sistema izaje

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Contenido 1. 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

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Page 1: Sistema Izaje

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

Page 2: Sistema Izaje

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

Page 3: Sistema Izaje

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

Page 4: Sistema Izaje

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

Page 5: Sistema Izaje

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

Page 6: Sistema Izaje

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.

Page 7: Sistema Izaje

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

Page 8: Sistema Izaje

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

Page 9: Sistema Izaje

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

Page 10: Sistema Izaje

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)

Page 11: Sistema Izaje

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

Page 12: Sistema Izaje

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

Page 13: Sistema Izaje

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.

Page 14: Sistema Izaje

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.

Page 15: Sistema Izaje

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.

Page 16: Sistema Izaje

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.

Page 17: Sistema Izaje

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.

Page 18: Sistema Izaje

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)

Page 19: Sistema Izaje

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:

Page 20: Sistema Izaje

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:

Page 21: Sistema Izaje

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.

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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

Page 23: Sistema Izaje

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.

Page 24: Sistema Izaje

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:

Page 25: Sistema Izaje

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

Page 26: Sistema Izaje

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.

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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.