Situación
La red de oleoductos OSVAT transporta el 55 % del petróleo crudo producido en Brasil. A lo largo de 275 km, hasta 10 tipos diferentes de petróleo fluyen hacia varias refinerías en todo el país.
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Sellos mecánicos recubiertos con DiamondFace en aplicaciones de crudo
DF-HRS8 extremadamente resistente al desgaste para bombas Sulzer de alta presión
Desafío
La red de oleoductos OSVAT transporta el 55 % del petróleo crudo producido en Brasil. A lo largo de 275 km, hasta 10 tipos diferentes de petróleo fluyen hacia varias refinerías en todo el país.
Solución
Sellos cartucho DF-HRS8 con recubrimiento DiamondFace, aplicado en ambas caras deslizantes del sello.
Ilustración: Bomba centrífuga multietapa Sulzer de alta potencia en operación. Doce bombas de este tipo se utilizan en cuatro estaciones de bombeo del sistema OSVAT en Brasil. El sistema de sellado consta de dos sellos mecánicos EagleBurgmann DF-HRS8 por bomba, recubiertos con DiamondFace, suministrados según el plan API 31.
La red OSVAT, de 275 km de longitud, desempeña un papel fundamental en la economía brasileña, transportando alrededor del 55 % del petróleo crudo producido en el país. Abastece a dos refinerías de Petrobras en el estado de São Paulo: REPLAN, ubicada en Paulínia, la más grande de la empresa (360.000 barriles por día, aprox. 20 % de la capacidad nacional) y REVAP, en São José dos Campos, la tercera más grande (250.000 barriles por día).
Las bombas
Las bombas Sulzer de alta potencia, modelos centrífugos multietapa MSD y SZZM, fueron diseñadas a medida para cumplir los requisitos hidráulicos y mecánicos del usuario final.
La bomba Sulzer MSD tiene carcasa partida axialmente, con diseño de doble voluta y disposición entre rodamientos, también conocida como bomba API-610 BB3. Las cámaras de sello en ambos lados están igualmente presurizadas mediante anillos restrictivos y línea de equilibrio integrada. La bomba Sulzer SZZM también tiene carcasa axialmente partida, pero cuenta con dos etapas y se clasifica como bomba API 610 BB1. Ambas están dispuestas para reducir la carga axial en los rodamientos. El mismo sistema de sellado se utiliza en ambos tipos.
Los sellos enfrentan un entorno severo en esta aplicación: un medio abrasivo y altamente viscoso bombeado a alta velocidad. Las caras convencionales de materiales duros (hard/hard) tienen capacidades limitadas para soportar alta viscosidad, lubricación deficiente y temperaturas elevadas. Los sellos pueden funcionar en seco, lo que daña o destruye las caras deslizantes y los elementos secundarios. La vida útil de los sellos con materiales convencionales suele ser de solo algunos meses.
Ilustración 1: Vista superior de un sello EagleBurgmann HRS8 montado en el eje de la bomba.
Ilustración 2: Sello mecánico tipo cartucho HRS8. Ambas caras, rotativa y estacionaria, recubiertas con DiamondFace. Partes amarillas = rotativas, azules = estacionarias, grises = superpuestas.
Para sellar de forma confiable los ejes de las bombas, se aplicaron sellos tipo cartucho DF-HRS. El tipo HRS de EagleBurgmann es un diseño probado para aplicaciones con lodo. Solo se realizaron pequeñas adaptaciones para manejar petróleo crudo de alta viscosidad. Otras ventajas incluyen diseño de cara estacionaria y múltiples resortes protegidos del producto.
La lubricación y enfriamiento de las caras se realiza mediante un sistema de lavado según el plan API 31: el crudo pasa por un separador centrífugo desde la descarga de la bomba. El fluido limpio va a la cámara de sellado, mientras que el fluido con sólidos se redirige a la succión de la bomba.
Para evitar problemas con los sellos en esta exigente aplicación y aumentar significativamente el tiempo medio entre fallas (MTBF), se aplicó recubrimiento DiamondFace en ambas caras deslizantes.
La capa de diamante cristalino se caracteriza por su extrema dureza, resistencia al desgaste, alta conductividad térmica, excelente resistencia química y bajo coeficiente de fricción, con máxima adherencia al material base. Esta innovadora tecnología ha demostrado ser una solución confiable en la industria del petróleo y gas. Diversos casos internacionales muestran una vida útil hasta 25 veces mayor.
Desde el inicio de operación en 2012, las bombas Sulzer del sistema OSVAT funcionan sin fallos, y los sellos mecánicos EagleBurgmann DF-HRS8 con recubrimiento DiamondFace no han mostrado desgaste hasta ahora. Esto representa un beneficio económico y ambiental importante para el operador, Petróleo Brasileiro S.A. (Petrobras).
- Presión de succión: 25 bar (363 PSI)
- Presión de descarga: 100 bar (1.450 PSI)
- Presión en la cámara de sellado: 34 bar (493 PSI)
- Velocidad de rotación: 3.585 rpm
- Velocidad deslizante: 30,88 m/s (101,31 ft/s)
- Temperatura: 30 °C (68 °F)
- Viscosidad: … 500 cSt a 20 °C (68 °F)
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