sistema izaje
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Contenido1. INTRODUCCION....................................................................................................................................2
1. LA TORRE O MÁSTIL...........................................................................................................................2
1.1. TIPOS DE TORRE................................................................................................................................4
1.2. LAS PARTES DE UNA TORRE..............................................................................................................5
1.3. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DEL MÁSTIL............................................................................5
1.4. EL EQUIPO QUE DEBE DE SER SOPORTADO POR LA TORRE O EL MÁSTIL.........................................6
1.5. ENCUELLADERO................................................................................................................................7
2. SUB – ESTRUCTURA............................................................................................................................7
......................................................................................................................................................................9
2.1. El equipo y las herramientas que tiene que soportar la subestructura............................................9
2.2. Partes de la subestructura..............................................................................................................10
2.2.1. CONSOLA DE PERFORAR...............................................................................................................10
3. LOS BLOQUES Y LA LINEA DE PERFORACION............................................................................11
3.1. SISTEMA DE POLEAS.......................................................................................................................12
3.1.1. BLOQUE VIAJERO Y APAREJO..................................................................................................13
31.2. La corona......................................................................................................................................15
3.2. EL GANCHO.....................................................................................................................................16
3.3. LOS ELEVADORES............................................................................................................................17
3.4. CABLE DE PERFORACIÓN................................................................................................................17
3.5. ANCLA.............................................................................................................................................21
4. MALACATE..........................................................................................................................................22
4.1. COMPONENTES DEL MALACATE.....................................................................................................23
4.2. Tambor Elevador............................................................................................................................25
4.3. CABRESTANTE.................................................................................................................................26
4.4. FRENOS...........................................................................................................................................26
4.5. EMBRAGUE.....................................................................................................................................27
4.6. TAMMBOR DE RESERVA (CARRETEL)..............................................................................................27
SISTEMA IZAJE
1. INTRODUCCION
Aporta los medios para levantar y bajar la sarta de perforación, la tubería de revestimiento y otros
equipos sub superficiales, para realizar conexiones y viajes
El sistema de izaje es un componente vital de un equipo de perforación. Este sistema suministra un
medio por el cual se da movimiento vertical a la tubería que está dentro del pozo.
Un sistema de izaje típico está conformado por:
a) La torre o mástil.
b) Sub - estructura.
c) Los bloques y la línea de perforación
d) Malacate
1. LA TORRE O MÁSTIL
Una torre estándar es una estructura con cuatro patas de apoyo que descansan sobre una base
cuadrada. Estas son usadas en pozos de tierra, pero ahora
es más común usarse en localizaciones mar adentro.
El mástil es ensamblado una sola vez cuando es
fabricado Luego de ser ensamblado, el mástil se
mantiene como una sola unidad y se eleva y se baja
como una sola pieza cada vez que se perfora un pozo. La
longitud de estos varía de 24 a 57 m y soportan cargas
estáticas de 125 a 1,500 ton. Por su construcción se
dividen en:
Voladizo
Plegable
Telescopio
Cuando la sarta de perforación se extrae del agujero, se le saca en secciones de 3 tubos, estas
secciones de tres tubos se llaman lingadas, las cuales miden aproximadamente 30 pies ó 27 metros y
se pueden acomodar en una instalación que mida 136 pies (42 m). Su altura es un indicador de la
habilidad de maniobrar las secciones de tubería.
1.1. TIPOS DE TORRE
La gente de la industria petrolera agrupa las torres en:
a) Torre de perforación en tierra.- Este tipo de torres es la más
común y esta diseñado para perforar pozos solo en tierra, son las torres de
perforación más comunes.
Estas torres son construidas de diversos tamaños según la profundidad a la
que se quiere llegar.
Potencia y profundidades
VOLADIZO PLEGABLE
TELESCOPIO
Las torres de potencia ligera perforan pozos de 3000 a 5000 pies (1000 a 1500
metros).
Las torres de mediana potencia perforan pozos de 4000 a 10000 pies (1200 a
3000 metros).
Las torres de gran potencia perforan pozos de 12000 a 16000 pies (3500 a
5000 metros).
Las torres de potencia ultra pesadas perforan pozos de 18000 a 25000 pies
(5500 a 7000 metros).
Los operarios pueden transportar los equipos de perforación en camiones,
tractores, traileres, barcazas, helicópteros, dispositivos pesados rodantes y en
raras ocasiones en equipos especiales de aire comprimido. Los equipos de
perforación ligera son fáciles de mover.
Mientras más potencia tenga la torre más difícil se hace su traslado, aunque
también la topografía de donde se quiere perforar es un factor de mucha
importancia para el traslado del equipo y por lo tanto también para el costo
b) Torres auto elevadizas.- Esta torre está diseñada para hacer
perforaciones costa afuera, tiene pilares que soportan la cubierta y el casco,
cuando se coloca en el lugar de la perforación la base de los pilares se apoya
en el fondo del mar. Las plataformas auto elevadizas pueden perforar en aguas
que va desde algunos pies o metros hasta los 400 pies o 120 metros de
profundidad. A menudo los barcos remolcan las plataformas auto elevadizas
con sus pilares retraídos hacia arriba, una vez que la plataforma está levantada
los operarios consiguen anclar los pilares firmemente en el fondo del océano y
ajustan y nivelan el fondo de la cubierta del fondo y el casco.
1.2. LAS PARTES DE UNA TORRE
Travesaños.- Son las partes estructurales que conectan y soportan los 4 pies derechos de la
torre.
Contravientos.- Son las partes más utilizadas para fortalecer la torre, estos son refuerzos
propios entre los travesaños por lo que la torre debe también diseñarse para soportar el empuje
máximo del viento al cual estará expuesto, los contravientos pueden soportar vientos de 161 a
209 km/h.
Peine.- Es un apoyo donde se colocan las tuberías para bajarlas al pozo ó sacarlas del mismo.
Plataforma superior.- La plataforma superior suministra un lugar seguro para trabajar
alrededor del caballete porta poleas.
Plataforma de trabajo.- Es el área donde se ponen los tubos de perforación y sirve para
colocar al obrero encargado para manejarlo cuando se saca ó se inserta en el pozo las tuberías.
Pie derecho.- Los pies derechos de la torre son los miembros estructurales más importantes, la
distribución de cada pie derecho de la torre en un área relativamente grande se logra utilizando
una base que tenga el área necesaria para cada esquina de la subestructura.
1.3. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DEL MÁSTIL
Las consideraciones que se deben tomar en cuenta para el diseño del mástil son las siguientes:
Deberá soportar el empuje máximo por la velocidad del viento
Otra consideración que hay que tomar en cuenta en el diseño de la instalación es la altura.
La torre y su subestructura deben soportar el peso de la sarta de perforación en todo momento,
mientras la sarta está suspendida del bloque de la corona y cuando está descansando en la mesa
rotaria. La altura de éstas no influye en la capacidad de carga del mismo, pero sí influye en la
altura de las secciones de tubos (lingadas) que se puedan sacar del agujero sin tener que
desconectarlas. Esto se debe a que el bloque de la corona debe tener la suficiente altura de la
sección para permitir sacar la sarta del agujero y almacenarla temporalmente en el peine de la
changuera, cuando se le saca para cambiar la barrena o para alguna otra operación.
La capacidad del mástil (CM) se obtiene con la siguiente fórmula:
Las torres o mástiles se clasifican de acuerdo a su capacidad para soportar cargas verticales
1.4. EL EQUIPO QUE DEBE DE SER SOPORTADO POR LA TORRE O EL MÁSTIL
La corona. Es una plataforma localizada en la parte
superior de la torre o el mástil, donde está también el
lugar para el bloque de la corona. Es el medio por el
cual se transmite el peso de la sarta de perforación a la
torre. En la corona o parte superior de la torre se
encuentra una serie de poleas que forman el bloque
corona o fijo, el cual sostiene y da movilidad al bloque
viajero. Sus componentes son:
Bancadas.- Son placas de soporte del eje de la corona
Ejes.- Son ejes de fijación de los rodamientos.
Rodamientos.- Pueden ser a rodillos, bolillas, cono-cubeta, etc. Que permiten el giro de
poleas con fricción muy baja.
Poleas.- Permiten el deslizamiento de cables y los mantienen en posición.
Configuraciones:
Las coronas pueden tener diversas configuraciones, de acuerdo al equipo, modelo, etc.
Pueden estar armadas en uno o varios ejes, con diversos sistemas de bancadas, tipos de
rodamientos, distintos tamaños de poleas, etc.
En general, la última polea, sobre la línea que va el tambor, o línea rápida es de mayor
diámetro que las demás
La changuera. Es una plataforma de trabajo localizada arriba del piso de perforación de la torre o
el mástil, el cual soporta al personal que trabaja en ella para poner de pie la tubería de perforación y
los lastrabarrenas durante las operaciones de perforación.
Rampa de tuberías. La rampa en la parte frontal de la torre o el mástil donde la tubería es elevada
y puesta en el piso de perforación, cuando se adhieren secciones de tuberías.
Contrapozo. El hoyo en el suelo está localizado debajo del piso de perforación el cual provee una
altura adicional entre el piso de perforación y del cabezal de la TR para poder acomodar los
preventores.
1.5. ENCUELLADERO
Plataforma de trabajo ubicada al lado de la torre.
Es donde el encuellador coloca las parejas de tuberías y barras durante la sacada y metida de
tuberías del hoyo (viajes).
2. SUB – ESTRUCTURA
La subestructura es un gran armazón de acero que es ensamblada (armada, montada) directamente
en el sitio de perforación.
La subestructura sede los espacios necesarios para los equipos y personal de trabajo bajo el piso de
la plataforma de dicha subestructura.
Ese espacio necesario dependerá del el mástil o torre se levantan sobre una infraestructura que sirve
para dos propósitos principales:
ENCUELLADERO
Soportar el piso de la instalación, así también proveer del espacio para el equipo y
empleados.
Proveer del espacio debajo del piso para enormes válvulas especiales llamadas preventores
La subestructura No solo soporta el peso de la mesa rotaria, sino el peso completo de la torre, el
equipo de izaje, la mesa rotatoria y la sarta de perforación (incluyendo la tubería de perforación, los
lastrabarrenas, etc.) cuando la sarta está suspendida en el agujero por las cuñas. También soporta
una sarta de tubería de revestimiento cuando la tubería se está instalando en el agujero utilizando las
cuñas que van asentadas dentro de la mesa rotaria o cuando sé esta almacenando a la tubería
temporalmente en la subestructura. El piso de la instalación también sostiene al malacate, los
controles del perforador, etc
La base de la subestructura descansa directamente sobre el piso a perforar. El equipo de perforación
cuenta con una plataforma de trabajo en la parte más alta de la subestructura, la cual es denominada
piso de perforación. La subestructura se eleva de 3 a 12 metros sobre el suelo. El elevar el piso de
perforación deja un espacio bajo la torre para las válvulas especiales de alta presión (preventores) y
otros equipos, que la cuadrilla conecta a la cima del pozo. La altura exacta de una subestructura
depende del espacio que se necesite para colocar estos equipos. Debemos recordar que algunas
veces se hacen contra pozos (sótanos) que proveen de mayor espacio para el equipo.
Un tipo de subestructura es la “caja sobre caja”, usando camiones y grúas móviles, la cuadrilla
estiba un marco de acero sobre otro hasta alcanzar la altura deseada. Otro tipo de subestructura que
es mucho más moderna es la autoelevable o tipo “slingshot”, donde los miembros de la cuadrilla la
posicionan en el lugar donde será levantada, en este momento se encuentra doblada, después activan
unas palancas que accionan un mecanismo de elevación para que ésta se desdoble y levante a su
altura máxima. La subestructura tipo slingshot, se eleva mucho más rápido que la caja sobre caja.
Cualquiera que sea el tipo de subestructura, ésta tiene que ser muy fuerte, por todos los pesos que
soporta.
SUBESTRUCTURA
CAJA SOBRE CAJA
2.1. El equipo y las herramientas que tiene que soportar la subestructura
La mesa rotatoria: es lo que le da el nombre a la perforación rotatoria. Es de acero y muy pesada,
tiene generalmente forma rectangular. Recibe la energía del
malacate mediante la cadena de transmisión de la rotaria. Produce
un movimiento que da vuelta para que la maquinaria la transfiera a
la tubería y a la barrena. Un motor eléctrico y los trabajos del
aparejo accionan el poder de esta.
Los malacates. Es el mecanismo de izaje del ensamble de perforación.
Sistema de transmisión de la rotaria. Transmite el poder del malacate a la mesa rotaria
Consola del perforador. Centro de instrumentación de la perforación rotaria.
SUBESTRUCTURA SLINGSHOT DOBLADA
Las llaves de apriete y el agujero de ratón. Usadas para el apriete de las tuberías de perforación,
lastrabarrenas, TR, etc, para su conexión o desconexión.
La casa del perro. Es un cobertizo chico usado como oficina del perforador y donde se guardan las
herramientas pequeñas.
2.2. Partes de la subestructura
1. Mesa rotaria
2. Transmisor de potencia
3. Malacate
4. Consola del perforador
5. Herramientas para hacer conexiones de tuberías
6. Agujero para depositar tubos para hacer la conexión
7. Ratonera
8. Caseta del perforador
9. Rampa para tubería
10. Pasadizo para tuberías
11. Gato hidráulico
2.2.1. CONSOLA DE PERFORAR
Constituye un accesorio que permite que el perforador tenga una visión general de todo lo que esta
ocurriendo en cada uno de los componentes del sistema:
presión de bomba, revoluciones por minuto de la mesa,
torque, peso de la sarta de perforación, ganancia o pérdida
en el nivel de los tanques, etc
La consola mide normalmente la información
que viene de:
Bombas de lodo.
Presión de bomba.
Torque a la rotación.
Velocidad de rotación.
Momento de torque de tenazas.
Peso suspendido (nos interesa)
Tenazas para enroscar y desenroscar tuberías.- Son grandes llaves
usadas para girar secciones de tuberías, portamechas, cañerías, etc.,
para conectar y desconectar secciones.
Hoyo del Ratón.- Es un hoyo revestido proximo a la mesa rotaria,
donde una junta de tuberías es colocada para desconectarla del
cuadrante (kelly) y del sistema de perforación.
Ratonera (rat hole).- Es un hoyo revestido situado cerca de la parte de
la torre o mastil, donde el cuadrante (kelly) es colocado mientras se hace
un viaje (trip).
Caseta del perforador.- Es pequeña, usada como oficina del perforador
y para almacenar pequeños artículos.
Rampa de tuberías ( pipe ramp).- Es una rampa inclinada donde son
colocadas las tuberías antes de alzarlas al suelo del equipo de
perforación.
Pasillo de tuberías (catwalk).- Es un pasillo entre la tarima para
tuberías y la base de la rampa de tuberías, cerca al equipo de
perforación, donde están las tuberías antes de ser colocadas en la rampa
de tuberías.
Gato hidráulico (hydraulic cathead).- Usado para hacer conexiones y
desconexiones cuando grandes tuberías o portamechas son agregadas al
sistema o removidas durante un viaje sobre o afuera del pozo.
3. LOS BLOQUES Y LA LINEA DE PERFORACION
BLOQUES Y LINEA DE PERFORACION
La polea viajera y el gancho, el bloque de la corona, los elevadores, y el cable de perforación,
constituyen un conjunto cuya función es soportar la carga que está en la torre o mástil, mientras se
introduce o extrae del agujero. Durante las operaciones de perforación, esta carga al gancho,
consiste en la unión giratoria, la flecha o Kelly, la tubería de perforación, los lastrabarrenas y la
barrena. Durante las operaciones de cementación, también tiene que soportar el peso de una sarta de
tubería especial llamada tubería de revestimiento, muchas veces, esta es una carga más pesada que
toda la sarta.
Como sucede con casi todas las partes de la instalación de la perforación rotatoria, los bloques y el
cable de perforación deben ser suficientemente fuertes para poder soportar pesos tan grandes.
También debe de eliminarse la fricción entre los bloques hasta donde sea posible, mientras que se
mantiene la fuerza deseada, por esto son importantes unos buenos cojinetes y una buena
lubricación.
El cable de perforación esta generalmente construido con cable de acero de 1 1/8 a 1 ½ pulgadas
(2.86 a 3.81 cm) de diámetro. El cable de acero, se fabrica a su vez de alambres de acero, este
también requiere lubricación debido al movimiento constante de los alambres dentro del cable de
acero, ya que unos van rozando contra otros mientras el cable viaja a través de las poleas en el
bloque de la corona y de la polea viajera. Ya que es un artículo que se desgasta y se tiene que
reponer, puede ser un gasto apreciable en cualquier instalación.
3.1. SISTEMA DE POLEAS
El sistema de poleas nos permita reducir la fuerza requerida para sacar o meter la tubería
El equipo de perforación deberá evaluarse en su sistema de poleas para asegurar que cumpla con los
requerimientos de seguridad. Las especificaciones para los factores de seguridad son:
3.1.1. BLOQUE VIAJERO Y APAREJO
El bloque viajero es una pieza muy robusta que puede
pesar entre 1,7 y 11,8 toneladas y tener capacidad de
carga entre 58 y 682 toneladas, según sus dimensiones y
especificaciones.
Para obtener mayor ventaja mecánica en subir o bajar los
enormes pesos que representan las tuberías, se utiliza el
aparejo o polipasto.
Del carrete de abastecimiento se pasa el cable de perforación por la roldana de la polea del
cuadernal de la cornisa y una roldana del bloque viajero, y así sucesivamente hasta haber dispuesto
entre los dos cuadernales el número de cables deseados. La punta del cable se ata al carrete del
malacate, donde luego se devanará y arrollará la longitud de cable deseado. Este cable -del malacate
a la cornisa- es el cable vivo o móvil, que se enrolla o desenrolla del malacate al subir o bajar el
bloque viajero. Como podrá apreciarse el cable vivo está sujeto a un severo funcionamiento, fatiga
y desgaste.
El resto del cable que permanece en el carrete de abastecimiento no se corta sino que se fija
apropiadamente en la pata de la cabria. Este cable -de la pata de la cabria a la cornisa no se mueve y
se le llama cable muerto; sin embargo, está en tensión y esto es aprovechado para colocarle un
dispositivo que sirve para indicar al perforador el peso de la tubería.
Cuando por razones de uso y desgaste es necesario reemplazar el cable móvil, se procede entonces a
desencajarlo del malacate, cortarlo y correrse el cable entre la polea fija y el bloque viajero,
supliendo cable nuevo del carrete de almacenamiento.
Generalmente, el número de cables entre el bloque fijo y el bloque viajero puede ser 4, 6, 8, 10, 12
o más, de acuerdo al peso máximo que deba manejarse. También debe tomarse en consideración el
número de poleas en la cornisa y el bloque, y además el diámetro del cable y la ranura por donde
corre el cable en las poleas.
Forma parte del bloque viajero un asa muy fuerte que lleva en su extremo inferior, del cual cuelga
el gancho que sirve para sostener la junta giratoria del sistema de rotación durante la perforación.
Del gancho cuelgan también eslabones del elevador que sirven para colgar, meter o sacar la tubería
de perforación.
El funcionamiento y trabajo del aparejo puede apreciarse por medio de los siguientes conceptos:
Cuando se levanta un peso por medio del uso de un aparejo sencillo de un solo cable, el cable
móvil es continuo.
La velocidad de ascenso es igual en el cable que sujeta el peso y en el cable que se arrolla en el
malacate. De igual manera, la tensión, descartando fuerzas de fricción, es igual en ambos cables.
El porcentaje de eficiencia de este simple sistema es 100%, lo cual puede comprobarse por la
fórmula:
E= 1/1,04N-1
Donde N representa el número de cables entre el bloque fijo y el viajero.
31.2. La corona
Es una serie de poleas fijas colocadas en la parte superior del mástil. El número de poleas está
determinado por el peso que este deberá levantar. Las poleas son fabricadas de acero de manganeso
templado a fuego y/o de acero de aleación especial.
Hay dos características importantes que se deben tener presentes:
El radio de las ranuras de las poleas, por donde deberá correr el cable, tiene que coincidir
con el diámetro externo del cable.
El diámetro de la superficie del rodamiento es muy importante para juzgar si el cable y la
polea podrán funcionar bien en conjunto.
Configuraciones:
Las coronas pueden tener diversas configuraciones, de acuerdo al equipo, modelo, etc.
Pueden estar armadas en uno o varios ejes, con diversos sistemas de bancadas, tipos de
rodamientos, distintos tamaños de poleas, etc.
En general, la última polea, sobre la línea que va el tambor, o línea rápida es de mayor diámetro que
las demás.
3.2. EL GANCHO
El gancho es una gigantesca pieza de conexión suspendida del bloque viajero, que sirve para agarrar
las diferentes piezas del equipo necesarias para perforar y para hacer viajes redondos. El gancho
gira sobre cojinetes en su caja de soporte y puede fijarse hasta en doce posiciones distintas.
Un fuerte resorte dentro del gancho amortigua el peso de la tubería para que las roscas de las
uniones no se dañen al enroscarlas o desenroscarlas. Tiene un cerrojo de seguridad para la unión
giratoria y orejas a ambos lados para agarrar los eslabones del elevador.
Algunos tienen accesorios especiales como amortiguadores para absorber los choques y evitar que
la tubería rebote, conexión de pasador flexible para eliminar la carga desigual sobre las orejas del
elevador, posesionador opcional que hace girar al elevador hasta la posición requerida y también
impide que el gancho y el elevador giren cuando se enrosca tubería.
La potencia requerida (HP) al gancho para levantar una determinada carga, se calcula con:
3.3. LOS ELEVADORES
Es un mecanismo de bisagra que se cierra alrededor de la
barra de sondeo u otros componentes (por ejemplo el trozo
elevador) para facilitar el levantamiento o la bajada de los
mismos en la boca de pozo. Se sostiene del aparejo a través
de las amelas.
Elevador a tope
Elevador spider
3.4. CABLE DE PERFORACIÓN
Cable de acero que es enrollado en el tambor del
malacate, montados en las poleas de la corona y
bloque viajero y sujeto a un extremo al ancla de la
linea muerta.
La confección, consiste en armar alambres de menor diámetro en madejas que luego se entrelazan
en un especie de trenzas, envueltas en forma de espiral alrededor de un alma.
La trama de un cable describe la dirección en la que los alambres y los torones están envueltos uno
del otro. Es el tipo de construcción del cable. El trabajo principal que desarrolla un cable es:
Durante la perforación.
Viajes para cambio de barrena.
Introducción de tuberías de revestimiento.
Operaciones diversas (pesca, núcleos, etc.)
La resistencia de un cable depende de: su construcción, la resistencia del material y de su
diámetro. Dependiendo de su construcción los cables se clasifican en:
El cable más utilizado en la industria petrolera tiene una clasificación 6 x 19
SEALE con centro de cable independiente. El número 6, se refiere al número
de torones que rodean al alma de cada acero independiente; el número 19,
indica que cada toron tiene 19 alambres.
El diseño SEALE nos indica el número de alambres internos y externos del toron.
El API clasifica los cables como se indica a continuación:
De acero ranurado extra mejorado (EIPS)
De acero ranurado mejorado (IPS)
De acero ranurado (PS)
De acero ranurado suave (MPS)
El diámetro correcto del cable es el del círculo circunscrito tangente a todos los torones exteriores
como se muestra en la figura. Para medir el diámetro en la forma correcta se recomienda el uso de
un calibrador en la forma indicada.
El cable es un elemento de transmisión entre el sistema de potencia y el trabajo de levantamiento
del aparejo y durante su operación es sometido a: rozamiento, escoriado, vibrado, torcido,
compresión y estirado; razón por la cual se debe aplicar un factor de seguridad en su diseño. El API
proporciona los siguientes factores:
El cable debe ser movido periódicamente para que se desgaste igualmente por todos lados, el
procedimiento para cortar el cable desgastado debe tomar en cuenta el uso o trabajo rendido por
el cable, éste desgaste es determinado por el peso, distancia y movimiento de un cable viajando
sobre un punto dado.
Durante la vida operativa de un cable es necesario estar revisando su desgaste. La práctica más
común es calcular el número de toneladas – kilómetro (TK) de trabajo realizado por el cable. Una
tonelada - kilómetro se define como el trabajo realizado por el cable para levantar 1 Ton de peso a
lo largo de 1 Km.
Los principales factores que afectan el desgaste del cable son: los viajes redondos, la corrida de la
T.R. y la perforación. Las tons – Km se obtienen con la siguiente ecuación:
Para
poder utilizar el cable de acero como cable de perforación, debe ser enhebrado, ya que llega a la
instalación enrollado sobre un tambor alimentador de madera. El primer paso que se lleva a cabo
para enhebrar el cable es tomar el extremo del cable y subirlo hasta la cima del mástil o la torre en
la corona.. El cable de perforación se enhebra por una de las poleas y se baja hasta el piso de la
instalación. Temporalmente descansando sobre el piso de la instalación se encuentra otro juego
enorme de poleas llamado el bloque viajero o polea viajera. El extremo del cable se enhebra por una
de las poleas de éste y se sube nuevamente hacia el bloque de la corona. Ahí el cable se enhebra
nuevamente por otra polea de la corona, se vuelve a bajar y se le desliza nuevamente hasta la polea
viajera donde se vuelve a enhebrar.
La principal función de un cable de perforación conjuntamente con otros componentes (poleas) del
sistema de izaje es la de dar una ventaja mecánica (Vm) para levantar o bajar la sarta de
perforación. Si la tensión en la línea viva que está unida al malacate se define como Tf, entonces la
ventaja mecánica es:
3.5. ANCLA
Este accesorio consiste en un tambor de giro libre con
brazo de palanca, en el tambor se enrolla en cable de
operación dando de dos a cuatro vueltas, el extremo
libre que viene del carrete de reserva, se fija al ancla
mediante una grapa con estrías de fricción sujeta con
seis tornillos al brazo de palanca.
Todo este conjunto se acopla a su base respectiva con
un perno de alta resistencia; existen varias marcas y el
tipo de cada una de ellas se combinara con el indicador
de peso y diámetro de cable que esté utilizando el equipo.
Tipos de anclas:
Ancla national tipo “eb” con diafragma “martín decker” – 890, para indicador tipo “e” o “eb” rango
en la linea muerta 90,000 lb; diámetro del tambor 28 pg; peso 1,400 lb para medidas de cable de
1¼, 1 3/8 y 1 ½ pg con indicador tipo “e” y 1 ½ a 1 5/8 con indicador tipo “eb” (equivale hercules
mod. 131).
Ancla national tipo “d” con diafragma “martín decker” e – 80, para usarse con indicador de peso
tipo “d” rango en la línea muerta 60,000 lb; diámetro del tambor 24 pg; peso 1,080 lb recomendada
para medidas de cable de 1, 1 1/8, 1 ¼ pg (equivale hercules mod.129).
Ancla national tipo “f” con diafragma “martín decker” e–160-a, se instala para indicadores del tipo
“fs”; rango en la línea muerta 40,000 lb; diámetro del tambor 16 pg; peso 385 lb recomendada para
medidas de cable de 7/8, 1, 1 1/8 y 1 1/4 pg (equivale hercules mod. 118).
Ancla national tipo “g” con diafragma instalado “martín decker” e–190 para usarse con indicador de
peso tipo “g”; rango de capacidad en la línea muerta 30,000 lb; diámetro del tambor 10 pg; peso
160 lb para medida de cable recomendado de 5/8, 3/4, 7/8 y 1pg (equivale hércules mod. 117)
La instalación de la anclas se realiza de acuerdo a su tipo, las E y D se instalan en el piso de la
subestructura o en la parte izquierda de esta, en el lado izquierdo cuando el guarnido del cable se va
a realizar a la izquierda, y del lado derecho cuando el guarnido se hará a la derecha.
El tipo FS se instala en la parte media de la pierna izquierda del mástil
El tipo G se instala en el piso del remolque del malacate.
El tambor del ancla se fabrica con ranuras en el cuerpo de enrollado acordes con el diámetro del
cable que utilizará, con el fin de obtener un buen enrollado y evitar daños prematuros.
En el extremo del brazo palanca se instala un diafragma (censor) que transmite la fuerza al
indicador de peso cuando se efectúa un movimiento de carga (tensión) por medio de un fluido que
circula a través de una manguera de alta presión al momento de comprimirlo; el censor está
instalado en el ancla con pernos que sujetan un extremo al brazo de palanca del tambor móvil y el
otro a la base fija.
El ancla trabajará y activará al diafragma efectuando un jalón en el cable de operación del malacate,
transmitiéndolo a la línea muerta y esta, activa el brazo de palanca del censor comprimiendo al
fluido y enviando la señal de carga hacia el indicador de peso.
4. MALACATE
El malacate es la pieza principal del equipo, es grande y pesado, consiste de un tambor que gira
sobre un eje alrededor del cual se enrolla un cable de acero, llamado cable de perforación. También
tiene un eje que atraviesa el malacate y que tiene 2 tambores que giran en cada extremo de este eje.
El tambor principal es accionado por dos transmisiones, una de baja y otra de alta, resultado de un
total de 6 velocidades diferentes. Cada acople o desacople de marcha se efectúa mediante un
embriague mecánico o neumático.
En el tambor principal se inicia el sistema de elevación de cargas mediante el cable de perforación.
El tambor auxiliar, donde se utiliza un cable de menor diámetro, se utiliza para bajar al pozo
herramientas livianas en forma rápida. En ambos extremos van montados carretes, una para
operaciones de enrosque y desenrosque y el otro para izar herramientas de la planchada al piso del
equipo.
Todos los ejes van montados sobre rodamientos radiales, ubicándose en aquellos los elementos de
transmisión, acoples, etc. Todas las transmisiones de cadenas o engranajes trabajan lubricadas
permanentemente. El Tambor principal posee un freno mecanico a cintas doble, que constituye el
freno principal y otro freno hidráulico que se acopla manualmente cuando las cargas son
importantes. Este último proporciona una acción de frenado de forma gradual y consistente.
4.1. COMPONENTES DEL MALACATE
El malacate contiene un guinche de tambor de gran tamaño que se usa para enrollar y tirar el cable
de alambre (cable de perforación), el tambor está provisto del freno principal que tiene la capacidad
de parar rápidamente y sostener el peso de la columna de perforación. Cuando se bajan cargas
pesadas, el freno principal es respaldado por un freno hidráulico o eléctrico auxiliar llamado
retardador (hidromatico), para absorber la gran cantidad de energía desarrollada por la masa
constituida por el bloque viajero, el conjunto de gancho y la columna de perforación.
1. Comando neumático de carretel
izquierdo
2. Comando neumático de carretel
derecho.
3. Control de comando de motores al
cuadro.
4. Acelerador del motor 2 del grupo.
5. Acelerador del motor 1 del grupo.
6. Palanca de control de freno auxiliar.
7. Indicador de presión de agua de
comandos.
8. Indicador de presión de aire de
comandos.
9. Indicador de presión de fluido
hidráulico.
10. Indicador de presión de aire de
embragues.
11. Palanca de control de embrague y freno
MR.
12. Palanca de control de embrague
maestro.
13. Control de embrague de baja y alta del
TP.
14. Palanca de cambio de velocidad de la
caja
15. Palanca de control del freno principal.
16. Control del embrague de baja del TP.
17. Control de comando de tambor
auxiliar.
18. Pedal control auxiliar embrague de
baja.
19. Acelerador de pie de motores.
20. Control de giro de la bomba Nº 2
21. Control del embrague neumático B Nº2
22. Control de giro de la bomba Nº1
23. Control del embrague neumático B Nº1
24. Indicador de presiona aire para giro B
Nº1
25. Indicador de presión aire para giro B
Nº2
26. Indicador de rotación de
transmisiones
27. Indicador presión aceite de
lubricación.
28. Válvula control de agua a freno a
cinta.
29. Válvula control de agua freno
auxiliar.
30. Control de acoplamiento freno
auxiliar.
Los componentes principales del
malacate son:
4.2. Tambor Elevador
Es el que transmite la fuerza al cable de perforación y realiza la acción de subir o bajar la polea
viajera.
Como la clasificación del malacate y el diámetro
del cable de perforación están relacionados, el
diámetro del tambor elevador debe aumentar con la
capacidad del equipo. El uso de un tambor de
menor capacidad de la requerida causaría esfuerzos
máximos en el cable, dañándolo y acortando su
vida útil.
El diámetro mínimo del tambor debe ser de 24 veces mayor que el diámetro del cable.
La longitud del carrete deberá estar en función a una lingada de tubería, de tal manera que se
maneje sin que la línea enrollada en el carrete, sea mayor de tres camas. Si existen más de tres
camas ocurrirá una abrasión sobre el cable.
La longitud del tambor elevador puede ser obtenida con la siguiente fórmula
4.3. CABRESTANTE
Son tambores colocados a ambos lados del malacate y son usados para realizar operaciones
rutinarias.
4.4. FRENOS
El freno principal de un malacate es mecánico del tipo de fricción (tambor o disco). Para reducir el
calor generado por los frenos de fricción se utilizan frenos auxiliares que ejecutan una gran parte de
la acción de frenar.
Los equipos mecánicos utilizan un freno auxiliar del tipo hidromático, el cual trabaja impulsando
agua en dirección opuesta a la rotación del tambor principal.
Los equipos eléctricos usan un freno auxiliar del tipo electromagnético en el cual se generan dos
campos magnéticos opuestos cuya magnitud depende de la velocidad de rotación.
El sistema de frenos de fricción del carrete del malacate es importante para la correcta operación.
Sus requerimientos generales son:
Seguridad y confiabilidad
Efectividad
Facilidad de mantenimiento
La seguridad y la confiabilidad, se obtiene con diseños cuidadosos.
Para que un sistema de frenado sea efectivo debe tener las siguientes características:
Debe reducir la fuerza que debe ser aplicada para operar el freno.
Debe relevarse así mismo conforme el carrete empieza a girar en la dirección de
levantamiento.
La fuerza de frenado del malacate proporciona una ventaja mecánica muy alta, permitiendo que el
frenado, aún para grandes cargas, se realice con una fuerza manual razonable aplicada sobre la
palanca de operación del freno.
Se dice que un sistema de frenado está bien calibrado, cuando el peso de la polea viajera es
sostenido únicamente con el peso de la palanca.
4.5. EMBRAGUE
Se usa para acoplar mecánicamente el tambor elevador con la fuerza transmitida.
4.6. TAMBOR DE RESERVA (CARRETEL).
Contiene bastante cantidad de cable el cual es usado para cambiar la posición de los puntos críticos
donde existe un mayor esfuerzo y desgaste del cable.
También utilizado para reemplazar al cable cuando ya cumplió sus Toneladas-Millas de trabajo.