Normas API para bombas: Guía completa de selección para aplicaciones industriales

¿Qué son las normas API para bombas?

Las normas API para bombas son especificaciones técnicas desarrolladas por el Instituto Americano del Petróleo (API) que establecen los requisitos mínimos para el diseño, la fabricación, las pruebas y el funcionamiento de las bombas utilizadas en las industrias del petróleo, petroquímica y del gas natural. Estas normas garantizan la fiabilidad, la seguridad y la eficiencia operativa en aplicaciones de procesos críticos en los que el fallo de los equipos podría dar lugar a importantes riesgos para la seguridad, daños medioambientales o pérdidas de producción.

El API ha desarrollado múltiples normas para bombas, cada una de las cuales se refiere a tipos y aplicaciones específicos de bombas:

• API 610: Bombas centrífugas para las industrias del petróleo, petroquímica y del gas natural.
• API 674: Bombas de desplazamiento positivo – alternativas.
• API 676: Bombas de desplazamiento positivo: rotativas.
• API 682: Bombas: sistemas de sellado de ejes para bombas centrífugas y rotativas.
• API 685: Bombas centrífugas sin sellado para servicios de las industrias petrolera, petroquímica y del gas.

Estas normas representan las mejores prácticas de la industria acumuladas a lo largo de décadas de experiencia en el campo y desarrollo de ingeniería.

Configuración	Tipo / designación	Características principales	Aplicaciones típicas	Ventajas clave	Rango de flujo/presión
Bombas en voladizo (OH) Impulsor montado en posición en voladizo más allá de los cojinetes.	OH1: una sola etapa, montado sobre patas	Montaje en la base, impulsor en voladizo, soporte con patas.	Servicios generales de refinería, presión baja a media.	Diseño sencillo, fácil mantenimiento, rentable.	Caudal: hasta 5000 GPM Presión: hasta 300 PSI
	OH2: una etapa, montado en la línea central	Montaje en la línea central, alineación térmica mejorada.	Servicios a alta temperatura (hasta 750 °F): circulación de aceite caliente, fluidos térmicos.	Minimiza el crecimiento térmico y las tensiones en las tuberías.	Presión: hasta 750 °F / 300 PSI aprox.
	OH3: dos etapas, montaje sobre patas	Diseño de dos etapas con montaje en pie.	Servicios de mayor presión.	Proporciona mayor altura que el OH1.	Presión: hasta 650 PSI
	OH4, OH5, OH6	Configuraciones especiales, incluyendo diseños verticales en línea.	Aplicaciones especiales que requieren montaje vertical.	Soluciones compactas y específicas para cada aplicación.	Varía según el diseño.
Bombas con Impulsor entre Cojinetes (BB) Impulsores situados entre dos cojinetes para una mayor estabilidad del eje.	BB1: carcasa de una sola etapa, dividida axialmente	Carcasa dividida axialmente (división horizontal).	Alto caudal, presión baja a media.	Fácil acceso interno, la doble voluta reduce las cargas radiales.	Caudal: 500-20 000+ GPM Presión: hasta 750 PSI
	BB2: carcasa de una sola etapa, dividida radialmente	Carcasa radial dividida tipo barril.	Servicios de alta presión (alimentación de calderas, inyección).	Contención de presión superior, menor tensión en la carcasa.	Presión: hasta 5000 PSI
	BB3: carcasa de dos etapas, dividida axialmente	Carcasa de dos etapas, dividida axialmente.	Presión media con requisitos de altura elevada.	Combina las ventajas del BB1 con la capacidad multietapa.	Presión: hasta 1500 PSI
	BB4: carcasa multietapa con división radial	Carcasa tipo barril de múltiples etapas (división radial).	Servicios de muy alta presión.	Mayor capacidad de presión según API 610.	Presión: hasta más de 10,000 PSI
	BB5: Carcasa multietapa dividida axialmente	Carcasa dividida axialmente en varias etapas.	Bombeo por tuberías, inyección de agua.	Mejor acceso interno que el BB4.	Presión media, altura elevada.
Bombas Verticales Suspendidas (VS) Bombas verticales para espacios reducidos o succión desde fondo de tanque.	VS1: Una etapa, acoplamiento independiente	Diseño de una sola etapa, acoplado por separado.	Drenaje del sumidero, bombeo del fondo del tanque.	No priming required, compact footprint.	Varía según la aplicación.
	VS2: Una etapa, acoplamiento cerrado	Una sola etapa, acoplamiento cerrado (conexión rígida).	Similar al VS1, para instalaciones con espacio limitado.	Costo reducido, instalación simplificada.	Varía según la aplicación.
	VS3–VS6: multietapa	Configuraciones de múltiples etapas.	Servicios de sumidero profundo, aplicaciones de mayor altura.	Adaptable a los requisitos de profundidad y altura.	Varía según la aplicación.

Requisitos clave de la norma API 610

La norma API 610 establece requisitos exhaustivos que garantizan la fiabilidad y el rendimiento de las bombas en aplicaciones de servicio críticas. El diseño de la placa base debe utilizar una construcción robusta con la rigidez adecuada para mantener una alineación precisa entre la bomba y el accionamiento en todas las condiciones de funcionamiento, evitando fallos inducidos por desalineaciones.

El diseño de la carcasa del cojinete incorpora disposiciones para una refrigeración y lubricación adecuadas, ya sea mediante sistemas de lubricación por baño de aceite, neblina de aceite o grasa, lo que garantiza que las temperaturas de los cojinetes se mantengan dentro de límites aceptables durante el funcionamiento continuo.

El diseño del eje sigue rigurosos principios de ingeniería, con requisitos mínimos de relación L3/D4 establecidos para evitar una deflexión excesiva del eje que podría provocar fallos prematuros en los sellos y cojinetes. Estas relaciones garantizan una rigidez adecuada del eje en relación con la longitud y el diámetro del tramo sin soporte.

Las cámaras de sellado mecánico se ajustan a las dimensiones estandarizadas especificadas en la norma API 682, lo que garantiza la intercambiabilidad de los diseños de sellado entre fabricantes y facilita la disposición adecuada de los sistemas de lavado de sellos.

Los límites de vibración se definen estrictamente con criterios de aceptación específicos medidos en varios puntos de funcionamiento a lo largo de la curva de rendimiento. Estos límites garantizan un funcionamiento suave y una larga vida útil de los componentes, ya que evitan la resonancia y las fuerzas dinámicas excesivas.

Los requisitos de pruebas de presión exigen pruebas hidrostáticas a 1,5 veces la presión nominal, verificando la integridad de la carcasa e identificando cualquier posible vía de fuga antes de que la bomba entre en servicio.

Los requisitos de materiales especifican las propiedades mecánicas mínimas y las características de resistencia a la corrosión adecuadas para las condiciones de servicio previstas, garantizando la resistencia, ductilidad y compatibilidad química adecuadas durante toda la vida útil de la bomba.

API 674: Bombas de desplazamiento positivo alternativo

La norma API 674 cubre las bombas de desplazamiento positivo alternativo (bombas de émbolo y pistón) utilizadas para servicios de medición, inyección y alta presión en instalaciones de petróleo y gas.

Las bombas alternativas destacan en aplicaciones especializadas en las que sus características únicas proporcionan ventajas distintivas sobre los diseños de bombas centrífugas o rotativas. Estas bombas son especialmente ideales cuando se requiere un control preciso del caudal, como en aplicaciones de medición en las que es fundamental una dosificación química precisa, independientemente de las variaciones de la presión de descarga.

Su capacidad para generar presiones de descarga muy altas, que alcanzan hasta 50 000 PSI, las hace indispensables para servicios en los que las bombas centrífugas no pueden desarrollar una altura adecuada. Las bombas recíprocas funcionan con mayor eficacia a caudales relativamente bajos, normalmente por debajo de 500 GPM, donde su acción de desplazamiento positivo proporciona un funcionamiento eficiente.

Características de diseño API 674

La norma API 674 exige características de diseño robustas que garanticen un funcionamiento fiable en servicios exigentes. El extremo de potencia incorpora una construcción resistente con componentes endurecidos capaces de soportar las altas cargas cíclicas inherentes al movimiento alternativo, que suelen incluir cigüeñales de acero forjado, bielas endurecidas y crucetas mecanizadas con precisión.

El extremo hidráulico utiliza materiales resistentes a la corrosión adecuados para el fluido bombeado, y todos los componentes en contacto con el fluido están diseñados como elementos reemplazables para facilitar el mantenimiento y prolongar la vida útil sin necesidad de sustituir la bomba por completo.

Los diseños de émbolos y pistones cuentan con superficies rectificadas con precisión que proporcionan una larga vida útil gracias a sus mínimas tasas de desgaste y sus excelentes características de sellado, con acabados superficiales normalmente especificados con tolerancias de micras.

API 676: Bombas rotativas de desplazamiento positivo

La norma API 676 establece requisitos exhaustivos para las bombas rotativas de desplazamiento positivo, incluidas las bombas de engranajes, las bombas de tornillo, las bombas de paletas y las bombas lobulares utilizadas en servicios petroleros y petroquímicos.

API 682: Norma sobre sistemas de sellado de ejes

La API 682 no es una norma sobre bombas propiamente dicha, sino más bien una especificación exhaustiva para los sistemas de sellado mecánico utilizados con las bombas API (610, 676 y 685). Normaliza las dimensiones de la cámara de sellado, los sistemas de soporte del sellado y los requisitos de instalación, lo que garantiza la compatibilidad y la fiabilidad entre los diferentes fabricantes de bombas y sellos.

Planes de sellado API 682

La norma define las disposiciones del sistema de soporte del sello denominadas «planes», que proporcionan el entorno de sellado adecuado necesario para un funcionamiento fiable del sello mecánico. El plan 11 utiliza la recirculación desde la descarga de la bomba a través de la cámara de sellado, lo que proporciona un flujo de lavado que enfría y lubrica las caras del sello, al tiempo que purga cualquier acumulación de vapor o sólidos.

El plan 13 emplea la recirculación desde la cámara de sellado de vuelta a la succión de la bomba, creando una vía de circulación que mantiene la limpieza de la cámara de sellado en servicios donde la presión de descarga proporciona una fuerza motriz de circulación adecuada.

El Plan 23 incorpora la circulación desde la descarga de la bomba a través de un enfriador externo antes de entrar en la cámara de sellado, lo que permite abordar aplicaciones en las que la temperatura de descarga supera los límites aceptables para la fiabilidad del sellado.

El Plan 32 proporciona un lavado externo desde una fuente independiente, introduciendo fluido limpio y frío en la cámara de sellado cuando el propio fluido del proceso no es adecuado para la lubricación del sellado debido a la temperatura, la contaminación u otros factores.

Para servicios peligrosos que requieren contención adicional, los planes 53A y 53B utilizan sellos presurizados dobles con un depósito de fluido de barrera situado encima de la cámara de sellado, lo que mantiene la presión del fluido de barrera por encima de la presión del proceso a través de la columna hidrostática del depósito.

El plan 54 emplea sellos presurizados dobles con un sistema de fluido de barrera externo que presuriza y hace circular activamente el fluido de barrera, lo que proporciona capacidades mejoradas de supervisión y control para aplicaciones críticas.

Por qué es importante la norma API 682

Los fallos de los sellos mecánicos representan una de las causas más comunes de tiempo de inactividad de las bombas en las instalaciones industriales, lo que da lugar a mantenimiento no planificado, pérdidas de producción y posibles incidentes de seguridad o medioambientales.

La norma API 682 aborda este reto mediante múltiples mecanismos. Garantiza unas dimensiones estandarizadas de la cámara de sellado en todos los fabricantes de bombas, lo que permite la intercambiabilidad de los sellos y simplifica la gestión de las piezas de repuesto en instalaciones con diversos tipos de bombas.

La norma establece disposiciones adecuadas de lavado y refrigeración a través de sus definiciones exhaustivas del plan de sellado, lo que garantiza una eliminación adecuada del calor y la lubricación de las caras de los sellos que funcionan en condiciones exigentes.

API 685: Norma sobre bombas centrífugas sin sellado

La norma API 685 se refiere específicamente a las bombas centrífugas sin sellado, equipos diseñados para eliminar por completo los sellos mecánicos, lo que proporciona un funcionamiento sin emisiones para fluidos peligrosos y tóxicos.

¿Qué son las bombas sin sellado?

Las bombas sin sellado encapsulan completamente el fluido bombeado sin que ningún sello dinámico penetre en el límite de presión. Los dos tipos principales cubiertos por la norma API 685 son:

Bombas de accionamiento magnético

Las bombas de accionamiento magnético utilizan un acoplamiento magnético para transmitir el par del motor al impulsor sin que el eje penetre en la carcasa, lo que supone una diferencia fundamental con respecto a los diseños convencionales de bombas selladas.

El sistema de accionamiento magnético incorpora varias características de diseño fundamentales que permiten su funcionamiento sin sellado. El conjunto magnético interior gira con el impulsor dentro de la carcasa de contención, formando la mitad accionada del acoplamiento magnético que funciona dentro del entorno del fluido de proceso.

Bombas con motor encapsulado

Las bombas con motor encapsulado integran el motor y la bomba en una sola unidad herméticamente sellada, lo que representa el enfoque más completo para el diseño de bombas sin sellado. El rotor del motor funciona directamente en el fluido bombeado, lo que proporciona simultáneamente la refrigeración del motor y elimina la necesidad de cualquier sello de eje o acoplamiento magnético.

El diseño del motor encapsulado incorpora varias características especializadas que permiten este enfoque integrado. El estator puede consistir en un manguito no magnético de pared delgada, normalmente fabricado con aleación de alto contenido en níquel o acero inoxidable, que separa los devanados del estator del motor del fluido de proceso, al tiempo que permite el paso del flujo electromagnético con una impedancia mínima.

Tendencias futuras en las normas API para bombas

Industria 4.0 y bombas inteligentes

La integración de las tecnologías digitales representa una de las tendencias más transformadoras que afectan a los estándares de las bombas API y a las aplicaciones de las bombas industriales. Los sensores del Internet industrial de las cosas permiten la supervisión continua en tiempo real de parámetros críticos de las bombas, como la vibración, la temperatura, la presión, el caudal y el consumo de energía, lo que genera volúmenes sin precedentes de datos operativos que proporcionan una visión profunda del estado y el rendimiento de los equipos.

El análisis predictivo impulsado por la inteligencia artificial y los algoritmos de aprendizaje automático procesa estos datos de los sensores para identificar patrones sutiles y anomalías que preceden a los fallos de los equipos, lo que permite la predicción de fallos basada en la inteligencia artificial y realizar intervenciones de mantenimiento antes de que se produzcan fallos funcionales, en lugar de responder a las averías después de que se produzcan.

Las capacidades de supervisión remota que utilizan plataformas de supervisión del estado basadas en la nube permiten a los ingenieros de fiabilidad y a los especialistas en equipos supervisar el rendimiento de las bombas en múltiples instalaciones desde ubicaciones centralizadas, identificando los problemas que se están desarrollando, comparando el rendimiento de unidades similares y proporcionando orientación experta al personal de campo, independientemente de su ubicación geográfica.

Normas API y ANSI para bombas: diferencias clave

Comprender cuándo especificar bombas API frente a bombas ANSI es fundamental para optimizar los costes del proyecto y cumplir al mismo tiempo los requisitos de fiabilidad.

Descripción general de la norma ANSI B73.1 para bombas

La norma B73.1 del Instituto Nacional Estadounidense de Normalización (ANSI) abarca las bombas centrífugas horizontales de succión axial para aplicaciones generales de procesos químicos. Las bombas ANSI son alternativas más sencillas y económicas, adecuadas para servicios no críticos.

Análisis comparativo: API 610 frente a ANSI B73.1

Aspecto	Bombas API 610	Bombas ANSI B73.1
Aplicaciones	Servicios críticos, refinación de petróleo, procesamiento de gas.	Procesamiento químico general, tratamiento de agua, sistemas HVAC.
Filosofía de diseño	Servicio pesado, máxima confiabilidad, larga vida útil.	Servicio estándar, confiabilidad adecuada, vida útil moderada.
Diseño de carcasa	Soporte en el eje central, división radial o axial.	Montadas sobre base, con división radial.
Base o placa de montaje	Acero fabricado, cementado (grouted), mecanizado con precisión.	Acero estampado o ausente (solo la bomba).
Diseño del eje	Sobredimensionado para mayor rigidez, relación L³/D⁴ mínima.	Dimensionamiento estándar.
Carcasa de cojinetes	Construcción robusta, lubricación por baño o niebla de aceite.	Lubricación con grasa, construcción más ligera.
Sello mecánico	Cámaras de sello según API 682, con planes de lavado integrales.	Cámara de sello básica, opciones de lavado limitadas.
Materiales	Aleaciones de alta calidad, resistentes a la corrosión.	Hierro fundido estándar o acero inoxidable 316.
Intercambiabilidad	Limitada, diseño personalizado.	Alta intercambiabilidad entre fabricantes.
Costo	2 a 5 veces más alto que ANSI.	Menor costo inicial.
Eficiencia	Hidráulica optimizada, mayor eficiencia.	Eficiencia estándar.
Mantenimiento	Mayor MTBF (tiempo medio entre fallas), fácil acceso para mantenimiento.	Mantenimiento más frecuente.
Repuestos	Específicos del fabricante.	Estandarizados y fácilmente disponibles.

Conclusiones

Las normas API para bombas representan décadas de experiencia acumulada en la industria y las mejores prácticas para seleccionar, diseñar y operar bombas en aplicaciones críticas de petróleo, gas y petroquímicas. Comprender las diferencias entre las normas API 610 (centrífugas), API 674 (alternativas), API 676 (rotativas), API 682 (sistemas de sellado) y API 685 (sin sellado) es esencial para tomar decisiones informadas sobre la selección de equipos.

Aunque las bombas API tienen un coste inicial más elevado en comparación con las alternativas ANSI o ISO, su fiabilidad superior, su mayor vida útil y sus características de seguridad mejoradas proporcionan un valor añadido en aplicaciones críticas en las que el fallo de los equipos podría provocar riesgos para la seguridad, daños medioambientales o pérdidas de producción significativas.

La selección adecuada de la bomba requiere un análisis exhaustivo de las condiciones del proceso, las propiedades del fluido, el entorno operativo y los requisitos de fiabilidad a largo plazo. Siguiendo las directrices y las mejores prácticas descritas en este artículo, los ingenieros y operadores pueden optimizar la selección de bombas, maximizar la fiabilidad de los equipos y garantizar un funcionamiento seguro y eficiente a lo largo de todo el ciclo de vida de los activos.

Referencias

1. American Petroleum Institute (2014). API Standard 610: Centrifugal Pumps for Petroleum, Petrochemical and Natural Gas Industries. 11th Edition.
2. American Petroleum Institute (2022). API Standard 685: Sealless Centrifugal Pumps for Petroleum, Petrochemical and Gas Industry Services. 3rd Edition.
3. American Petroleum Institute (2016). API Standard 674: Positive Displacement Pumps—Reciprocating. 3rd Edition.
4. American Petroleum Institute (2017). API Standard 676: Positive Displacement Pumps—Rotary. 3rd Edition.
5. American Petroleum Institute (2014). API Standard 682: Pumps—Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps. 4th Edition.

Preguntas Frecuentes (FAQs)