La bomba de residuos de vacío crudo experimenta fallas repetitivas

Jan 21, 2024

Una planta de procesamiento de crudo de refinería ha tenido una unidad de vacío de crudo en funcionamiento desde 2014. Cada tren de procesamiento tiene dos bombas de residuos de vacío de fondo de 460 kilovatios (kW). La bomba es monoetapa con un caudal nominal de 638 metros cúbicos por hora (m3/h), altura diferencial de 205 m y una temperatura de funcionamiento en torno a los 360 C.

Este servicio es un desafío considerando los entornos de contención de crudo y alta temperatura. La bomba en cuestión sufrió problemas de vibración y fallas de reparación desde su puesta en marcha en 2014. La operación de campo informó una interrupción reciente de la bomba, que dejó fuera de servicio a una de las bombas operativas debido a la alta vibración.

Se llevó a cabo una revisión integral y resolución de problemas y se revelaron fallas en el diseño y las operaciones que estaban afectando la confiabilidad de la bomba.

Se revisaron las tendencias de funcionamiento de las bombas y se compararon con la curva del fabricante. El análisis de la operación de la bomba reveló que todas las bombas del mismo diseño estaban operando a un flujo más bajo que el nominal, casi el 50 % del punto de mejor eficiencia (BEP). Esta operación de flujo bajo resaltó un problema de sobredimensionamiento del equipo, que contribuyó a la baja confiabilidad de las bombas. Además, las tendencias generales de vibración mostraron un aumento gradual en la vibración de la carcasa desde la puesta en marcha.

Las bombas fueron desmanteladas para observar más de cerca los componentes defectuosos. Se hicieron los siguientes hallazgos:

Se encontró erosión en el lado de succión y descarga en el impulsor debido a la recirculación de flujo bajo de succión y descarga.

Había corrosión severa en el impulsor.

Se revisó el material del impulsor y se encontró que era hierro fundido nodular austenítico A439 de la American Society for Testing and Materials (ASTM).

El anillo de desgaste del impulsor del extremo impulsor estaba agarrotado con el anillo de desgaste de la carcasa.

Faltaba el anillo de desgaste del impulsor del extremo no impulsor.

La carcasa de la bomba, hecha de A487 CA6NM, estaba en buenas condiciones, no se encontraron signos de corrosión o erosión.

La operación de la bomba a bajo flujo, lejos del BEP, creó tensiones en las bombas e introdujo recirculación de succión y descarga, como se manifiesta en los hallazgos de las inspecciones del impulsor.

Además, el material de construcción de la bomba fue cuestionado debido a la corrosión encontrada en el impulsor. El impulsor está hecho de material de hierro fundido ASTM 439; el servicio bombeado es petróleo crudo en una unidad de vacío que contiene azufre elemental que puede causar corrosión a altas temperaturas. La cantidad de azufre total en un petróleo crudo depende del campo petrolero y varía de 0,05% a 14%. Valores de azufre tan bajos como 0.2% son suficientes para crear corrosión por sulfuración en aceros simples y aceros de baja aleación.1

La norma ASTM 439 contiene de 1,75 % a 2,75 % de cromo, según las curvas de McConomy modificadas, por debajo de la tasa de corrosión anticipada a una temperatura de funcionamiento de 360 ​​C, superior a 0,1 milímetros (mm)/año sin considerar ningún otro factor, como la velocidad del fluido y las partículas erosivas en los servicios. Todo lo anterior creó y aceleró un ambiente corrosivo.

La primera sugerencia es mejorar las condiciones de operación de la bomba para que funcione más cerca de los parámetros de diseño. En segundo lugar, el material del impulsor debe actualizarse al menos a un grado A487 CA6NM con un porcentaje de cromo más alto (11 % a 14 %), lo que tendrá una mejor resistencia a la corrosión y eliminará la deficiencia de material.

Luai A. Al-Fayez es especialista en bombas con 25 años de experiencia en Saudi Aramco. Tiene certificado ISO 18736 CAT III para vibraciones.

Abdul-Mohsin Buluwi tiene una licenciatura en ingeniería mecánica de la Universidad King Fahad de Petróleo y Minerales. Es ingeniero de equipos rotativos y trabaja en el departamento de servicios de consultoría de Saudi Aramco. Para obtener más información, visite www.aramco.com.