API 610: La confiabilidad en bombas mas allá de los estándares

La norma API 610 define los requisitos para el diseño y construcción de bombas centrífugas en la industria del petróleo y gas, asegurando alta confiabilidad y eficiencia operativa.

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API 610

Tabla de Contenidos

Introducción

La norma API 610/ISO 13709, también conocida como norma internacional para bombas centrífugas en las industrias del petróleo, petroquímica y gas natural, tiene un propósito fundamental para garantizar la seguridad, rendimiento y confiabilidad. Esta norma establece requisitos rigurosos para el diseño, construcción y desempeño de este tipo de bombas, con el objetivo de asegurar su adecuación para los exigentes entornos operativos dentro de la industria del petróleo y el gas.

API 610 es una norma técnica desarrollada por la American Petroleum Institute (API); la cual, establece los requisitos mínimos para el diseño, fabricación y prueba de bombas centrífugas utilizadas en la industria del petróleo, petroquímica y del gas natural. Esta norma es ampliamente reconocida y aceptada en la industria debido a la influencia y experiencia técnica de esta organizacion en el sector de petróleo y gas.

El objetivo principal de esta norma es garantizar que las mismas cumplan con estándares de calidad y rendimiento, asegurando su, durabilidad y seguridad en los entornos desafiantes que se encuentran en estas industrias.

La norma establece requisitos detallados para aspectos clave del diseño y fabricación de las bombas, incluyendo materiales, dimensiones, tolerancias y métodos de prueba. Además, la norma también aborda aspectos relacionados con los sellos mecánicos, sistemas de lubricación, sistemas de enfriamiento y otros componentes críticos de las bombas.

¿Cuál es el estándar API 610 para confiabilidad en bombas?

API 610 es el estándar relacionado específicamente con estos sistemas de bombeo centrífugos. Proporciona criterios de ingenieria para el diseño de la bomba, así como también cómo se debe probar dicho equipo y en qué tipo de base se debe montar.

Beneficios de API 610/ISO 13709 para bombas centrífugas en las industrias del petróleo, petroquímica y gas natural:

1. Fiabilidad: Las bombas alineadas con la norma API 610/ISO 13709 están conceptualizadas para ofrecer una fiabilidad excepcional, garantizando un rendimiento constante en bombas incluso en condiciones operativas extremas.

2. Seguridad: Se diseñan cumpliendo rigurosos requisitos de seguridad, contribuyendo significativamente a la integridad general de las instalaciones en los sectores del petróleo, petroquímica y gas.

3. Eficiencia: El estándar pone especial énfasis en la eficiencia de las bombas centrífugas, propiciando un uso optimizado de la energía y la consiguiente reducción de costos operativos.

4. Conformidad: Asegura la adhesión a las regulaciones y mejores prácticas de la industria, proporcionando garantía de calidad y rendimiento.

5. Personalización: Los fabricantes ofrecen la capacidad de personalizar las bombas para adecuarse a requisitos operativos específicos, manteniendo al mismo tiempo la conformidad con los estándares establecidos.

6. Pruebas de Rendimiento: Las bombas fabricadas mediante esta norma son sometidas a rigurosas pruebas, asegurando que cumplen con los requisitos y criterios de funcionamiento especificados.

7. Versatilidad: Estos equipos exhiben idoneidad para una amplia gama de aplicaciones dentro de los servicios de procesos en las industrias del petróleo, petroquímica y gas, demostrando versatilidad y adaptabilidad a diversas necesidades operativas.

Figura 1. Bomba de proceso de alta presión NRN diseñada según API 610. Fuente: Sulzer.
Figura 1. Bomba de proceso de alta presión NRN diseñada segun API 610. Fuente: Sulzer.

Actualización de la norma API 610 en 2021

Cada vez que se presenta una nueva edición de especificaciones globales, como las establecidas por la Organización Internacional de Normalización (ISO) y el Instituto Americano del Petróleo (API), surgen confusiones en torno a la comprensión detallada de los cambios clave y las razones detrás de los mismos.

Este artículo aborda algunas áreas de modificaciones que directamente afectan la confiabilidad en bombas y mantenibilidad de las bombas, destacando los cambios incorporados en la norma en la edición 12.a , Bombas centrífugas para las industrias del petróleo, petroquímica y gas natural, publicada en enero de 2021.

Los documentos suelen actualizarse en ciclos de 5 años. La 12.ª edición de API 610 fue lanzada en enero de 2021, aproximadamente 11 años después de la publicación de la 11.ª edición, debido principalmente a elementos clave que requerían tiempo adicional para su resolución. El grupo de trabajo inició este proceso de actualización en 2006, abordando los últimos avances en equipos rotativos, problemas de confiabilidad, desafíos de la industria y cambios propuestos basados en prácticas operativas e ingeniería sólida y probada.

Cambios significativos de la 12ª edición de la norma API 6101 en relación a la confiabilidad y mantenibilidad del producto:

  • Nuevo: Se ha agregado un anexo (Anexo O) que aborda las bombas para fines especiales.
  • Nuevo: Se introduce la API RP 691 para la gestión de maquinaria basada en riesgos.
  • Actualización: Se han realizado modificaciones en los elementos de diseño básico, como la vida útil, los requisitos de selección hidráulica y las hojas de datos.
  • Actualización: Nuevos los criterios de selección de rodamientos, incluyendo la densidad de energía para bombas de tuberías y las temperaturas del aceite en los rodamientos y la carcasa.
  • Actualización: Se han realizado mejoras en el embalaje unitario, incluyendo protectores de “eje” y diseños de placas base para bombas OH, así como la ubicación de sus auxiliares y el refuerzo de tuberías.
  • Un cambio importante es la inclusión de un anexo dedicado a las bombas de propósito especial de alta energía. En la 11ª edición, “alta energía” se definía en términos de alturas por etapa y potencia por etapa. Sin embargo, se observó que esta definición variaba entre diferentes especialistas y se tomó la decisión de etiquetar estas bombas como “propósito especial”.
  • Se agregó un nuevo anexo informativo para abordar secciones sobre definición, criterios de selección, consideraciones de diseño, materiales, fabricación y directrices de prueba.

Las bombas son una de las maquinarias más utilizadas en instalaciones de proceso y sistemas de tuberías. Si bien los estándares y prácticas de la industria cubren el diseño, la instalación y la operación de bombas, pero no existía una guía general de la industria sobre las prácticas de reparación. En este contexto es importante destacar que el Instituto Americano del Petróleo ha publicado una norma de primera edición, Práctica recomendada API (RP) 697, Reparación de bombas2

Tipos de bombas según su funcionalidad

Las turbobombas F-1 utilizadas en los motores de cohetes propulsores Saturn V son bombas de alta velocidad de una sola etapa que operan a 5490 rpm y están diseñadas para el manejo de hidrógeno y oxígeno.

Las bombas de inyección de agua de alta presión, que operan a 6000 rpm y generan 500 bar (7500 psi) de presión, tienen la capacidad de generar 500 m (1600 pies) de aumento de presión por etapa.

Las bombas de tubería utilizadas en la industria del etileno son diseñadas para operar a alta presión.

Las bombas de agua de alimentación de calderas de alta presión son utilizadas para suministrar agua a alta presión en sistemas de calderas.

Las bombas de carga de refinería sin repuestos, con una potencia de 3 MW a 4 MW (4000 HP a 5400 HP), son utilizadas para el bombeo de carga en refinerías. Aunque las bombas para fines especiales representan solo alrededor del 1% del total de bombas, presentan desafíos significativos para los diseñadores y requieren consideraciones de diseño especiales.

En la ingenieria de bombas de alta energía, cada aspecto del diseño requiere una revisión minuciosa. Esto incluye la rigidez del rotor, la distribución de tensiones residuales en las superficies de sellado de metal con metal, la determinación de la deflexión en ajustes críticos y el establecimiento de holguras de funcionamiento adecuadas. Es esencial realizar un análisis estructural de impulsores y difusores (o volutas) y determinar el margen adecuado del cabezal de succión neta positiva (NPSH) con el objetivo de asegurar la operatividad en bombas.

Imagen de bomba con soporte casi en la línea central1 diseñada mediante  API 610
Imagen de bomba con soporte casi en la línea central1 diseñada mediante API 610

Diferencias entre bombas API 610 y ANSI B73.1

Mientras que los estándares ANSI se refieren a estándares dimensionales, el estándar API se refiere a la construcción, el diseño y la capacidad de la bomba para soportar altas temperaturas y presiones.

Bombas API 610: Este estándar se concibe específicamente para bombas empleadas en las industrias de petróleo, gas y petroquímica. Su enfoque se dirige hacia bombas diseñadas para el manejo de hidrocarburos, fluidos corrosivos, así como aplicaciones que implican altas temperaturas y presiones.

Bombas ANSI B73.1: Conocida también como ASME B73.1, esta normativa abarca bombas centrífugas de succión final horizontal diseñadas para aplicaciones de uso general. Su aplicación principal se encuentra en entornos industriales y comerciales, donde se requiere el manejo de agua, productos químicos y otros fluidos menos rigurosos.

Estas diferencias fundamentales garantizan que cada estándar se adapte de manera precisa a las demandas específicas de sus respectivas aplicaciones, abordando necesidades particulares en términos de resistencia a la corrosión, capacidad para condiciones extremas y requisitos de manejo de fluidos, asegurando su funcionamiento.

Las bombas API son reconocidas por su capacidad de servicio pesado en comparación con las bombas ANSI. Estas diferencias se evidencian en las características de las carcasas, las carcasas de los cojinetes, las patas de anclaje y la disposición de la cubierta posterior, lo que permite que logren un control eficiente en el bombeo y demuestren mayor eficiencia y confiabilidad en bombas en las aplicaciones recomendadas.

Conclusión

La adhesión a API 610 es fundamental para los fabricantes de bombas, ya que garantiza la calidad y rendimiento de sus productos, y brinda confianza a los usuarios finales de estos equipos en cuanto a su funcionamiento seguro y eficiente. Al seguir los requisitos de la norma, se busca optimizar la confiabilidad en bombas, reducir los riesgos de falla y mejorar la eficiencia en el manejo de fluidos en las industrias del petróleo, petroquímica y del gas natural.

Esta norma proporciona directrices precisas para el diseño, construcción y rendimiento d, asegurando su adaptación a los entornos operativos desafiantes que se encuentran en el sector del petróleo y el gas.

La norma API 610, también conocida como “Bombas centrífugas para las industrias del petróleo, petroquímica y gas natural”, es una norma de amplio reconocimiento que establece los requisitos específicos para confiabilidad en bombas centrífugas utilizadas en las mencionadas industrias. Esta norma abarca diversos tipos de activos, como las bombas horizontales, verticales y en voladizo.

Por otro lado, la norma ISO 13709 es el equivalente internacional de la norma API 610 y ambas normas se alinean para asegurar la coherencia global en las especificaciones para este tipo de bombas.

El cumplimiento de API 610 / ISO 13709 es necesario para mantener la integridad y la eficiencia de los equipos críticos, lo que contribuye a la seguridad, la productividad y la sostenibilidad ambiental de las instalaciones de petróleo, petroquímica y gas.

En un entorno en constante evolución, la implementación de esta norma demuestra el compromiso con la excelencia operativa y el impulso de las mejores prácticas en la industria del petróleo y el gas.

Referencias

  1. Shaker Heights Ohio, y R. Jones; “Exclusivo en línea: API 610 12.ª edición aborda la confiabilidad y el mantenimiento de la bomba”; Hydrocarbon Processing, 20/01/2022 10:15:13, consultado 16 noviembre 2023; https://www.hydrocarbonprocessing.com/news/2022/01/online-exclusive-api-610-12th-edition-addresses-pump-reliability-maintainability-and-more
  2. Instituto Americano del Petróleo, API; Práctica recomendada API (RP) 697, Reparación de bombas; primera edición.

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