3 llaves wilson

LLAVES DE FUERZASISTEMAS DE TIRO TORQUE HIDRAULICO

CONCEPTO DE TORQUE DE AJUSTE DE UNA UNIÓN :

– Dar torque a una unión entre tubulares, es ajustar esa unión, de modo que quede con un sello que mantenga la unión operando bajo las especificaciones de diseño .

– Es decir que :– Una vez ajustada, soporten los esfuerzos de

tensión, torque, estallido y colapso nominales para esa unión.

TORQUETORQUE

Un ejemplo típico, es una unión API, entre barras , que luego de ajustada opera bajo tensión –Esta tensión “estira” los filetes de las roscas, lo que haria que , sin un torque anterior que sellara los espejos, esa rosca, sometida a presion interior fugaria por los espejos y o se produzcan engranes en los espejos.El torque inicial compensa ese efecto, de manera que el sello se mantenga.

TorqueTorque

Se mide en Kg . Mt o en Lbs . Pie , esto es el producto de la fuerza de tiro por la distancia al centro de la llave.Se mide con un “torquimetro” que es:Un cilindro con fluido hidráulico , que se comprime con el tiro – Esa presion se lee en un dial calibrado en valores de FUERZA (tiro) o a veces, raramente en valores de TORQUE :

(para esto se debe saber el largo de llave y este (para esto se debe saber el largo de llave y este debe ser siempre el mismo, es debe ser siempre el mismo, es PELIGROSO ya PELIGROSO ya que si se cambian las llaves y son distinto largo que si se cambian las llaves y son distinto largo se producer error en la lectura...se producer error en la lectura...

MEDICION DEL TORQUEMEDICION DEL TORQUE

Dijimos que se mide en Kg . Mt o en Lbs . Pie , esto es el producto de la fuerza de tiro por la distancia al centro de la llave.Conocido el brazo de la llave, deberemos medir el tiro para calcular el torque, o mejor dicho, conocido el torque necesario y el largo de la llave, calculamos el tiro o fuerza a aplicar que la mediremos con el “torquimetro”.Es decir: Torque = Tiro x Long Torque = Tiro x Long , por tanto :Tiro (Kg) = Torque (kgm) / Long (m) Tiro (Lbs) = Torque (lbs-pie) / Long (pies)

MEDICION DEL TORQUEMEDICION DEL TORQUE

Dijimos que se mide en Kg . Mt o en Lbs . Pie

1 Kg = 2.2 lbs.1 mt = 3.28 pies

Por tanto : 1 Kg x m = 7.217.21 lbs x pie

EQUIVALENCIAEQUIVALENCIA

TorquimetroTorquimetro

Conocida “S” constante , mide la presión, y en un dial calibrado en FUERZA de tiro.

Presion = Fuerza / Superficie = F/S

F = P x S

“S” es el área del pistón –el area del vastago

S

CUIDADO: Para que este CUIDADO: Para que este calibrado en torque se calibrado en torque se debe conocer el largo de debe conocer el largo de la llave, y no pueden la llave, y no pueden cambiarse ¡¡¡¡¡cambiarse ¡¡¡¡¡

F (tiro)PRESIÓN

A veces se calibra en TORQUE pero:

Hay varios tipos de llaves, de de acuerdo al tubular a ajustar y al acuerdo al tubular a ajustar y al torque máximo que permitentorque máximo que permiten.(es decir a la fuerza máxima que soporta el brazo y las mandíbulas)Veamos los componentes de típicos de una llave y las capacidades de las llaves mas comunes:

LLAVES DE FUERZALLAVES DE FUERZA

Colgador

Brazo de fuerza

Pernos

Mandíbula larga

Mandíbula corta

Cierre

Mandíbula de cierre

HT14

M.cierre dentada para regular rango

HT 55

Cierre con doble articulación

MORDAZAS

La llave funciona con un principio similar al de la llave de cadena, al tirar del brazo, las articulaciones abrazan el tubular excentricamente (se “acomodan” al diametro )

Las mordazas se hincan y fijan las mandíbulas, transmitiendo el esfuerzo de torque al tubular.

LLAVE Y TORQUELLAVE Y TORQUE

F (tiro)

dTORQUE = F X d =

Kg . Mt = Lbs . pie

El esquema para torquear la unión por ejemplo puede ser:

TORQUEO DE UNIONESTORQUEO DE UNIONES

(F)

d

Torque = F x d

90º

Torque = F x dUnidades:• Kgr-mt• Libras-pie

Brazo de la llave = (d)

Tiro = Fuerza (F)

90°

06

CAPACIDADES DE TORQUE

Y RANGO DE PM POSIBLES DE

AJUSTAR CON ESAS LLAVES

Master driller Manual Ensign

TIRO CON APAREJOSTIRO CON APAREJOS

•• Cuando la capacidad del malacate no es Cuando la capacidad del malacate no es suficiente para el tiro (torque) a aplicar, o suficiente para el tiro (torque) a aplicar, o la disposición del equipo lo exige, hay la disposición del equipo lo exige, hay diferentes casos o formas de torquear, diferentes casos o formas de torquear, utilizando poleas para multiplicar la fuerza utilizando poleas para multiplicar la fuerza de tiro.de tiro.

•• Veamos algunos ejemplos típicos Veamos algunos ejemplos típicos extraidos del manual de Ensign y del extraidos del manual de Ensign y del manual de Drilcomanual de Drilco

Largos Std de llaves:

•• Normales Std : Normales Std : •• 42” equivalen a 3.5 pies42” equivalen a 3.5 pies•• 48” equivalen a 4 pies48” equivalen a 4 pies•• 50” equivalen a 4.2 pies50” equivalen a 4.2 pies•• 54” equivalen a 4.5 pies54” equivalen a 4.5 pies

recordando : 12” = 1 pie (ft)recordando : 12” = 1 pie (ft)

CASOS DE TIRO Y CALCULOEn varios manuales , aparece para los casos, En varios manuales , aparece para los casos, el torquimetro colocado en la linea de tiro, y no el torquimetro colocado en la linea de tiro, y no en la linea “muerta”.en la linea “muerta”.Es practica usual colocarlo en la linea fija, Es practica usual colocarlo en la linea fija, normalmente en la llave izquierda normalmente en la llave izquierda –– Esto evita Esto evita mayores long. de mangueras, golpes, etc.mayores long. de mangueras, golpes, etc.Ademas, en esta posicion Ademas, en esta posicion la indicacion del la indicacion del torquimetro es siempre el tiro REAL aplicadotorquimetro es siempre el tiro REAL aplicado , , y y no hay que calcular nada si esta llave esta a no hay que calcular nada si esta llave esta a 90º con el cable de contra, cualquiera sea el 90º con el cable de contra, cualquiera sea el caso.caso.

1- CASOS DE TIRO Y CALCULO•• Llaves a 90º Llaves a 90º -- Torquimetro en cualquiera de Torquimetro en cualquiera de

los cables (Tiro o muerto):los cables (Tiro o muerto):•• En este caso, el valor de tension, tiro o En este caso, el valor de tension, tiro o

fuerza que indica el torquimetro es el real, fuerza que indica el torquimetro es el real, siempre que este a 90º el cable y la llave siempre que este a 90º el cable y la llave donde esta ubicado.donde esta ubicado.

•• Si una llave esta con angulo, el tiro que se Si una llave esta con angulo, el tiro que se esta haciendo esesta haciendo es MAYOR MAYOR y esto es y esto es PELIGROSO PELIGROSO , porque se puede superar la , porque se puede superar la capacidad de la llave y producir rotura y capacidad de la llave y producir rotura y accidenteaccidente

Muerto

Muerto

Torquim.

Torquim.

La lectura del torquimetro La lectura del torquimetro es el valor real de tiro es el valor real de tiro aplicado y es = al tiro del aplicado y es = al tiro del malacatemalacate

2- CASOS DE TIRO Y CALCULO•• Llaves a 90º Llaves a 90º -- Torquimetro en linea del Torquimetro en linea del

muerto o tiro , y polea multip. en linea de muerto o tiro , y polea multip. en linea de tiro:tiro:

•• En este caso, el valor de tension, tiro o En este caso, el valor de tension, tiro o fuerza que indica el torquimetro puede ser fuerza que indica el torquimetro puede ser el real o la mitad, o 1/3.el real o la mitad, o 1/3.

•• El valor del tiro en el malacate es la 1/3 o 1/2 El valor del tiro en el malacate es la 1/3 o 1/2 del tiro real ejercido, (esto es usado cuando del tiro real ejercido, (esto es usado cuando el malacate no da el tiro necesario), veamos:el malacate no da el tiro necesario), veamos:

LECTURA TORQUIMETRO REAL APLICADA

TIRO = ½ DEL INDICADO

TIRO = 1/3 DEL INDICADO


LECTURA TORQUIM. = ½ APLICADO

TIRO = ½ DEL APLICADO


TIRO = ½ DEL INDICADO

En el manual de Drilco hay graficados 15 casos posibles de formas de torque.Se puede buscar el correcto según sea la operacion en el equipo.Torquear con la llave inferior-(izq.) baja el brazo de palanca entre la mesa y la cupla y flexiona menos la barra.

Otros casosOtros casos

Como en este caso la distancia entre el centro del tubo y el cable no es la del brazo de la llave, para aplicar el torque es necesario UNA TENSION MAYOR EN EL CABLE.Esto puede ocasionar roturas en la llave, cable, etc. y ACCIDENTES. y ACCIDENTES. o:o:Producir un torque menor al Producir un torque menor al necesario, si solo llegamos al necesario, si solo llegamos al valor del tiro con el torquimetro valor del tiro con el torquimetro en la llave que tira...... en la llave que tira......

TIRO EN ANGULOTIRO EN ANGULO

TIRO EN ANGULOTIRO EN ANGULO

dF

α

Torque = F x d

Para llegar al torque req. y como d < L, tengo que aumentar la F de tiro

d = L x Cos α

L

El tiro F se obtiene normalmente de dos maneras:

1.- Con los malacates del cuadro, (cabezas de gato)

2.- Con dispositivos hidráulicos

TIRO

Tiro con los malacates del cuadro, (cabezas de gato):

Trabajan con un sistema de fricción, a discos, con registro, presionados por un sistema neumático a diafragma regulado por una válvula en la consola del maquinista que permite la variación de presión de aire, y por tanto de “patinamiento” de los discos de friccion, y del tiro.

TIROTIRO

Tiro con sistemas hidráulicos:

Operan con cilindros hidráulicos y poleas para corregir la dirección del cable- Se suministra presión al cilindro, con una fuente de poder regulada, y esta presión se convierte en una fuerza en el cilindro, cuyo embolo va unido al cable de tiro.

TIROTIRO

Hay dos tipos de montaje:En el mástil –En la sub estructura

Funcionan básicamente igual, lo único distinto es el sentido de desplazamiento del cilindro y la forma de fijación.

Tiro sist. hidráulicosTiro sist. hidráulicos

Drilco EZTorq

Los sistemas hidráulicos son mas seguros y tienen mejor regulaciónPueden hacerse ajustes mas sensibles del torque.Exijen mayor mantenimiento –(sistema de fuente, cilindros, poleas , etc)

VENTAJASVENTAJAS DE OPERACIÓNDE OPERACIÓN

LAS LLAVES SON UNO DE LOS ELEMENTOS DE MAS RIESGO EN EL PISO DE TRABAJO.LA OPERACIÓN EXIGE QUE EL PERSONAL TOME RECAUDOS DURANTE LA MANIOBRA.

LOS RIESGOS PRINCIPALES SON:

RIESGOS CON LAS LLAVESRIESGOS CON LAS LLAVES

LESIONES POR GOLPES O APRISIONAMIENTO DE MANOSLESIONES POR “ZAFAR” LAS LLAVES : PELIGROSISIMO....PELIGROSISIMO....LESIONES POR ROTURA DE LLAVES : PELIGROSISIMO....PELIGROSISIMO....

RIESGOS DE OPERACIÓNRIESGOS DE OPERACIÓN

LESIONES EN LAS MANOS:Provocadas en general por golpes contra el tubo o aprisionamientos entre mandíbulas , por mala posición de las manos del operario al cerrar las llaves o por FALTA DE PROTECTORES EN LAS FALTA DE PROTECTORES EN LAS MANIJAS DE LAS MANDÍBULASMANIJAS DE LAS MANDÍBULAS--


PROTECCIONES DE MANOSPROTECCIONES DE MANOS

ZAFADURA DE LLAVES:Ocurre normalmente o por mal cierre de la llave o porque la llave esta en malas condiciones:JUEGOS EXCESIVOS JUEGOS EXCESIVOS MORDAZAS GASTADAS ó :MORDAZAS GASTADAS ó :MAL REPARADA (excentric. incorrecta) MAL REPARADA (excentric. incorrecta)

Se debe controlar SIEMPRE estos parámetros: Veamos los juegos admisibles: ES Veamos los juegos admisibles: ES IMPORTANTE......IMPORTANTE......


JUEGOS JUEGOS ADMITIDOSADMITIDOS

Juegos admitidos llaves Varco, al 100% de torque

ROTURA DE LLAVES:UN RIESGO IMPORTANTE ES EXCEDER EL TORQUE ADMISIBLE PARA LAS LLAVES.Se debe CONTROLAR que las llaves sean aptas para el valor de torque requerido por la herramienta.Se debe controlar las fisuras en toda la llave mediante inspecciones NDTperiódicamente.

OPERACIÓN CON LLAVESOPERACIÓN CON LLAVES

Varco NO ADMITE el relleno de agujeros con aporte de material, solamente admite llevarlas a “sobremedida” –en 1/32” y luego a 1/16” y usar pernos sobremedida, luego de lo cual la llave estaria descartada.

REPARACIONES DE LLAVESREPARACIONES DE LLAVES

Varco NO ADMITE las reparaciones de fisuras con aporte (soldadura).Una llave con fisuras implica que el material ya ha sido excedido en la tension adm.


Como actualmente TODAS las fabricas de llaves son de Varco, (National) , se deberian respetar esas especificaciones, pero hay un tema de costo importante, por tanto se siguen reparando con aporte. Si se hace esto, debe por lo menos hacerse en talleres con especificaciones de calidad, tratamiento térmico, etc.


JUEGOS Y TORQUE ADMISIBLE PARA LAS LLAVES:

Veamos una tabla, con toda la información de partes, tolerancias de juego y de reparación, y torques máximos de las llaves mas comunes:

DOC ANEXA\TABLA DE TORQUES LLAVES.xls

OPERACIÓN CON LLAVESOPERACIÓN CON LLAVES

• Verificar la documentación de la inspección de las llaves (y del resto de mandíbulas en el equipo ) , y de la reparación si fueron reparadas.

• NO ACEPTAR LLAVES REPARADAS EN CUALQUIER TALLER.

• Verificar el estado general. •• Verificar que TENGAN LOS PROTECTORES Verificar que TENGAN LOS PROTECTORES •• Verificar los juegos entre pernos y Verificar los juegos entre pernos y

mandíbulas y la lubricacion de las mandíbulas y la lubricacion de las articulaciones.articulaciones.

•• Verificar estado de MORDAZASVerificar estado de MORDAZAS

Que verificar en el equipoQue verificar en el equipo

• Verificar estado y certificación de los cables de tiro y del TORQUIMETRO.

• Verificar el estado y certificación de cables de retenida.

• Verificar estado y certificación de los cables de colgado , y de sus sistemas de fijación, etc.

• Verificar el estado , diseño e diseño e inspeccióninspección de los postes de retenida.

Que verificar en el equipoQue verificar en el equipo

VEAMOS ALGUNAS FOTOS DE

REPARACIONES DE LLAVES Y

DE MONTAJES INCORRECTOS

EMBUJADO

IDENT. DE REPARACION

Para dar torque a una unión entre barras de sondeo, durante las maniobras , sin tener que utilizar la llave de enrosque ni las llaves de fuerza, existen sistemas hidraulicos.Permiten esta operación con una sola persona , se denominan roughneck o torq chief.Hay varios, de distintas marcas, tipos, etc, el mas conocido es el Varco.

SISTEMAS TORQUE HID.SISTEMAS TORQUE HID.

Hay otros modelos, tipicos de los equipos tipo W.Neer , que funcionan solamente para torqueo, sin enrosque.

Tienen que utilizar una llave de enrosque adaptada sobre el roughneck o separada para enroscar antes del torque.No tienen accionamiento angular, por lo que no pueden usarse en la vaina. – Se intento hacerlos “colgar” de cable, es muy complicado y puede ser peligroso.


VENTAJAS :1.- SE EVITA EL USO DE LLAVES DE FUERZA,

CABLES, TORQUIMETROS, ETC Y NO EXISTE RIESGO DE OPERACIÓN PARA EL PERSONAL.

2.- SE EVITAN LOS SISTEMAS DE TIRO CATHEAD MECANICOS O CILINDROS HIDRAULICOS

3.- TORQUE MAS EXACTO4.- COMPLEMENTO PERFECTO DEL T.D. y/o

ELIMINACION DE LA LLAVE DE ENROSQUE EN EQUIPOS SIN TD.


DESVENTAJAS :1.- EXIGE BUEN MANTENIMIENTO2.- RANGO LIMITADO DE TORQUE (65.000

Lbs-ft en casi todos – PM 8 ¼”)3.- COSTO INICIAL ELEVADO (aprox. FOB

227.000 U$S + montajes, etc.)4.- No es aplicable a todos los equipos, se

dificulta la operación si la vaina estamuy inclinada o lejos de la BP. o si la SE es muy chica.

5.- No admiten dif. de cuplas de mas de ½”


T80- nuevo

DimensionesDimensiones

Distancias de montajeDistancias de montaje

EspecificacionesEspecificaciones

Torqueo HIDRAULICOTorqueo HIDRAULICO

• El torque aplicado por medio de “tork chief” tambien denominados “iron roughneck”, es exactamente lo mismo que el torque dado por medio de una llave –

• La diferencia esta en que no debe calcularse el brazo de la llave, sino que por medio de una grafico, presion-torque, trazada por el fabricante o medida con una contra con un torquímetro calibrado, se puede determinar el valor del torque según la presión que se aplica : Veamos:


• El grafico es normalmente de este tipo:to

rque

= lb

s-pi

e

presion = psiP1

T1

P2

T2


• Si el fabricante da la curva, puede entonces directamente calibrarse el dial del manómetro de presion, en unidades de torque, pero esto puede variar con el tiempo por el desgaste, juegos de las articulaciones, fricción, cambio de motores, etc.

• Se DEBE revisar periodicamente la calibración del manómetro en torque, por medio de una llave de contra y un torquímetro calibrado:


Torque mec = Tiro x L

Torque hid = func. psi

L

T


• Conociendo el brazo de la llave, el torque es el valor de fuerza indicado en el torquimetro patrón por el largo del brazo, y debe ser igual al torque indicado por el manómetro del torqueador, calibrado en torque-

Esto es:• Tiro x L llave = Torque manom.• Lo que se puede hacer en varios puntos y

comparar los gráficos o la desviación.

Torqueos HIDRAULICOSTorqueos HIDRAULICOS

• Como vimos en fotos, el IRON ROUGHNECK, es un sistema hidráulico Varco para torquear uniones.Es lo mas eficiente actualmente para tener Es lo mas eficiente actualmente para tener torques exactos y...torques exactos y... EVITAR ACCIDENTES.EVITAR ACCIDENTES.

Veamos una película de como opera,Veamos una película de como opera,DOC ANEXA\Varco T 80 Torque machine.mpg

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