5 Pasos para el DiseƱo de Sistemas de Manejo de Combustible
- MRF
- Jun 2, 2020
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Updated: Jun 12, 2020
Enfoque en Generadores Auxiliares y Calderas
por: Mario Franceschini-Salom, C.E.M. & Jaime Suarez, MSME
Este blog estĆ” destinado a proporcionar informaciĆ³n sobre el diseƱo de sistemas de bombeo de combustible, claves para que los generadores elĆ©ctricos de emergencia operen correctamente y estĆ©n disponibles ante un corte en el suministro elĆ©ctrico, que pudiese ser causado por factores externos a nuestro control como tormentas, huracanes y terremotos. El objetivo es proporcionar solo informaciĆ³n introductoria y genĆ©rica.
Este blog se ocupa principalmente de los combustibles livianos como el diƩsel y el combustible No. 2, aunque muchos de los temas tratados son aplicables a combustibles mƔs pesados.
El diseƱo de un sistema de transferencia de combustible liviano puede dividirse en cinco pasos:
1. DeterminaciĆ³n del flujo requerido.
2. DeterminaciĆ³n de la succiĆ³n mĆ”xima de entrada.
3. DeterminaciĆ³n de la presiĆ³n de descarga requerida.
4. DiseƱo del sistema de tuberĆas del combustible.
5. SelecciĆ³n de la estrategia de control adecuada.
DETERMINACIĆN DEL FLUJO REQUERIDO
La determinaciĆ³n del flujo de bombeo mĆ”ximo requerido depende de la aplicaciĆ³n y del sistema general de tuberĆas, pero debe determinarse como el primer paso en el diseƱo de todo el sistema de combustible. Para generadores elĆ©ctricos auxiliares se toma en consideraciĆ³n el flujo de diseƱo del motor y de igual manera con los quemadores de las calderas de vapor/agua. El āskidā de bombeo primario se considera el corazĆ³n del sistema, estos pueden tener opciones de redundancia y controles avanzados.
Aplicaciones de Day Tank y Generador Diesel
Los āday tankā se usan para cualquier aplicaciĆ³n en la que es deseable un pequeƱo āheadā en la entrada del generador o quemador, y/o es deseable tener un suministro de combustible suficiente por un perĆodo de operaciĆ³n sin la disponibilidad de las bombas remotas de transferencia de combustible.
Los generadores diesel de emergencia se suministran con āday tanksā para proporcionar un perĆodo de operaciĆ³n sin depender de las bombas elĆ©ctricas del sistema de transferencia, para entregar combustible a los motores. En algunos casos, el ābypassā del inyector se devuelve al āday tankā.
Si todo el combustible no utilizado por el quemador o el motor se devuelve al āday tankā, el sistema de transferencia de combustible solo necesita reemplazar el combustible quemado. El tamaƱo de las bombas primarias se basarĆ” en el consumo real de combustible, el ciclo de trabajo deseado de la bomba y algĆŗn factor de seguridad para permitir el desgaste de la bomba y las contingencias imprevistas. Por ejemplo, suponga que un generador consumirĆ” 25 galones por hora a plena carga nominal y se desea que las bombas funcionen solo el 25 por ciento del tiempo. El conjunto de transferencia debe estar equipado con bombas de 120 galones por hora para proporcionar un factor de seguridad del 20% ademĆ”s del factor de trabajo del 25%.
Figura 1. MĆŗltiples "Day Tanks".
Para sistemas de mĆŗltiples āday tanksā conectados como se muestra en la Figura 1, el conjunto de transferencia se dimensionarĆa para cumplir con los requisitos totales de los generadores individuales como se describiĆ³ anteriormente. Un āskidā de bombeo primario le puede suministrar combustible a varios āDay Tanksā.
DETERMINACIĆN DE LA SUCCIĆN MĆXIMA DE ENTRADA
Si bien algunas bombas de combustible son capaces de operar con 20 pulgadas de succiĆ³n (mercurio), es una buena prĆ”ctica mantener la succiĆ³n en la entrada de las bombas por debajo de 15 pulg. Hg. A vacĆos mĆ”s altos (presiones absolutas mĆ”s bajas) las bombas pueden cavitar como resultado de la vaporizaciĆ³n del combustible y/o la expansiĆ³n de cualquier aire que haya sido arrastrado en el combustible.
La presiĆ³n disponible a la entrada de las bombas debe mantenerse por encima de 15 pulg. Hg. en tĆ©rminos absolutos. Esta presiĆ³n consiste en la presiĆ³n atmosfĆ©rica disponible (30 pulg. Hg. Al nivel del mar en un dĆa promedio) menos el āheadā que debe superarse para llevar el combustible a la entrada de la bomba desde el punto mĆ”s bajo del tanque y menos las pĆ©rdidas por fricciĆ³n en la tuberĆa, vĆ”lvulas y accesorios entre el tanque y la bomba.
REQUERIMIENTOS DE PRESIĆN DE DESCARGA DE LA BOMBA
La presiĆ³n requerida en la descarga del conjunto de la bomba serĆ” la presiĆ³n requerida en el punto de uso mĆ”s las pĆ©rdidas por fricciĆ³n en la tuberĆa que interviene, mĆ”s cualquier āheadā adicional que deba superarse.
En muchos casos, el āheadā a superar representa el componente mĆ”s grande del requerimiento de presiĆ³n. Esto es especialmente cierto cuando el equipo que consume el combustible estĆ” ubicado cerca de la parte superior de un edificio de gran altura mientras el sistema de bombeo estĆ” en el sĆ³tano.
La regulaciĆ³n de la presiĆ³n se logra mejor en o cerca del punto de uso con la instalaciĆ³n de una vĆ”lvula reguladora de contrapresiĆ³n. La Figura 1 ilustra la aplicaciĆ³n de una vĆ”lvula reguladora de contrapresiĆ³n a un sistema de varios āday tanksā. Esta vĆ”lvula sirve para mantener la presiĆ³n del āheaderā independiente de la cantidad de combustible que regresa.
CONSIDERACIONES DE DISEĆO DEL SISTEMA DE TUBERĆAS
Al diseƱar todo el sistema de tuberĆas de combustible, algunos problemas claves merecen ser considerados. Como por ejemplo la posibilidad de arrastrar aire en el combustible debe eliminarse; se debe evitar la pĆ©rdida de āprimingā del sistema; el restablecimiento del āprimingā debe ser rĆ”pido y fĆ”cil; deben evitarse los āback-flowsā (flujo en direcciĆ³n opuesta) y los āover-flowsā (sobrellenado); y los tanques deben estar adecuadamente ventilados.
ESTRATEGIAS DE CONTROL DEL SISTEMA DE BOMBAS
Una de las tareas mĆ”s difĆciles en el diseƱo de un sistema de manejo de combustible completamente integrado es seleccionar la estrategia de control. El sistema de control debe integrar el funcionamiento de los motores de la bomba, las vĆ”lvulas automĆ”ticas, los dispositivos de advertencia y las interfaces del operador, como interruptores y luces.
La selecciĆ³n de la estrategia de control mĆ”s adecuada para cualquier sistema de bombeo de combustible implica responder las siguientes preguntas:
1. ĀæFuncionarĆ”n las bombas de forma continua o intermitente?
2. Si las bombas se inician automĆ”ticamente, ĀæquĆ© seƱal se utilizarĆ” para dirigir esto?
3. ĀæSe desea alternar de manera automĆ”tica las bombas del āskidā de bombeo?
4. ĀæDeberĆa la bomba de respaldo ponerse en lĆnea automĆ”ticamente si es necesario?
5. ĀæHay vĆ”lvulas automĆ”ticas para ser operadas por el sistema de control?
6. ĀæQuĆ© condiciones deberĆan dar lugar a la generaciĆ³n de una seƱal de alarma?
7. ĀæQuĆ© condiciones deberĆan causar el apagado del sistema de bombeo?
Las respuestas a estas preguntas son claves para diseƱar un sistema de control con el objetivo de optimizar el rendimiento, la seguridad y la confiabilidad del sistema de manejo de combustible.
Muchas variables afectan el diseƱo de un sistema de bombeo de combustible y la lĆ³gica de control asociada. En MRF estamos listos para apoyarlos en la selecciĆ³n de la estrategia de manejo de combustible mĆ”s adecuada para cada trabajo.
