los ingenieros de mejores prácticas prevén una recogida de muestras de los medios de proceso en los sistemas del Plan 31.
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