CAPITULO 5

CAPITULO 5.- PERFORACIÓN ROTARIA

PERFORACIÓN I

SISTEMA MOTRIZ INTRODUCCIÓN Son las unidades que mueven un equipo de perforación y que consumen su potencia accionando dos elementos muy importantes que son: Las maniobras que realiza la sarta de perforación (izaje) y la circulación del fluido de perforación. Los motores de un equipo de perforación son grandes, de combustión interna y generalmente utilizan diesel como combustible. Los equipos son clasificados según el tipo de motores en uso, pueden ser a gas, diesel o diesel eléctrico. La potencia de los motores va a través de un convertidor de torque a las poleas y cadenas. Las guardas de acero cubren estas cadenas dentadas y cadenas; sólo removiéndolas. Los convertidores de torque transfieren la potencia del motor al compound. El sistema motriz es el que produce la energía necesaria para las operaciones de perforación. La mayor parte de la potencia es consumida por el sistema de izaje y sistema de circulación. Afortunadamente y generalmente estos sistemas no trabajan simultáneamente, la mayoría de los equipos requieren una potencia de 1000 a 3000 HP. Los equipos modernos son a combustión interna debido a su tamaño pequeño y so de fácil traslado; de estos existen dos tipos de equipos generadores de potencia:  

El diesel – –eléctrico. El de transmisión directa.

5.1. UNIDADES DE POTENCIA 5.1.1. Sistema de Potencia: Constituido por motores de combustión interna, los cuales generan la fuerza o energía requerida para la operación de todos los componentes de un taladro de perforación. En un taladro de perforación se necesitan varios motores para proveer esta energía, estos en su mayoría son del tipo Diesel por la facilidad de conseguir el combustible; dependerá del tamaño y capacidad de la torre, él numero de motores a utilizar. La energía producida es distribuida al taladro de dos formas: mecánica o eléctrica.

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5.1.2. Generalidades Existen tres formas básicas en las cuales un taladro distribuye o transmite potencia: a) Sistemas de potencia AC a DC o SCR (Silicium Controller Rectifier) (ControladorRectificadorde Silicio) b) Sistemas de Potencia DC a DC. c) Sistema de Potencia Mecánica. El prime movers se encuentra en el corazón del sistema de potencia del taladro, es la principal fuente de potencia, muchos equipos tienen más de un prime movers. Los principales impulsores casi siempre son grandes motores de combustión interna. Algunos equipos del de l taladro requieren potencia hidráulica y neumática. n eumática. Los sistemas neumáticos e hidráulicos del taladro también obtienen su potencia de alguno de los tres sistemas de distribución.

5.1.2.1. Prime Movers o (motor principal) Grandes motores a diesel se usan como principales impulsores. Producen 500 a más de 8000 HP (350 a 5600 Kw). Los constructores de taladros usualmente tienen varios motores juntos para mover todos los equipos, también poseen motores extra disponibles. Muchos motores de taladros son a diesel, ya que pueden producir mucha potencia cuando funcionan lentamente. Los motores diesel producen mucha potencia a bajas rpm. También se debe tener en cuenta que el diesel es menos volátil que la gasolina, por ello es más seguro de usar, transportar y almacenar. Un motor diesel toma energía química y la convierte en energía mecánica, en fuerza mecánica para darle potencia al equipo del taladro.

5.1.2.2. Sistemas de Potencia AC a DC En un sistema eléctrico AC a DC el motor diesel alimenta un generador AC también llamado alternador. Desde el generador AC la corriente eléctrica es enviada al SCR (Silicon Controller Rectifier). Un SCR es un instrumento electrónico de estado sólido de alta tecnología. El SCR convierte AC en DC, accionando equipo como:   

Bomba de Lodo. Malacate. Mesa Rotaria.


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El equipo auxiliar como las bombas pequeñas y el alumbrado necesitan corriente alterna de menor voltaje, se usa un transformador para reducir el voltaje para el equipo eléctrico auxiliar del taladro.

5.1.2.3. Sistemas de Potencia DC a AC En esta clase de sistema, los motores de diesel le transmiten potencia a generadores de corriente directa. Desde el generador, la corriente DC va a un panel de control y a los motores de corriente directa que accionan:   

Las Bombas de Lodo. Malacate. Mesa Rotaria.

Un pequeño generador de corriente alterna también es parte del sistema. Se usa para suministrar corriente alterna al equipo que funciona mejor con este tipo de corriente, como la bomba para mezclar químicos.

5.1.2.4. Taladro con Sistema Mecánico Los taladros mecánicos usualmente son más pequeños que los taladros eléctricos. Los motores le transmiten energía al compuesto, y de allí la energía pasa a las bombas de lodo, malacate y sistema de la mesa rotaria. Los motores accionan una transmisión mecánica compuesta la cual transmite potencia a:   

El malacate. Sistema de la mesa rotaria. Bombas de Lodo.


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El equipo auxiliar como motores pequeños recibe corriente alterna de un alternador conectado al prime mover o motor principal.

Fig.5.1 Sis tem a de po tenc ia, dies el - m ecánic o

5.1.3. Sistema de Potencia AC a DC 5.1.3.1. Generalidades La corriente alterna transmitida por los generadores AC va a través de cables eléctricos para trabajos pesados a un instrumento especial llamado SCR. El SCR convierte AC a DC. Otros cables eléctricos para trabajo pesado llevan corriente DC a motores DC. Los motores DC convierten la energía eléctrica en energía mecánica para accionar el equipo de levante, circulación y rotación del taladro.

5.1.3.2 Interruptor del SCR y Engrane Mecánico   

Convierte AC en DC. DC se prefiere para velocidad variable precisa y alto torque. Silicon Controlled Rectifier son componentes eléctricos en estado sólido.

El equipo en esta cabina eléctrica convierte o rectifica (es el término eléctrico) la mayoría de la corriente AC producida por los generadores AC en corriente DC. Como se mencionó antes, los propietarios de los taladros usualmente prefieren corriente DC para accionar equipo muy grande, control de velocidad variable precisa y alto U.A.J.M.S. – INGENIERÍA DE PETRÓLEO Y GAS NATURAL

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torque. El equipo de control incluye componentes eléctricos de estado sólido llamados controles rectificadores de sílice o SCR. Los cables eléctricos de trabajo pesado salen de la cabina eléctrica llevando corriente DC a los poderosos motores que accionan el equipo de levante, circulación, rotación.

5.1.4. Sistemas de potencia DC a DC 5.1.4.1. Generalidades Para distribución eléctrica. Fue el primer sistema de potencia eléctrica. Cada motor acciona un generador DC, el cual convierte la energía mecánica rotatoria del motor diesel en electricidad DC. Los cables eléctricos para trabajo pesado llevan la electricidad DC a través del panel de control, a grandes motores DC de 1000 hP (700 KW). Los motores DC convierten energía eléctrica en energía mecánica para suministrar potencia al sistema de levante, rotación y circulación del taladro.

Fig.5.2 Sistem a de pot enc ia dies el - elé ctr ic o CD/CD


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5.1.4.2. Generador de AC “alternador” Genera electricidad AC que los taladros DC a DC necesitan. El alternador suministra potencia a: • Pequeños motores y bombas centrífugas. • Acondicionadores de aire. • Luces. • Ventiladores. • Dispensadores de agua.

5.2. TIPOS DE ENERGÍA Entre los tipos de energía tenemos los siguientes:        

Potencia Mecánica Potencia Eléctrica Potencia de motores Potencia al Cuadro Potencia al Gancho Potencia de Izaje Potencia Hidráulica Potencia en la Mesa Rotaria

5.2.1Transmisión de Potencia Mecánica Hasta hace pocos años, la mayoría de los taladros eran mecánicos, o sea que la fuerza del motor se transmitía a los componentes a través de elementos mecánicos. La fuerza que sale de los motores se une, o sea que los motores se juntan a través de uniones hidráulicas o convertidores de torsión y con cadenas y poleas, las cuales igual izan la fuerza desarrollada por cada motor y transmitida por un fluido hidráulico para girar un eje que sale de la unión o convertidor. Los ejes de transmisión se unen mecánicamente con poleas y cadenas, las cuales tienen la misma función que una correa de goma entre dos poleas. A este arreglo de cadena y polea se le conoce como central de distribución, permitiendo que la fuerza generada por cada motor se pueda utilizar conjuntamente.


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La central de distribución a su vez transmite la fuerza de los motores hasta la mesa rotatoria y el malacate

Fig. 5.3. Transm iso r d e pot encia m ecánic a

5.2.2Transmisión de Energía o Potencia Eléctrica En la actualidad se utilizan motores Diesel para generar energía eléctrica en los taladros de perforación, los cuales dan energía a grandes generadores eléctricos. Los generadores producen electricidad que es transmitida a través de cables al engranaje eléctrico de conmutadores y control. Desde este punto de electricidad fluye a través de cables adicionales hasta motores eléctricos que están directamente conectados a diversos equipos como el malacate, bombas de lodo y la mesa rotatoria. Existen ventajas entre el sistema eléctrico y el sistema mecánico, ya que elimina la transmisión por cadenas que es altamente complicada


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Fig. 5.4. Trans mi si ón de po tenc ia elé ct ric a

5.2.3. Potencia de Motores Son las unidades que mueven un equipo de perforación y que consumen su potencia accionando dos elementos muy importantes que son: las maniobras que realiza la sarta de peroración (izaje) y la circulación del fluido de perforación. Los motores de un equipo de perforación son grandes, de combustión interna y generalmente utilizan dieses como combustible. Los equipos son clasificados según el tipo de motores en uso, pueden ser a gas, diesel o diesel eléctrico.

5.2.3.1Tipos de motores: 5.2.3.1.1 Motor Diesel y Generador AC Los propietarios de taladros prefieren usar generadores AC porque pueden construirse para ser muy poderosos con respecto a su tamaño, lo cual es una ventaja sobre los generadores DC. El equipo del taladro también puede distribuir la corriente AC más fácil que la DC. Pero la corriente DC tiene ciertas ventajas cuando se accionan grandes equipos; Los motores DC producen mucho torque a bajas RPM y a U.A.J.M.S. – INGENIERÍA DE PETRÓLEO Y GAS NATURAL

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baja  

velocidad,

lo

cual

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puede

controlar

fácilmente

el

perforador.

Los generadores AC son muy poderosos para su tamaño. AC es más fácil de distribuir que DC.

Usando los controles en su consola para controlar el panel del SCR el perforador puede seleccionar y obtener la potencia desde varios generadores cuando lo requiera.

5.2.3.1.2. Motores DC Usualmente grandes motores DC le suministran potencia a las bombas de lodo, malacate y mesa rotaria o top drive. Algunas veces el malacate acciona mecánicamente la mesa rotaria, pero en algunos equipos la rotaria tiene su propio motor. El perforador puede controlar la velocidad del motor DC con mucha precisión, por ello se prefieren los motores DC sobre los AC. Con un control preciso de la velocidad, el perforador puede manipular mejor el malacate, la bomba de lodo y la mesa rotaria.

Fig. 5.5. Moto r Diesel y Generado r AC


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5.2.3.1.2.1. Ventajas de los motores DC:   

Fácil control de la velocidad. Alto torque a baja velocidad. Suministran energía a equipo grande.

5.2.3.1.3. Motores AC Algunos elementos pequeños del taladro también necesitan potencia. Por ejemplo las bombas centrífugas mueven lodo desde un tanque para súper cargar la entrada de las bombas de lodo. En este caso es más eficiente usar pequeños motores para alimentarlas en lugar de usar los motores principales, fluido hidráulico o aire. Otro motor AC suministra potencia a las aspas de un agitador de lodo en los tanques de mezcla. Los motores AC generalmente le suministran energía al equipo que no requiere mucha potencia, por ello usan una potencia de 1 hP (0.75 KW) a 150 hP (100 KW).

5.2.3.1.3.1. Ventajas de los motores AC: Suministran potencia a equipo pequeño. La potencia es fácil de transmitir y distribuir.

Fig. 5.6. Sist ema de Po tenc ia d iesel elé ct ric o CA /CD


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5.2.4. Potencia en Cuadro Los Cuadros de Maniobras comúnmente están diseñados para una determinada potencia y rango de profundidad de perforación. Este rango de profundidad especifica con que diámetro de barras de sondeo se puede alcanzar dicha profundidad. La potencia requerida por el Cuadro de Maniobra para izar la sarta de perforación está dada por la siguiente fórmula:

        Donde:

W= Peso en el gancho en libras (lb). Vi= Velocidad de izaje de la polea viajera en pies/minuto (ft/min). 33.000= ft-lb/min por caballo de fuerza (HP). e= Factor de eficiencia desde el gancho hasta el Cuadro de Maniobras. El cuadro de Maniobras es la pieza clave en un equipo de perforación. El cuadro de maniobra es llamado a menudo como el centro de fuerza de la torre de perforación, porque en él se encuentran colocados los controles requeridos para el trabajo de equipo.Entre las partes principales tenemos: el malacate, los cabezales y la consola. El malacate es la unidad de potencia más importante de un equipo. Por lo tanto, su selección requiere de un mayor cuidado al adquirir los equipos o en su caso al utilizarlos en un programa especifico. Los malacates han tenido algunos cambios evolutivos pero sus funciones son las mismas. Es un sistema de levantamiento en el que se puede aumentar o disminuir la capacidad de carga, a través de un cable enrollado sobre su carrete. Factores importantes en el funcionamiento de un equipo:     

Potencia de entrada Frenos de fricción del malacate Relación de velocidad Embrague de fricción Freno auxiliar (hidromántico)


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5.2.4.1. Potencia de entrada Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo y causa un desplazamiento se dice que la fuerza realiza un trabajo.

       La velocidad con que se realiza el trabajo representa la potencia

      Como Hp es unidad de potencia. Se dice que se desarrolla un Hp cuando se efectúa un trabajo de 33000 lb.pie en un minuto ó 550 lb.pie en un segundo.

       Donde: F= la fuerza que actúa sobre un cuerpo D= Espacio a levantar la carga (pies) t= tiempo en min La potencia que se utiliza en el gancho de la polea se representa:

        Donde:

  Peso total levantado en el gancho (lb)   Velocidad de la tubería en el gancho (pie/min) Factor= 33000 U.A.J.M.S. – INGENIERÍA DE PETRÓLEO Y GAS NATURAL

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5.2.4.2. Perdidas de potencia en el malacate Se pierde por fricción en: transmisión + en cadenas de rodillo + en los rodamientos sistemas de poleas + rozamiento con el cable.

     La eficiencia esta en un rango de 75 a 80%. La capacidad de uso de un malacate quedará limitada por la aplicación segura del cable. La norma API establece un factor de diseño mínimo: 

Servicio de levantamiento 3.0



Servicio de tubería atrapada 2.0

El freno principal es otro componente del malacate cuya función es parar el carretel y aguantarlo. Cuando se está levantando o bajando cargas pesadas, el freno es asistido por un freno auxiliar hidromántico, también es conocido como freno de emergencia puesto que ayuda a absorber la inercia creada por la carga pesada. Otra parte del cuadro de maniobras es el eje con sus dos cabezales: Un cabezal de fricción y un cabezal mecánico. La consola es un aparato manejado por el perforador que cuenta con una serie de palancas o válvulas embragues de alta y de baja velocidad que permiten cambiar la dirección y velocidad tanto de la mesa rotaria como del malacate y cabezales. Justo debajo de la cabeza de inyección se encuentra una pieza de tubo cuadrado o hexagonal. El cuadrante, al igual que la cabeza de inyección, es una unidad a través de la cual se bombea el lodo en su viaje hacia el hoyo. La configuración del cuadrante tiene un propósito: transferir el movimiento giratorio de la mesa rotatoria a la sarta de perforación

Las principales funciones del Cuadro de Maniobra o malacate son: 

Es el centro de control desde el cual el perforador opera el equipo.


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

 







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Contiene un tambor ranurado que recibe el cable de perforación durante las maniobras de sacar y bajar la sarta de perforación. Permite también controlar la perforación en sí. Permite enroscar y desenroscar la sarta de perforación. Tiene un freno auxiliar hidromático o eléctrico y que está conectado al eje del tambor La ubicación del Cuadro de Maniobras está en función del tipo de equipo de perforación seleccionado. Puede estar en el piso de la torre o en el suelo, en este caso se conecta a un cuadro de maniobras auxiliar que está ubicado en el piso de la torre y posee los comandos respectivos. Puede ser accionado por sistemas mecanismos o eléctricos. Los Cuadros de Maniobras comúnmente están diseñados para una determinada potencia y rango de profundidad de perforación. Este rango de profundidad especifica con que diámetro de barras de sondeo se puede alcanzar dicha profundidad

Fig.5.7. El Cuadro d e Maniobr a


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5.2.5. Potencia al Gancho Los ganchos son uno de los elementos más solicitados en carga de los equipos. Soportan cargas dinámicas, fatiga y vibraciones. Los ganchos se compones BASICAMENTE de los siguientes elementos:  

 



CUERPO DEL GANCHO: Asas, nariz y latch. ADAPTADOR DEL GANCHO: Vinculación del gancho al aparejo o asas, o pernos. EJE DEL GANCHO: Permite el giro del gancho y soporta la carga. SISTEMAS DE AMORTIGUACION: Resortes y otros sistemas de amortiguación Hidráulica. Los ganchos limitan su capacidad de elevación, por el diámetro desgastado de las asas.

Fig. 5.8. Variación de la Potencia en fun ción de la velocidad de extracción

Es la rapidez con la que se realiza un trabajo, expresado dicho trabajo en términos de peso de gancho con su velocidad y su fórmula es la siguiente: PH = peso gancho x velocidad gancho

     U.A.J.M.S. – INGENIERÍA DE PETRÓLEO Y GAS NATURAL

 

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 ()   

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

5.2.6. Potencia de Izaje La función del sistema o Potencia de Izaje es proveer un medio para bajar y de subir la sarta de perforación, cañerías y otros equipamientos, ya sea dentro o fuera del agujero son:   

Torre y subestructura. Aparejo de Poleas. Malacate.

La principal función del sistema o potencia de izaje es lograr bajar y sacar del pozo herramientas tan rápida y económicamente posible.

Fig.5.9 Com pon entes del sis tema de Izaje.


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5.2.7. POTENCIA HIDRÁULICA Es una gran cantidad de fuerza disponible para ciertas herramientas y equipos. La Potencia hidráulica típico como el que se usa en muchos equipos incluye:

     

Motores eléctricos o motores de combustión interna. Contenedor de combustible. Bomba de alta potencia. Skid. Retorno del fluido hidráulico al contenedor. Kelly spinner, en este caso

Fig. 5.10. Trans m is ión de Poten ci a Hidráuli ca


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5.2.7.1. Motores eléctricos o motores de combustión interna Tiene un motor eléctrico o un motor de combustión interna para suministrar potencia a la bomba de alta presión. La bomba toma fluido hidráulico del contenedor y la envía a través de una manguera reforzada a los instrumentos que necesitan potencia hidráulica. El fluido retorna al contenedor después de que pasa a través del Kelly Spinner, u otras herramientas. La potencia hidráulica es un ciclo, y el fluido se usa una y otra vez. Una bomba hidráulica es un dispositivo tal, que recibiendo energía mecánica de una fuente exterior, la transforma en una energía de presión transmisible de un lugar a otro de un sistema hidráulico a través de un líquido cuyas moléculas estén sometidas precisamente a esa presión. Los sistemas de bombeo hidráulico proporcionan una flexibilidad extraordinaria en la instalación y capacidad de funcionamiento para cumplir una amplia gama de requerimientos de extracción artificial. La instalación de la potencia superficial puede ponerse en un lugar central para servir a pozos múltiples, o como una unidad conveniente montada sobre patín localizada en el lugar del pozo individual. El requerimiento de equipo mínimo en el cabezal del pozo acomoda de cerca el pedestal de perforación espaciado de cerca, o las terminaciones de plataforma, así como los requerimientos superficiales de perfil bajo.

5.2.7.2. Especificaciones de la unidad de potencia hidráulica Modelo

YZB-120 YZBS-120 L/min 120 120 Flujo nominal gpm 31.7 31.7 MPa 20 20 Presión máx. psi 2900 2900 MPa 16 16 Presión nominal psi 2320 2320 Capacidad L 587 587 disponible Potencia de kW 37 37 impulso 2 x3 Potencia de kW calefaccin hp 2 x4.02 Área de 10 refrigerado por m2 radiación agua Tamaño mm 1720x1090x1255 1720x1310x1255 Peso kg 1300 1360 U.A.J.M.S. – INGENIERÍA DE PETRÓLEO Y GAS NATURAL

YZBF-120 120 31.7 20 2900 16 2320

YZC-120Ⅱ 120 31.7 20 2900 16 2320

587

600

37

60

2 x3 2 x4.02 32 1720x1300x1785 2150x1300x1650 1500 2450 V - 18


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5.2.8. Potencia en la Mesa Rotaria La función principal de la mesa rotaria es transmitir el momento de torsión (torque) e impartir el movimiento giratorio al vástago y por medio de él, a toda la sarta de perforación. La parte superior de la mesa rotaria por lo general forma parte del piso de la torre y está provista de un labrado antiderrapante. La abertura de la mesa rotaria que aloja al buje del vástago (Kelly bushing) debe tener un tamaño que permita pasar al trepano de mayor tamaño que se utilizara en el agujero. La porción inferior de la abertura es curvada para facilitar el deslizamiento de la sarta, especialmente de las uniones Convertir la potencia mecánica o eléctrica de entrada a la transición, en torque de rotación transferido a la columna de sondeo en el pozo. Soportar el peso de la sarta, cuando queda colgada en el pozo de las cuñas, en la mesa, solamente es un electo intermedio en el sistema de transición, que traduce el par motor de entrada en otro par motor para el sondeo, manteniendo la potencia de entrada menos las perdidas por rendimiento.

Potencia



cupla * Vel.(ang )

(Ec. 5.9)

La rpm de la mesa y el torque depende de la potencia del motor (Torque Máx. A determinadas rpm) y las relaciones de transición hasta la mesa. Pot



C*w



m Kg. seg



Lbs.

Ft

seg (Ec. 5.10)

Como la potencia es constante, excepto perdidas mecánicas, los torque y rpm son inversamente proporcionales Esta ecuación es importante, ya que indica claramente que el torque que puede entregar una mesa es función de la cupla motora y N° de vueltas del motor primario, y de la relación de transición.


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Pot ( HP) W1 * Z1



C1 *W1



C 2





C1 * w1



C2 * w2



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m Kg. seg



Lbs.

Ft seg

W2 * Z2 C1 (W1 * Z1 )

C1 *W W 1 *

Z 1 Z 2

Ec. (5.11)

5.2.8.1Especificaciones de la mesa rotatoria de perforación Modelo Día. De apertura. mm(in) Capacidad de carga estática (kN) Par de trabajo máx. N.m Distancia entre el centro de rotación y el centro dentado de la rueda dentada mm(in) Relación de transmisión Velocidad máx. r/min Altura de la línea central del eje de entrada mm Dimensiones generales (L×W×H) mm

ZP175

ZP205

ZP275

ZP375

444.5(17 1/2)

520.7 (20 1/2)

698.5(27 1/2)

952.5(37 1/2)

2700

3150

4500

5850

13729

22555

27459

32362

1118 (44)

1353 (53 1/4)

1353 (53 1/4)

1353 (53 1/4)

3.75

3.22

3.67

3.56

300

300

300

300

260.4

318

330

330

1972×1372×564 2266×1475×704 2392×1670×685 2457×1810×718


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5.3. EJERCICIOS DE APLICACIÓN Máxima carga estática en el gancho Es la capacidad estática máxima a que puede someterse el mástil por carga en el gancho. Es independiente del diámetro del cable. Depende del número de líneas: Según en Nº de líneas, hay diferencia de cargas en la corona y en la línea rápida y muerta, y por tanto es distinta la carga que se transmita a las patas del mástil. La máxima carga estática en el gancho se la calcula con la formula siguiente:

   Donde: n= número de líneas MAXIMA TENSION EN LA LINEA PAPIDA Hay dos condiciones posibles: a) En condiciones estáticas b) En condiciones dinámicas En condiciones estáticas, la tensión en la línea rápida es igual a la línea muerta.

      En condiciones dinámicas, la tensión en la línea rápida es:

       Donde: nrew= Factor de rebobinado. Que deriva del nemro de líneas o poleas y del tipo de rodamiento. Es el incremento de carga en la rápida por rozamiento.

nrew = Kn- 1/n*(k-1)* Kn U.A.J.M.S. – INGENIERÍA DE PETRÓLEO Y GAS NATURAL

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Donde: n = nuemero de poleas de corona K = factor de fricción Nº de líneas Factor fricción K = 1.09 Plain bearing K = 1.04 Roller bearing

4

6

8

10

12

0.810

0.748

0.692

0.642

0.597

0.907

0.874

0.842

0.811

0.782

POTENCIA EN EL GANCHO (PH): PH= peso de gancho x velocidad gancho

          POTENCIA EN EL CUADRO: Pdw= TRL*VelLR

   VelLR = Velaparejo* n

              


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5.3. 1.EJERCICIO Nº 1 Cuando un fuerza actúa sobre un cuerpo y causa un desplazamiento se dice que la fuerza realiza un trabajo. T= F x d. Las unidades usadas para medir el trabajo mecánico cuando la fuerza de una libra actúa a través de una distancia de un pie será: Lb-pie La velocidad con que se realiza el trabajo representa la potencia. POT= (F x d)/t Un caballo de fuerza (HP) es una unidad de potencia .Se dice que se desarrolla un HP cuando se efectúa un trabajo de 33,000 lb-pie en un minuto ( o sea 550 lb-pie en 1 segundo) HP=(Fxd)/(t x 33000) La potencia que se utiliza en el gancho de la polea se representa: Pot.al gancho = Wg x Vg/33000 Wg=Peso total levantado en el gancho (Lb) Vg=Velocidad de la tubería en el gancho (pie/min) 33000=Factor = 550 lbs.-pie/seg x 60 seg. Perdidas de potencia en el malacate. Se pierde por fricción en: Transmisión +en cadenas de rodillo +en los rodamientos. Sistemas de poleas + Rozamiento con el cable. Pot.a manejar=pot. Al gancho/eficiencia La eficiencia a manejar se puede establecer de E= 75 a 80%


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5.3. 2. EJERCICIO Nº 2 Calcular la potencia en HP de un malacate que levantara un peso de 200,000 lb a una altura de 90 pies en un tiempo de 1 min., sin considerar perdidas HP= F x d/ (t x 33000) HP= (200,000 x 90)/ (1 x 33,000) = (18, 000,000/33,000) =545.45

Resp.

5.3. 3. EJERCICICIO Nº 3 Calcular la capacidad de de un malacate que levantara una carga (Wg) de 200,000 lb a una velocidad de extracción (Vg) de 90 pies/min. Si su eficiencia de transmisión (E) es del 80% HP teórica = Wg x Vg/(33,000) HP teórica= (200,000 x 90)/33,000 =545045 Como se tiene eficiencia de 80% la potencia requerida será : HP requerida=546/0.80 =682.5 La capacidad del malacate es 683 HP. Resp.


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PERFORACIÓN I

INDICE SISTEMA MOTRIZ INTRODUCCION...............................................................................

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5.1. UNIDADES DE POTENCIA ................................................................................................................1 5.1.1. Sistema de Potencia: ...............................................................................................................1 5.1.2. Generalidades .........................................................................................................................2 5.1.2.3. Sistemas de Potencia DC a AC ..............................................................................................3 5.1.2.4. Taladro con Sistema Mecánico ............................................................................................3 5.1.3. Sistema de Potencia AC a DC ..................................................................................................4 5.1.3.1. Generalidades ......................................................................................................................4 5.1.3.2 Interruptor del SCR y Engrane Mecánico ..............................................................................4 5.1.4. Sistemas de potencia DC a DC.................................................................................................5 5.1.4.1. Generalidades ......................................................................................................................5 Fig.5.2 Sistema de potencia diesel - eléctrico CD/CD .......................................................................5 5.1.4.2. Generador de AC “alternador”

............................................................................................6

5.2. TIPOS DE ENERGÍA .........................................................................................................................6 5.2.1Transmisión de Potencia Mecánica ..........................................................................................6 5.2.2Transmisión de Energía o Potencia Eléctrica ............................................................................7 5.2.3. Potencia de Motores ...............................................................................................................8 5.2.3.1Tipos de motores: ..................................................................................................................8 5.2.3.1.1 Motor Diesel y Generador AC ............................................................................................8 5.2.3.1.2. Motores DC .......................................................................................................................9 5.2.3.1.2.1. Ventajas de los motores DC: ....................................................................................... 10 5.2.3.1.3. Motores AC .................................................................................................................... 10 5.2.4. Potencia en Cuadro .............................................................................................................. 11 5.2.4.1. Potencia de entrada .......................................................................................................... 12 5.2.4.2. Perdidas de potencia en el malacate ................................................................................ 13 5.2.5. Potencia al Gancho............................................................................................................... 15 5.2.7.1. Motores eléctricos o motores de combustión interna ..................................................... 18 5.2.7.2. Especificaciones de la unidad de potencia hidráulica ....................................................... 18 U.A.J.M.S. – INGENIERÍA DE PETRÓLEO Y GAS NATURAL

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PERFORACIÓN I

5.2.8. Potencia en la Mesa Rotaria ................................................................................................ 19 5.2.8.1Especificaciones de la mesa rotatoria de perforación ........................................................ 20 5.3. EJERCICIOS DE APLICACIÓN......................................................................................................... 21 5.3. 1.EJERCICIO Nº 1 ..................................................................................................................... 23 5.3. 2. EJERCICIO Nº 2 .................................................................................................................... 24 5.3. 3. EJERCICICIO Nº 3 ................................................................................................................. 24


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CAPITULO 5

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