04 sistemas y componentes del equipo

1SISTEMAS Y COMPONENTES BSICOS DEL EQUIPO DE

PERFORACIN

Programa de Entrenamiento Acelerado para Ingenieros

Supervisores de Pozo

2Sistemas Bsicos del Equipo de Perforacin

Los 5 Sistemas ms importantes en un Equipo son:

1. Sistema de Potencia2. Sistema de Rotacin3. Sistema de Levantamiento de Cargas4. Sistema Circulante de Fluidos5. Sistema de Prevencin de Reventones

3El Sistema de Potencia

Se subdivide en dos partes:

1. Generacin de Potencia

2. Transmisin de Potencia Transmisin Elctrica Transmisin Mecnica

4Generacin de Potencia

La forma ms comn es el uso de Motores de Combustin Interna. Estos motores son normalmente alimentados por combustible DieselSu nmero depende del tamao del equipo al que van a suminstrar la potenciaMuchos equipos modernos tienen 8 Motores de Combusitn Interna ms.

El Sistema de Potencia

5Transmisin Elctrica

La mayora de los equipos en la actualidad utilizan esta forma de transmisin de potencia Los Generadores producen la electricidad que se transmite a los Motores Elctricos a travs de cables de conduccin elctrica


6Resumen del Sistema de Transmisin Elctrica de la Potencia


7Transmisin MecnicaNo es muy utilizada hoy da aunque todava se emplea en algunos equipos viejos. Consiste de una serie de correas, cadenas, poleas, piones dentados y engranajes.Se denomina tambin Sistema de Transmisin Compuesta.


8Sistema para Levantamiento o Izado de Cargas

Proporciona tanto el equipo necesario como las reas de trabajo

La Estructura Soportante

El equipo para el Izaje o Levantamiento de cargas

9La Estructura Soportante

La Sub-Estructura

El Piso del Equipo de Perforacin

La Torre de Perforacin

Sub-Estructura

Piso del Equipo

Torre de Perforacin

Sistema para Levantamiento o Izado de Cargas

10

Sistema de Izaje

Los principales componentes son:

1. Malacate2. Bloque de Cororna3. Bloque Viajero4. Gancho5. Elevador6. Cable Lnea de Perforacin

Sistema para Levantamiento o Izado de Cargas

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Sistema de Rotacin

Tiene 3 Sub-Componentes mayores:

1. Ensamblaje de Mesa Rotaria y / Top Drive

2. La Sarta de Perforacin

3. La Barrena

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Sistema de Rotacin con Barra de Transmisin - Kelly

Sistema de Rotacin

13

Sistema de Rotacin

Sistema de Rotacin con Impulso en el Tope de la Sarta Top Drive

14

La Sarta de Perforacin

Sistema de Rotacin

15

La Barrena

Sistema de Rotacin

16

Sistema Circulante del Fludo de Perforacin

Los 4 componentes principales de un sistema circulante son:

1. El Fluido de Perforacin.2. El rea de preparacin y

almacenaje.3. El equipo para bombeo y

circulacin de fluido.4. El equipo y rea para el

acondicionamiento.

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Sistema para control del Pozo y Prevencin de Reventones

Un reventn es un flujo incontrolado de fluidos de la formacin a la superficie Comienza con un brote o cabeceo que es un flujo imprevisto de fluidos de la formacin adentro del pozo el cual, si no se maneja arpopiadamente, se convierte en un Reventn

El Sistema para control del Pozo tiene 3 funciones:

1. Cerrar el pozo en caso de un influjo imprevisto2. Colocar suficiente contra-presin sobre la formacin3. Recuperar el Control Primario del Pozo

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1.Conjunto de BOPs

4. Unidad de Cierre adistancia - Acumulador

3. Mltiple de Flujoy Estrangulacin

2. Lnea delEstrangulador

Sistema para control del Pozo y Prevencin de Reventones Componentes`

19

Sistemasy

Componentes

(Tipos de Taladros)

20

SISTEMAS Y COMPONENTES

q Sistemas Es todo grupo de equipos y/o componentes necesariospara lograr el objetivo de finalizar un trabajo en el menor tiempo posible y con los mejores ndices de seguridad

Sistema de Levantamiento Sistema de Circulacin Sistema de Rotacin Sistema de Seguridad Sistema de Potencia

q Componentes Es todo parte o pieza requerida que de manera integral ponen en funcionamiento los diferentes equipos de cadauno de los sistemas

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q Sistema de Levantamientoq Componentes: Estructura (Torre o Cabria) y Sub-estructura Bloque viajero y Bloque corona Gancho Cable o Guaya de PerforacinMalacate y Accesorios Elevadores, cuas y accesorios Llaves de esfuerzos Consola del Perforador con sus Intrumentos EncuelladeroWinches auxiliares Rampa


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Sistema de Levantamiento

Torre Mstil

Subestructura

Cable

Bloque viajero

Gancho

Bloque corona

Caseta del perforadorMalacate

Encuelladerochanguera

Rampa


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SITEMA DE IZAJE

Programa de Entrenamiento Acelerado para Ingenieros

Supervisores de Pozo

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El Equipo de Izaje

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La Estructura de Soporte

El Piso del Equipo

La Torre de Perforacin

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Bloque de Corona

GanchoBloque Viajero Anclaje de la

Lnea Muerta


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El Cable de Perforacin

Tamao: de 1 a 1

Diseo: Trenzado 6 x19

Alma Ncleo: IWRC

Independent Wire Rope Core

Clase de Acero: EIPS

Extra Improved Plow Steel

El Cable de Perforacin es como una mquinaque trabaja cuando mueve cargas suspendidas


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Desplazado una milla

El trabajo hecho para mover un peso de una tonelada un distancia de una milla

Ser:

Trabajo = Fuerza x Distancia

Que se expresa como:

T = 1 ton-milla

Trabajo hecho por el Cable: Toneladas x Milla

Un peso de una tonelada

30

Clculo de las Toneladas-Milla del CableCada vez que se suba o baje el bloque viajero, el cable de perforacin ejecuta un Trabajo.

Este trabajo se mide en

TONELADAS-MILLA

Que es el peso movido en toneladas, multiplicado por la distancia viajada en millas

Por lo que el cable trabaja mientras se perfora, se hace un viaje, se corre la TR, etc.

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Las Toneladas x Milla del cable se deben calcular en cada viaje de tubera

y se debe llevar un registro exacto de ellas.

La falla de no llevar el registro es el error ms comn que se comete en

la aplicacin del procedimiento para la corrida y corte del cable trabajado.

Hay varios clculos de Tonelaje x Milla disponibles:

Clculo de las Toneladas-Milla del Cable

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El clculo ms comn es el de Tonelaje-Milla para un Viaje Redondo con la sarta de perforacin:

Wp x D x (Lp + D) + 2D x (2Wb +Wc)

5,280 x 2,000=RTtm

Donde:RTtm = Toneladas-Milla para el Viaje RedondoWp = Peso de la tubera de perforacin sumergida en el lodo (lb/ft)D = Profundidad total del hoyo (ft)Lp = Longitud promedia de una lingada (parada) de tubera (ft)Wb = Peso del Ensamblaje del Bloque Viajero (lb)Wc = Peso sumergido de los collares (BHA) menos el peso sumergido

de una longitud igual de tubera de perforacin (lb)

Clculo de las Toneladas-Milla del Cable

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Programa de Corrida y Corte del Cable

Puesto que el cable de perforacin se considera una mquina ella necesita de mantenimiento.El cable de perforacin se desgasta con el uso y se debe reemplazar.Este proceso se conoce como Corrida y Corte del Cable.Despus de acumular una cierta cantidad de trabajo (Ton-Milla) se debe correrdesde el carretel de reserva hacia el tambor y/ cortar una determinada longitudCada equipo tiene su programa de Corrida y CorteLa intencin es mover los puntos de desgaste crticoEllos son los puntos de levantamiento y los puntos de contacto en:1. El Malacate2. El Bloque de Corona3. El Bloque Viajero4. El Ancla de la lnea muerta

SIN EMBARGO, LA INSPECCIN VISUAL ES MS IMPORTANTE

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Procedimiento:Cuelgue el bloque viajero y asegrelo a la torreDeslice el cable por el anclaje de la lnea muerta Desenvuelva la lnea almacenada en el malacate Saque la punta del cable y corte la longitud apropiadaVuelva a enrollar el cable remanente en el malacateAsegure la lnea muerta en el anclaje Libere el Bloque viajero de su amarre en la torre Ajuste el mecanismo de parada automtica del tamborCuando el bolque se aproxime al piso o a la corona``

Programa de Corrida y Corte del Cable

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Ejercicio de clculo de Toneladas-Millas

Se ha completado un viaje redondo hasta una profundidad de 15,000 pies con una sarta compuesta por los siguientes tubulares:

Collares de Perforacin: 21 x 30 pies (101 lb/pie), 6 OD x 2 ID Tubera de Perforacin: 5OD, (19.5 lb/pie), Longitud promedio de cada parada (lingada): 90 pies

Peso del Bloque Viajero: 12,000 lbsDensidad del lodo en el pozo: 12lb/galFactor de Flotacin = (65.44 peso del lodo en lb/gal)/65.44

Calcular el trabajo hecho por el cable para hacer el viaje redondo, expresado en Toneladas-Milla.

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q Sistema para la circulacin de fluidos

q Componentes:

Fluidos de perforacin Tanques o presas para contener los fluidos Bombas principales y auxiliares Tubo vertical (Stand pipe)Manguera de Circulacin Linea de flujo o de retorno (Flow Line) Equipos para Control de Slidos Presas de asentamiento y de reserva Desgasificadores y Separadores de Gas


37

Sistema para la circulacin de fluidos

Bombas y tanques del fluido


387

Barrena de 12

Bomba de lodos

Unin Giratoria

Kelly Top drive

Espacio anular

Manguera rotaria o de circulacin

Tubo vertical

Tubera de perforacin

Agujero perforado

Barrena de 12 O.D.

Porta barrenas

Piso del Equipo

Lnea de flujo o de flote

Formaciones de roca en el subsuelo

Revestimiento

BOP

Lodo de perforacin

Mallas vibratorias

Presas o tanques de lodo

Petrleo o gas

Presin de circulacin

Sistema para la circulacin de fluidos

Sistema de Rotacin


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Malla vibratoria (elimina recortes) Desarenador (elimina la arena)

Equipos de Control de Slidos

Sistema de Circulacin


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Desgasificador

Separador gas / lodo

Sistema de Circulacin


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SISTEMA CIRCULANTEDE FLUIDOS

Programa de Entrenamiento Acelerado para Supervisores

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El Fluido de Perforacin

El fluido de perforacin es una mezcla de varios componentes:

Funciones Bsicas del Fluido de Perforacin:

1. Suministrar potencia hidrulica a la barrena para perforar2. Transporte de recortes de roca hacia afuera del pozo3. Soportar las paredes del hoyo perforado4. Prevenir la entrada de fluidos de la formacin hacia el hoyo perforado5. Enfriar y lubricar la barrena y la sarta de perforacin

Tres Tipos Bsicos de Fluidos son:

1. Fluidos de Perforacin con Base Agua2. Fluidos de Perforacin con Base de Aceite3. Fluidos de Perforacin con Aire o Gas

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Preparacin y Tratamiento del Fluido

Las cuatro rutinas principales con el sistema de fluidos son:

1. Preparacin Inicial2. Densificacin (incremento del peso o densidad del lodo)3. Dilucin (Reduccin del peso o densidad del lodo)4. Tratamiento / acondicionamiento (cambios en la qumica del lodo)

Embudo de Mezcla con chorro

de lodo

Un dispositivo en forma de embudo se emplea para agregar en forma rpida materiales slidos al lodo utilizando el principio del vaco creado por el flujo estrangulado (tubo venturi / principio de Joule)

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Pruebas de Campo para el Fluido de Perforacin

Las dos propiedades principales que son continuamente controladas son:

Peso del lodomedido con la Balanza de Lodos:

y

ViscosidadEmpleando un embudo de Marsh

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Sistema Circulante del lodo

Componentes:

1. Tanques o Presas de Succin2. Lnea de Succin3. Bombas de Lodo4. Lnea de Descarga de la Bomba5. Lnea de Conduccin a la torre6. Manguera Rotaria7. Sarta de Perforacin8. Espacio Anular hoyo - Sarta9. Lnea de Retorno (L.de flujo o de flote)10. Tanques o presas de asentamiento11. Area para el acondicionamiento del lodo

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Bomba de Lodos Tipo Triplex

La bomba de lodos se considera EL CORAZN del Sistema Circulante

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Bomba Triplex Componentes

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Mltiple de Flujo para Succin y Descarga Bomba Triplex

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Amortiguador de Pulsaciones en la DescargaBomba Triplex

Absorbe los golpes de presin en la descarga de la bomba debido al pistoneo

Permite una entrega volumtrica continua del fluido y la vez disminuye las vibraciones en las lneas.

Va instalado cerca o sobre la lnea de descarga de fluidos en la bomba.

La cmara de amortiguacin contiene una vejiga o diafragma de neopreno que se pre-carga con nitrgeno a una presin entre 750 y 1000 psi

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Bomba de Pre-carga o de Alimentacin Bomba Triplex

Caractersticas:

Suministra el fluido de perforacin para la bomba de pistones en forma continua.Se instala en la lnea de succin de la bomba de lodos para succionar directamente de la presa y alimentar la succin de la bomba de pistones.

Es una bomba centrfuga (con impulsor circular de expulsin tangencial).

Operada con motor diesel o, ms comunmente, con motor elctrico

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Mdulo de Bombeo Bomba Triplex

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Camisas y Pistones Bomba Triplex

Lado de BombeoLado de Potencia

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Dimensiones consideradas:

Longitud de la carrera o emboladadimetro del pistn (igual al dimetro de la camisa)

Volumen terico entregado por embolada:

Se calcula de acuerdo con las dimensiones

Volumen Real entregado:

Vol. Real = Vol. Terico x Eficiencia Volumtrica.

Ef. Vol. para bombas triplex est entre 95 y 98%

Camisas y Pistones Bomba Triplex

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Vlvulas y Asientos Bombas Triplex

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Ejercicio: Clculo de la entrega volumtrica

Para una bomba Triplex:

Longitud de la carrera (embolada): 10

Dimetro de la camisa (cabeza del pistn): 5.5

Calcular la entrega volumtrica por cada embolada

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Equipo para Control de Slidos

Temblorina (Zaranda) Desarenador / Desarcillador

Es el limpiador primario del lodo. Remueve los ripios de perforacin de mayor tamao transportados en el lodo por retencin en mallas vibratorias con movimiento cclico de impacto y desplazamiento horizontal o inclinado

Remueve las partculas ms finas por fuerza centrfuga cuando se hace pasar el lodo a travs de loshidrociclones (sistema de conos interconectados con entrada lateral de flujo y descarga de slidos por el vrtice y lodo limpio por el tope

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Equipo para acondicionamiento del lodo

Desgasificador de Vaco

Remocin del gas en el lodoEl gas que haya entrado en el lodo se debe remover porque:

1. Reduce la densidad del lodo 2. Reduce la eficiencia volumtrica de la bomba 3. Disminuye la presin hidrosttica de la columna de fluido 4. Aumenta el volumen del fluido de perforacin

Equipos utilizados para remocin del gas:

Separador de Gas / Lodo

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Volumen interior de la sarta y Volumen Anular

DArea (pulg ) = D x 0.785

2

Volumen en bbl/pie = D1,029.4

2

Dd Volumen anular en bbl/ft =D

2 d 2

1,029.4

E s p a c i o Espacio entre la sarta de perforacin y el agujero perforado

Voumen anular = Volumen del espacio anularEspacio anular

2

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Clculo del volumen total del hueco (pozo)

Collares dePerforacin

DC

Tubera deperforacin

TP

ID de la TP = d1OD de la TP = D1Long de la TP = L1

ID de los DC = d2OD de los DC = D2Long de los DC = L2

Tamao (diam. del hueco) = D3

Todos los volmenes se dan en barriles.

A = Volumen interior de la TP (capacidad) = L1 x d1/1029.4

B = Volumen interior de los DC (cap.) = L2 x d2 / 1029.4

C = Vol anular alrededor de DC = L2 (D3 D2 ) /1029.4

D = Vol anular alrededor de la TP = L1 (D3 D1) /1029.4

Vol total del hueco (pozo) = A + B + C + D (en barriles)

2

2

2

2

2 2

60

Ejercicio: Clculo de volumen total del pozo

Tamao del agujero: 8 Collares: 6 OD x 2 ID, 650 piesTub de Perf., TP: 5, 4 IDProfundidad del pozo: 8,200 pies

Calcular el volumen total del pozo en barriles.Calcular las emboladas requeridas para dicho volumen

61

Ejercicio: Clculo del volumen del pozo

Tamao del agujero: 8 Collares: 6 ODx2 ID, 850 piesTubera de Perforacin: 5x4 IDProfundidad del pozo: 8,400 piesZapata del revestidor: 3,000 piesDetalles del revestidor: 9-5/8OD, 53.5 lb/pie

Calcular el volumen del pozo en barrilesCalcular las emboladas requeridas para bombear dicho volumen

62

Presin Hidrosttica

La presin hidrosttica es la misma en todos los casos

Por Qu?

En cul de los recipientes es mayor la presin hidrosttica?

63

La presin Hidrosttica es funcin de la altura y de la densidadPresin Hidrosttica en un pozo = 0.052 x TVD x densidad del lodo

Presin Hidrosttica

64

6,240 psi 7,800 psi 5,616 psi 6,058 psi

Presin Hidrosttica

65

Bache de lodo pesado

Lodo Original en el pozo

Bache de lodo pesado - pldora

El bache es bombeado para proveer una longitud de tubera seca al sacarla del hoyo

Anular TP = Tubera de Perforacin

Anular

Bache

TP

TuberaVaca

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Ejercicio: Clculo de bache pesado

Tamao del hoyo: 8 Collares: 6 ODx2 ID, 850 piesTubera de Perf.: 5x4 IDProfundidad del pozo: 8,400 piesZapata del revestidor: 3,000 piesDetalles del revestidor: 9-5/8, 53.5 lb/pie Peso del lodo en el pozo: 10lb/galPeso del bache pesado: 12lb/gal

Calcular el volumen de bache pesado requerido para tener 300 pies de tubera vaca al sacar

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Mesa Rotaria y accesorios Tubera de perforacin (drill pipe) Barras (drill collars) y tubera pesada (hevi-wate)Mecha o barrena Cuadrante (kelly) y accesorios. Top Drive Unin giratoria (swivel) Herramientas especiales de fondo

Motores de fondo Turbinas

q Componentes:

q Sistema de Rotacin


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Mesa Buje Maestro

Buje del Cuadrante

Sistema de Rotacin


69

Top Drive


70

SISTEMA DE ROTACION Y LEVANTAMIENTO

ANTIRESBALANTES

HOYO DE RATN

CUAS

MALACATE

LLAVES DE TORQUE

LLAVE PARA ENROSQUE DETUBERIA

CUAS DE LAS

BARRAS

MESA ROTARIA

TUB. DE PERF.

LINEA DE LAS LLAVES

TAMBOR PARA EL CABLE


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PARADA DE PORTA-BARRENAS

Sistema de Rotacin y Levantamiento

PARADAS O LINGADAS DE TUBERIA DE PERFORACIN

HACIENDO UN VIAJE DE TUBERA CON EL PERSONAL

DEL PISO DEL TALADRO

LLAVES DE TUBERA

ARREGLO DEL WINCHE ENTRE EL PERSONAL


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Vlvulas preventoras (BOPs) Anular o Esfrico Arietes o Rams de Tubera Arietes o Rams Ciego (Blind Rams) Arietes o Rams de Cizalla (Shear Rams)

Unidad acumuladora de presinMltiple de estranguladores (choke manifold) Estrangulador manual o remoto (super-choke) Lnea de matar (kill line) Lnea del estrangulador (choke line) Vlvula de cierre hidrulico (HCR o portn) Vlvulas auxiliares (kelly cock, preventor interno)

q Componentes:q Sistema de Seguridad


73

Sistema de Seguridad

Arreglo de BOPs


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BOPs Esfrico

Shaffer

BOPs de Arietes

Cameron Tipo U



75


Unidad Acumuladora de Presin


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Unidad Acumuladora


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Estrangulador (Choke) Remoto


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Motores primarios

Generadores

Tranmisin de la potencia

q Componentes:

q Sistema de Potencia


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q Sistema de PotenciaqMotores Primarios: Generalmente son de combustin interna, siendo el combustible ms utilizado el aceite diesel.

Estos motores pueden estar acoplados directamente con los equipos (Taladros Mecnicos) o acoplados a Generadores encargados de suplir potencia elctrica (Taladros Elctricos)

El movimiento de los equipos o componentes de los sistemas, es proporcionado por motores secundarios y estos pueden ser convertidos en combustin interna o elctricos


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Motores Primarios


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q Generadores Cambian la potencia mecnica desarrollada por los motores primarios en corriente elctrica y generalmente son de corriente alterna

Las bobinas de inducido del motor generan un campo magntico al girar, esta corriente inducida es tomada de las bobinas del estator mediante conexiones directas


82


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q Transmisin de Potencia La potencia generada por los motores primarios, debe transmitirse a los equipos para proporcionarle el movimiento

Si el Taladro es Mecnico, esta potencia se transmite directamente del motor primario al equipo

Si el Taladro es Elctrico, la potencia mecnica del motor se transforma en potencia elctrica con los generadores, luego, esta potencia elctrica se transmite a los motores elctricos acoplados a los equipos, logrando su movimiento


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Taladros Mecnicos Taladros Elctricos


04 sistemas y componentes del equipo

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