TESINA PEDRO DANIEL ALEJANDRO PÉREZ

UNIVERSIDAD JUÁREZ AUTÓNOMA DE TABASCO “Estudio en la duda. Acción en la fé”

DIVISIÓN ACADEMICA DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

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TRABAJO DOCUMENTAL:

Bajo la modalidad de diplomado de titulación

MANTENIMIENTO PREVENTIVO A BOMBAS RECIPROCANTES MARCA NATIONAL OILWELL VARCO MODELO F-1000

UTILIZADAS EN CIRCULACIÓN DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN

PEDRO DANIEL ALEJANDRO PÉREZ

Matrícula: 072D9029

Para obtener el título de

INGENIERO MECÁNICO ELECTRICISTA

DIRECTOR

Dr. Freddy Alberto Valenzuela Murillo

Cunduacán Tabasco. Junio del año 2013



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AGRADECIMIENTOS

Primeramente gracias a Dios que me dio la vida y me sustentó en todo el proceso de mi formación académica. Gracias a mis padres que creyeron en mí y me dieron la oportunidad de ser una persona preparada y una persona de bien ante la sociedad. Gracias a mis profesores que tuvieron la paciencia y dedicación para enseñarme y, transmitirme sus conocimientos y experiencias. Gracias a mis hermanos que siempre me dieron su amor y cariño. Gracias a mi familia que en todo momento me dieron sus consejos y su apoyo incondicional. Gracias a mis amigos que en compañía de ellos viví grandes e inolvidables experiencias.



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RESUMEN En este trabajo se presentan seis diferentes procedimientos para el mantenimiento preventivo de una bomba “NATIONAL OILWELL VARCO” F-1000, la cual es utilizada en circulación de lodos en la perforación de pozos petroleros. Los procedimientos para el mantenimiento de la bomba fueron desarrollados para lapsos de tiempo diario, semanal, mensual, trimestral, semestral y anual. La circulación de lodos es imprescindible para mantener la integridad de la sarta de perforación, ayudar a controlar las presiones de formación, llevar a la superficie todos los recortes y mantener la integridad de las paredes del pozo. Para esto, se utilizan equipos de bombeo que proporcionan el medio para circular el fluido de control de la superficie al fondo del pozo y viceversa. El motor que impulsa a la bomba es un motor eléctrico o un motor de combustión interna. Este trabajo está basado en manuales de fabricantes, literatura especializada y en la experiencia de trabajadores mecánicos encargados de mantenimiento a bombas de circulación.



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ÍNDICE ÍNDICE DE FIGURAS.......................................................................................................................... 10

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................... 11

JUSTIFICACIÓN ................................................................................................................................. 12

CAPÍTULO 1 ANTECEDENTES.......................................................................................................... 13

CAPÍTULO 2 MANTENIMIENTOS MECÁNICOS .............................................................................. 15

2.1 CONCEPTO DE MANTENIMIENTO ......................................................................................... 15

2.2 MANTENIMIENTO PREDICTIVO ............................................................................................. 15

2.2.1 VENTAJAS .............................................................................................................................. 15

2.2.2 DESVENTAJAS ........................................................................................................................ 16

2.2.3 PROCEDIMIENTO DE APLICACIÓN ......................................................................................... 16

2.3 MANTENIMIENTO PREVENTIVO ............................................................................................ 17

2.3.1 VENTAJAS .............................................................................................................................. 17

2.3.2 DESVENTAJAS ........................................................................................................................ 17


2.4 MANTENIMIENTO CORRECTIVO ............................................................................................ 18

2.4.1 VENTAJAS .............................................................................................................................. 19

2.4.2 DESVENTAJAS ........................................................................................................................ 19


CAPÍTULO 3 SISTEMA DE CIRCULACIÓN DE LODOS DE UN POZO PETROLERO ............................. 21

3.1 PROCESO DE CIRCULACIÓN DE LODOS .................................................................................. 21

3.2 COMPONENTES DEL SISTEMA DE CIRCULACIÓN DE LODOS.................................................. 22

3.2.1 PRESAS DE LODOS ................................................................................................................. 22

3.2.2 BOMBAS ................................................................................................................................ 22

3.2.3 TUBO VERTICAL (STAND PIPE) ............................................................................................... 22

3.2.4 CUELLO DE GANSO ................................................................................................................ 22

3.2.5 UNIÓN GIRATORIA (SWIVEL) ................................................................................................. 22

3.2.6 INTERIOR DE LA SARTA DE PERFORACIÓN ............................................................................ 23

3.2.7 BARRENA ............................................................................................................................... 23

3.2.8 ESPACIO ANULAR................................................................................................................... 24

3.2.9 LÍNEA DE RETORNO ............................................................................................................... 24



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3.2.10 EQUIPOS DE CONTROL DE SÓLIDOS .................................................................................... 24

3.2.11 DESGASIFICADOR ................................................................................................................ 24

CAPÍTULO 4 CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS RECIPROCANTES .................................................... 25

4.1 DEFINICIÓN DE BOMBA RECIPROCANTE .................................................................................. 25

4.2 BOMBAS DE ACCIÓN DIRECTA .................................................................................................. 25

4.3 BOMBAS DE POTENCIA ............................................................................................................. 25

4.4 BOMBAS DEL TIPO POTENCIA DE BAJA CAPACIDAD ................................................................ 26

4.5 BOMBAS DEL TIPO DIAFRAGMA ............................................................................................... 26

CAPÍTULO 5 MONTAJES DE LA BOMBA TRIPLEX MARCA “NATIONAL OILWELL VARCO” MODELO

F-1000 .......................................................................................................................... 27

5.1 BOMBA TRIPLEX ...................................................................................................................... 27

5.2 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Y RENDIMIENTO DE LA BOMBA MODELO F-1000 .................. 28

5.3 CUERPO HIDRÁULICO DE LA BOMBA ...................................................................................... 30

5.3.1 ENSAMBLE DEL EXTREMO DEL FLUIDO .................................................................................. 30

5.3.2 ENSAMBLE DE LAS VÁLVULAS DE SERVICIO ........................................................................... 31

5.3.3 SISTEMA EXTERNO DE LUBRICACIÓN ..................................................................................... 32

5.4 CUERPO MECÁNICO DE LA BOMBA ........................................................................................ 33

5.4.1 ENSAMBLE DEL CIGÜEÑAL ..................................................................................................... 34

5.4.2 ENSAMBLE DE POTENCIA ....................................................................................................... 34

5.4.3 SISTEMA INTERNO DE LUBRICACIÓN ..................................................................................... 34

5.5 CÁMARA DE PULSACIONES .................................................................................................... 35

CAPÍTULO 6 NORMATIVIDAD ........................................................................................................ 36

6.1 NMX-U-139 ............................................................................................................................... 36

6.2 ISO 13710:2004 ........................................................................................................................ 36

6.3 ISO 14120:2002 ........................................................................................................................ 36

6.4 NACE MR0175/ISO 15156:2001 ............................................................................................... 36

6.5 NRF-053-PEMEX-2006 .............................................................................................................. 36

6.6 NRF-111-PEMEX-2006 .............................................................................................................. 36

6.7 NORMA NMX-CC-9001-IMNC-2000 (ISO 9001 VERSIÓN 2000). .............................................. 36

CAPÍTULO 7 DESCRIPCIÓN Y APLICACIÓN TEÓRICA DEL MANTENIMIENTO PREVENTIVO ........... 37

7.1 REFACCIONES Y HERRAMIENTAS UTILIZADAS .......................................................................... 37

7.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO AL CUERPO MECÁNICO ......................................................... 37



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7.2.1 MANTENIMIENTO PREVENTIVO DIARIO ............................................................................... 37

7.2.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO SEMANAL ........................................................................... 38

7.2.3 MANTENIMIENTO PREVENTIVO MENSUAL ........................................................................... 38

7.2.4 MANTENIMIENTO PREVENTIVO TRIMESTRAL ....................................................................... 38

7.2.5 MANTENIMIENTO PREVENTIVO SEMESTRAL ........................................................................ 38

7.2.6 MANTENIMIENTO PREVENTIVO ANUAL ................................................................................ 38

7.3 MANTENIMIENTO PREVENTIVO AL CUERPO HIDRÁULICO .................................................... 39


7.3.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO SEMANAL ........................................................................... 39

7.3.3 MANTENIMIENTO PREVENTIVO MENSUAL ........................................................................... 40

7.3.4 MANTENIMIENTO PREVENTIVO TRIMESTRAL ....................................................................... 40

7.3.5 MANTENIMIENTO PREVENTIVO SEMESTRAL ........................................................................ 40

7.3.6 MANTENIMIENTO PREVENTIVO ANUAL ................................................................................ 40

7.4 MANTENIMIENTO PREVENTIVO AL AMORTIGUADOR DE PULSACIONES ............................. 41


CONCLUSIONES ................................................................................................................................ 42

BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................. 43

GLOSARIO ........................................................................................................................................ 44

ANEXO 1 SÍNTOMAS DE PROBLEMAS ........................................................................................... 46



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ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA 3.1 ESQUEMA DEL PROCESO DE CIRCULACIÓN DE LODOS .............................................. 21

FIGURA 5.1 BOMBA TRIPLEX PARA LA CIRCULACIÓN DE LODOS .................................................. 27

FIGURA 5.2 INSTALACIÓN DE LA BOMBA EN EL POZO JUJO 32 EN HUIMANGUILLO, TABASCO ... 28

FIGURA 5.3 DIMENSIONES DE LA BOMBA ..................................................................................... 28

FIGURA 5.4 PARTE HIDRÁULICA DE LA BOMBA TRIPLEX .............................................................. 30

FIGURA 5.5 PISTÓN, VÁSTAGO, TUERCA ........................................................................................ 31

FIGURA 5.6 ENSAMBLE DE VÁLVULAS DE SERVICIO ..................................................................... 32

FIGURA 5.7 CONTADOR, BOQUILLA DEL LUBRICADOR, ABRAZADERA DEL VÁSTAGO .................. 33

FIGURA 5.8 CUERPO MECÁNICO .................................................................................................... 33

FIGURA 7.1 MÓDULOS ENSAMBLADOS ......................................................................................... 39

FIGURA 7.2 CAMBIO DE EMPAQUES Y MANTENIMIENTO ............................................................. 41

FIGURA 7.3 CÁMARA DE PULSACIONES Y VÁLVULA DE SEGURIDAD ............................................. 41



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INTRODUCCIÓN Las bombas de fluidos de perforación o bombas de lodos son una parte esencial del proceso de perforación de un pozo. En su desempeño las bombas están sometidas a la abrasión por arenillas y arcillas, a corrosión por efectos ambientales y químicos utilizados en el proceso, presiones y esfuerzos resultados de las emboladas que son necesarias para mantener controlada la presión del pozo. Para aprovechar al máximo posible la vida útil de trabajo de la bomba es necesario hacerle periódicamente mantenimiento, así un mantenimiento preventivo a su correcto tiempo evitará la falla prematura de la bomba y garantizará el óptimo funcionamiento de la bomba que es indispensable para el sistema de circulación de lodos que controla las presiones de formación del pozo, ayuda a eliminar el riesgo de un descontrol en la perforación y mantiene la integridad de la sarta de perforación eliminando los daños por pegaduras y derrumbes del hoyo perforado. En el primer capítulo abordamos todos los antecedentes y hechos históricos que fueron dando forma a los tipos de mantenimientos mecánicos existentes en la actualidad. El segundo capítulo nos da todas las pautas necesarias para entender perfectamente de que se trata cada tipo de mantenimiento y, diferenciar el uno del otro. El sistema de circulación de lodos de un pozo es el nombre del tercer capítulo y aquí se describe el proceso del lodo dentro de la perforación y, describimos cada componente y su función dentro del sistema. En el cuarto capítulo analizamos la clasificación de las bombas reciprocantes y cuál es su forma de operación de cada una de ellas. El quinto capítulo es muy importante, es en éste donde analizamos las partes más importantes de la bomba y, describimos los dos cuerpos principales que forman la bomba, el cuerpo hidráulico y cuerpo mecánico. Como sabemos todo tipo de trabajo es regido por procedimientos y normas, en el sexto capítulo abordamos la normatividad utilizada en la instalación, manejo y, mantenimiento de las bombas reciprocantes. En el séptimo y último capítulo desarrollamos y describimos el procedimiento teórico utilizado para el mantenimiento de cada uno de los componentes de la bomba a la cual es aplicable ésta técnica desarrollada.



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JUSTIFICACIÓN La elevada inversión al adquirir cualquier parte de un equipo de perforación y los altos costos de mantenimiento por repuestos y mano de obra, se han convertido en un renglón de suma importancia, dentro del presupuesto programado en la perforación de un pozo. Han obligado al personal de mantenimiento de las diferentes empresas de perforación a enfatizar al mantenimiento de sus equipos. Esta práctica además de predecir fallas, le permite al usuario prolongar la vida de los equipos; efectuar mejoras, optimizar la calidad de los repuestos, realizar ajustes y tolerancias reales y finalmente aumentar el tiempo medio entre fallas de los equipos. La necesidad de poseer buenas condiciones en el sistema de circulación de lodos y en todos sus componentes reviste una gran importancia, ya que el cuidado del equipo ayudará a mantener siempre activo y sin pérdidas económicas la perforación del pozo. En el presente trabajo se ha desarrollado un programa de mantenimiento preventivo para ser aplicado a una bomba reciprocante de potencia marca National Oilwell Varco modelo F-1000 utilizada en circulación de fluidos de perforación; además de desarrollar y describir el mantenimiento preventivo de limpieza e inspección a las partes de la bomba que lo necesite, así como utilizar los kits de mantenimiento y kits de reparación necesarios y, así reducir al mínimo los paros por falta de mantenimiento del equipo; y, finalmente mantener la bomba trabajando en óptimas condiciones para el proceso de circulación de lodos en el pozo.



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CAPÍTULO 1 ANTECEDENTES

La revolución industrial fue un periodo histórico comprendido entre la segunda mitad del siglo XVIII y principios del XIX, iniciando con la mecanización de las industrias textiles y el desarrollo de los procesos del hierro. Las innovaciones tecnológicas más importantes fueron la máquina de vapor y la denominada Spinning Jenny una potente máquina relacionada con la industria textil. El inicio de los conceptos de competitividad y optimización de costos, planteó en las grandes empresas, las primeras preocupaciones hacia las fallas o paro que se producían en la producción. Con las primeras fallas en los equipos los operarios se encargaban de efectuar las reparaciones necesarias. Pero las máquinas se fueron haciendo más complejas y la dedicación a tareas de reparación aumentaba. Para 1910 la cantidad de máquinas ya se había incrementado y esto provocaba que el trabajador invirtiera cada vez más de su tiempo para hacer trabajos de arreglo a las mismas (Mantenimiento Correctivo). Es así como fue necesario formar cuadrillas de Mantenimiento Correctivo con personal de baja calidad para liberar de este trabajo al personal de producción, el cual debía conocer y tener habilidad para producir lo que hacía la máquina. En el periodo de 1914 a 1918, la industria de guerra y la implantación de la producción en serie que fue instituida por la compañía Ford-Motor Company, fabricante de vehículos tuvieron la necesidad de trabajar en forma continua, debido a la demanda urgente de sus productos, pero la cantidad de máquinas con falla era cada día mayor. Al personal de mantenimiento correctivo se le comenzó a asignar labores de prevención que pudieran efectuar el mantenimiento de las máquinas de la línea de producción en el menor tiempo posible y para evitar que las máquinas más importantes fallaran. Así surgió un órgano subordinado a la operación, cuyo objetivo básico era la ejecución del mantenimiento, hoy conocida como mantenimiento correctivo. Esa situación se mantuvo hasta la década del año 30, cuando en función de la segunda guerra mundial, y de la necesidad de aumentar la rapidez de la producción, la alta administración industrial se preocupó, no solo en corregir fallas, sino evitar que estos ocurriesen, y el personal técnico de mantenimiento, pasó a desarrollar el proceso del mantenimiento preventivo, de las averías que, juntamente con la corrosión, completaban el cuadro general de mantenimiento como de la operación o producción. Por el año de 1950, con el desarrollo de la industria para atender a los esfuerzos de la post-guerra, la evolución de la aviación comercial y de la industria electrónica, los gerentes de mantenimiento observan que, en muchos casos, el tiempo de paro de la producción, para diagnosticar las fallas, eran mayor, que la ejecución de la reparación; el da lugar a seleccionar un equipo de especialistas para componer un órgano de asesoramiento a la producción que se llamó



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“Ingeniería de Mantenimiento” y recibió los cargos de planear y controlar el mantenimiento preventivo y analizar causas y efectos de las averías. A partir de 1966 con el fortalecimiento de las asociaciones nacionales de mantenimiento, creadas al final del periodo anterior, y la sofisticación de los instrumentos de protección y medición, la ingeniería de mantenimiento, pasa a desarrollar criterios de predicción o previsión de fallas, validando la optimización de la actuación de los equipos de ejecución de mantenimiento. Esos criterios, conocidos como mantenimiento predictivo o previsivo, fueron asociados a métodos de planeamiento y control de mantenimiento.



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CAPÍTULO 2 MANTENIMIENTOS MECÁNICOS

2.1 CONCEPTO DE MANTENIMIENTO El Mantenimiento son acciones que se dedican a la conservación del equipo de producción, para asegurar que éste se encuentre constantemente y por el mayor tiempo posible, en óptimas condiciones de confiabilidad y que sea seguro de operar. La European Federation of National Maintenance Societies define mantenimiento como: “todas las acciones que tienen como objetivo mantener un artículo o restaurarlo a un estado en el cual pueda llevar a cabo alguna función requerida. Estas acciones incluyen la combinación de las acciones técnicas y administrativas correspondientes”. Se clasifican en tres tipos de mantenimientos: predictivo, preventivo y correctivo.

2.2 MANTENIMIENTO PREDICTIVO En este tipo de mantenimiento el objetivo o función primordial es el de predecir con toda oportunidad la aparición de una posible falla y/o diagnosticar un daño futuro al equipo. En este sistema, la característica principal es el empleo de aparatos e instrumentos de prueba, medición y control. Este tipo de mantenimiento, es necesario porque ayuda a evitar las costosas reparaciones de equipo y maquinaria, así como minimizar el tiempo perdido por suspensiones imprevistas. Con este sistema, no es necesario aumentar la cantidad de personal requerido para aplicar los procedimientos, ya que se cuenta con el personal de supervisión indispensable para mantener y conservar las instalaciones.

2.2.1 VENTAJAS

Conocemos el estado de la máquina en todo instante.

Eliminamos prácticamente todas las averías.

Solo paramos o intervenimos en la máquina cuando realmente es necesario.

Conocemos el daño en los componentes desde una fase inicial del mismo, permitiéndonos programar su sustitución en el momento más conveniente.

Al intervenir en la máquina conocemos el problema, reduciendo el tiempo de la reparación.

Podemos identificar los fallos ocultos, así como la causa de fallos crónicos.



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Reducimos las piezas del almacén, adquiriéndolas cuando detectamos el problema en una fase primaria.

Incrementamos la seguridad de la planta.

2.2.2 DESVENTAJAS

Siempre que hay un daño, se necesita programación. Si al dueño le urge que se repare, es posible que tenga que esperar hasta la fecha que se defina como segunda revisión, por lo que las urgencias también deben darse mediante programaciones.

Requiere equipos especiales y costosos. Al buscarse medir todo con precisión, los equipos y aparatos suelen ser de alto costo, por lo que necesitan buscarse las mejores opciones para adquirirse.

Es importante contar con personal más calificado. Aunque ya mencionamos que el personal es menor, éste debe contar con conocimientos más calificados, lo que eleva a su vez el costo y quizá, dependiendo del área, disminuyan las opciones.

Es costosa su implementación. Por lo mismo debe manejarse mediante programaciones de trabajo, si se unen los costos de todas las veces que se paró la máquina y se revisó por cuestiones que se identificaron la primera vez, el costo es considerablemente alto.

2.2.3 PROCEDIMIENTO DE APLICACIÓN En este tipo de mantenimiento, una vez establecidas las rutinas de revisiones y comprobaciones, el trabajo se facilitará con el auxilio de registros y anotaciones. Complemento de este tipo de mantenimiento es el trabajo de gabinete. Aquí el ingeniero de mantenimiento elabora estadísticas con los registros que los supervisores efectúan en campo, logrando con esto una historia del comportamiento de cada unidad en operación, usar gráficas es conveniente ya que con ellas se puede predecir con oportunidad cuando un elemento de maquinaria debe ser reemplazado para que el equipo pueda proseguir operando con seguridad. En resumen, el mantenimiento predictivo es beneficioso por las siguientes razones: a) Reduce el número de paros imprevistos, b) Reduce las reparaciones repetitivas, c) Alarga el período de vida útil del equipo, d) Permite un abastecimiento de refacciones oportuno, e) Elimina el tiempo ocioso del personal de mantenimiento para aplicarlo en otra

actividad.



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2.3 MANTENIMIENTO PREVENTIVO La característica principal de este sistema es detectar las fallas o anomalías en su fase inicial y su corrección en el momento oportuno. La definición, implica "prevenir" o sea, la correcta anticipación para evitar un riesgo o un daño mayor al equipo. Con el auxilio del mantenimiento predictivo, ahora en forma conjunta con el preventivo, y programas de mantenimiento adecuadamente planeados, la conservación de las unidades está en su grado óptimo, dando como resultado una mayor disponibilidad del equipo, reduciendo con esto los tiempos de operación del mismo en la perforación o desarrollo. Una buena organización de mantenimiento que aplica estos sistemas, con experiencia, determina las causas de fallas repetitivas y la vida útil de componentes, llegando a conocer los puntos débiles de maquinaria e instalaciones.

2.3.1 VENTAJAS

Menos mano de obra y menos partes o repuestos utilizados en estas operaciones, que en las de emergencia.

Menos reparaciones mayores.

Bajos costos por reparaciones sencillas realizadas antes de que se presente la emergencia.

Eliminación de reemplazos prematuros de equipos.

Menos equipos de emergencia instalados.

Disminución de los costos de mantenimiento.

Con las investigaciones, bitácoras y control se pueden corregir las causas de uso indebido, mala operación o un equipo obsoleto.

Mejor control de los repuestos, que conllevan a un inventario mínimo.

Mayor seguridad para los operarios.

2.3.2 DESVENTAJAS Entre sus pocas desventajas se encuentran:

Se requiere tanto de experiencia del personal de mantenimiento como de las recomendaciones del fabricante para hacer el programa de mantenimiento a los equipos.

No permite determinar con exactitud el desgaste o depreciación de las piezas de los equipos.



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2.3.3 PROCEDIMIENTO DE APLICACIÓN Una vez establecido un plan de mantenimiento y elaborado el programa de revisiones rutinarias y periódicas que deben efectuarse sobre un componente del equipo, el siguiente paso será el de coordinar con las secciones de operación y materiales todas aquellas actividades que les competen, de tal manera que el tiempo que la unidad este fuera de operación sea el mínimo, o bien que no afecte la buena marcha de las operaciones del equipo, en esta sección de mantenimiento se han establecido programas computarizados de fácil comprensión, que permiten llevar un récord de todas las unidades en operación y al mismo tiempo determinar con prontitud que componentes de maquinaria son susceptibles de reemplazo, como son bandas de transmisión, rodamientos, filtros, acoplamientos, etc. Para llevar a cabo un buen programa de mantenimiento preventivo es indispensable contar con una buena disposición mental del grupo de mantenimiento, independientemente del imperativo de tener todos los medios disponibles para llevar a cabo con éxito todas las actividades previstas de mantenimiento. Los factores que intervienen en el desarrollo del mantenimiento programado y que determinan su correcta aplicación son a grandes rasgos los siguientes: a) Limpieza de componentes. b) Utilizar kits de mantenimiento si es necesario. c) Herramienta adecuada y en condiciones, refacciones y materiales. d) Ruta de trabajo. e) Seguridad personal. f) Experiencia en las operaciones.

2.4 MANTENIMIENTO CORRECTIVO Para este tipo de mantenimiento no hay una definición precisa que explique con claridad, las ventajas o desventajas que presenta su aplicación. El aspecto económico es determinante en el análisis de costos totales de operación. Para unos, el mantenimiento "correctivo" significa la actividad de reparar después de una suspensión no prevista; otros sin embargo, consideran que es el conjunto de acciones tendientes a minimizar los paros no previstos, como será la sustitución de materiales, rediseño de instalaciones, modificaciones operativas, etc. Cualquier programa de mantenimiento producirá beneficios y, es el de conservar las propiedades físicas de la empresa en óptimas condiciones, alta disponibilidad y alargar la vida útil de las instalaciones y de los equipos. Puede afirmarse con



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certeza, que ninguno de los tres tipos de mantenimiento descritos es aplicable en un 100%, la tendencia es la de mantener y procurar altos niveles de eficiencia en la aplicación del programa adoptado.

2.4.1 VENTAJAS

No requiere de una organización técnica muy especializada.

No exige una programación previa detallada.

2.4.2 DESVENTAJAS

La disponibilidad de los equipos es incierta.

Lleva paralizaciones en extremo costosas y prolongadas.

El costo extra de materiales, repuestos y mano de obra, que puede ser el resultado de una avería imprevista la que podría haberse evitado con un poco de atención.

Es muy probable que se originen algunas fallas al momento de la ejecución, lo que ocasiona que este sea más tardado.

No podemos asegurar el tiempo que tardara en repararse dichas fallas.

2.4.3 PROCEDIMIENTO DE APLICACIÓN Desde el punto de vista técnico, el mantenimiento correctivo comprende las actividades típicas del predictivo y preventivo, tales como: a) Limpieza: Actividad obligatoria antes de intervenir el equipo. b) Inspección: Actividad comprobatoria del defecto o la falla prevista o no prevista. c) Abastecimiento: Verificación previa de existencias de refacciones y materiales. d) Cambio o reparación: Reemplazo y reparación de la pieza dañada e) Lubricación: Análisis de lubricantes cambio en las técnicas de aplicación. f) Pintura: Actividad repetitiva para protección de las instalaciones. Pueden mencionarse otros aspectos aplicables al sistema de mantenimiento adoptado, pero son, siempre las necesidades de la industria las que determinan en gran parte los trabajos de mantenimiento rutinario que deben ejecutarse, las recomendaciones de los fabricantes del equipo y la experiencia propia, son factores muy importantes para la determinación de dichos trabajos. Desde el punto de vista económico y con el fin de abatir costos aunque sean programas a largo plazo, se implementan gráficas y estadísticas que a la larga y con la experiencia del grupo de mantenimiento, auxilian a determinar si un equipo requiere ciertas modificaciones en sus componentes, reemplazo de unidades



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inadecuadas y la oportuna identificación de unidades con altos costos de mantenimiento, lo cual lleva a investigar y corregir las causas.



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CAPÍTULO 3 SISTEMA DE CIRCULACIÓN DE LODOS DE UN POZO PETROLERO

3.1 PROCESO DE CIRCULACIÓN DE LODOS El sistema de circulación de lodos (figura 3.1) es muy importante dentro de la perforación, se podría decir que es la columna vertebral de todos los procesos que se hacen; mantiene la integridad de la sarta de perforación, ayuda a controlar las presiones de formación, lleva a la superficie todos los recortes y mantiene la integridad de las paredes del pozo. El proceso comienza en las presas de lodos, donde se preparan los lodos según la densidad requerida, de las presas el lodo es succionado por las bombas, la línea de descarga de la bomba esta acoplada al stand pipe (tuvo vertical) el cual se eleva para conectarse con el cuello de ganso, el cuello de ganso está conectado al swivel (unión giratoria); después de pasar el lodo por el swivel éste baja por la flecha kelly y todo el interior de la sarta (tubo de perforación, heavy weight, lastrabarrenas), el lodo sale por las toberas de la barrena el cual asciende por el espacio anular y lleva a la superficie todos los recortes; sale por la línea de retorno y el lodo pasa por las zarandas (temblorinas) en las cuales se le eliminan al lodo todos los sólidos, después el siguiente paso es pasar por los desgasificadores que se encargan de eliminar la posible contaminación del lodo con partículas de gas y, retornar nuevamente y limpio a las presas.

Figura 3.1 Esquema del proceso de circulación de lodos.



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3.2 COMPONENTES DEL SISTEMA DE CIRCULACIÓN DE LODOS 3.2.1 PRESAS DE LODOS Son recipientes en los cuales se almacena el fluido de control de un equipo de perforación cuenta con agitadores electromecánicos, pistolas hidráulicas tanto de fondo como superficial, válvulas y líneas de circulación de fluido. El lodo se mezcla en las presas de lodo con la ayuda de una tolva dentro de la cual se echan los ingredientes secos del lodo, estas presas contienen agitadores que mezclan al lodo ya sea con aceite o con agua, dependiendo de las propiedades del lodo que sean necesarias. La toma para la succión de la bomba se encuentra usualmente 40 cm arriba del fondo de la presa.

3.2.2 BOMBAS Las bombas de lodo es el componente primario de cualquier sistema de circulación de fluidos, las cuales funcionan con motores de combustión interna o motores eléctricos conectados directamente a las bombas o con energía transmitida por la central de distribución, las bombas deben ser capaces de mover grandes volúmenes de fluido a presiones altas, también se encargan de darle la presión y el gasto necesario que se requiere para el control de un posible brote dentro del pozo. Actualmente se utilizan bombas triplex reciprocantes.

3.2.3 TUBO VERTICAL (STAND PIPE) El tubo vertical es una sección de tubo de acero montado verticalmente en una pata del mástil o de la torre, este conecta la descarga de la bomba con una manguera flexible.

3.2.4 CUELLO DE GANSO Llamada así por su forma es una manguera flexible resistente al desgaste y a la erosión, ésta conecta el tubo vertical con la unión giratoria llamada “swivel”.

3.2.5 UNIÓN GIRATORIA (SWIVEL) Es un aparato mecánico pesado que tiene la principal característica de girar y que va conectado al bloque del aparejo por unas enormes asas, por lo tanto interconecta el sistema rotatorio con el sistema de izaje. El gancho suspende a la unión giratoria y a la tubería de perforación. La unión giratoria tiene tres funciones básicas:



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Soportar el peso de la sarta de perforación.

Permitir que la sarta de perforación gire libremente.

Proveer de un sello hermético y un pasadizo para que el lodo de perforación pueda ser bombeado por la parte interior de la sarta

El fluido pasa a través del tubo lavador, que es un tubo vertical en el centro del cuerpo de la unión giratoria y hasta el Kelly y la sarta de perforación. Los miembros de la cuadrilla conectan la flecha a la unión giratoria. La flecha se atornilla en un montaje con cuerda macho (el tallo o acoplador giratorio) que sale de la unión giratoria. Este tallo rota con la flecha, la sarta de perforación y la barrena.

3.2.6 INTERIOR DE LA SARTA DE PERFORACIÓN La sarta está conformada en su extremo superior por la flecha Kelly que es una pieza de tubo cuadrada o hexagonal de un metal pesado que mide aproximadamente 40 pies (12 m), la flecha transmite la rotación a la sarta y a la barrena. El extremo inferior de la sarta está conformado por el tubo de perforación el cual en el fondo está conectado al heavy weight, el heavy weight está conectado al lastrabarrenas y, el lastrabarrenas está conectado a la barrena. Toda la sarta es pesada pero en su interior es hueca, lo cual permite el paso del lodo por dentro de ésta.

3.2.7 BARRENA El trabajo primario de las barrenas es rotar en el fondo del agujero. La barrena es el final del aparejo de perforación, porque la barrena es la que perfora el pozo. En la industria que se dedica a la fabricación de barrenas, se ofrecen varios tipos, en muchos tamaños y diseños. Las diseñan para perforar un diámetro determinado de agujero en una clase determinada de formación. Las barrenas las hay en dos categorías principales:

Cónicas.

Cabeza fija Ambas tienen cortadores, que muelen la roca mientras que la barrena perfora. Las barrenas tienen varias clases de cortadores dependiendo del tipo de barrena. Los cortadores para las barrenas cónicas son dientes de acero o de carburo de tungsteno. Los cortadores para las barrenas de cabeza fija son de diamantes naturales, diamantes sintéticos, o una combinación (híbrido) de ellos. Las barrenas de híbridos combinan diamantes naturales y sintetizados, y pueden tener además, insertos de carburo de tungsteno. El lodo de perforación sale de aperturas especiales de barrena (toberas). Las barrenas cónicas tienen de dos a cuatro conos, pero la gran mayoría son solo de tres conos.



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Los inyectores (toberas) expulsan el lodo a grandes velocidades en forma de chorros, los chorros de lodo sacan los recortes que se generan por el efecto de la barrena sobre la roca, si esto no se llevara a cabo el avance en la penetración de las diferentes capas se retrasaría puesto que solo se estarían triturando los recortes que ya se generaron y el índice de la penetración (ROP) disminuiría notablemente.

3.2.8 ESPACIO ANULAR El espacio anular es simplemente el espacio entre la sarta de perforación y las paredes del hoyo perforado, el fluido de perforación sube llevando consigo todos los recortes de perforación hasta la línea de retorno.

3.2.9 LÍNEA DE RETORNO También llamada línea de descarga, es un tubo de acero por el cual retorna el lodo con todos los recortes y cae en las zarandas.

3.2.10 EQUIPOS DE CONTROL DE SÓLIDOS Son los aparatos encargados de eliminar del lodo los sólidos como son los recortes, arenas y arcillas. Entre estos equipos tenemos los siguientes:

Temblorina.- También llamada zaranda es un aparato que por medio de un motor hace vibrar una malla con un ángulo determinado, mientras el lodo pasa sobre ella, esta vibración permite separar los sólidos del lodo.

Centrífuga Decantadora.- El objetivo es separar las partículas más finas posibles, utilizan bombas de desplazamiento positivo para su alimentación, se pueden utilizar de forma dual para recuperar material densificante.

Desarenador.- Este equipo está compuesto por un Desander, un Desilter y un Shaker, por ello se le llama 3 en 1. Permite concentrar la fracción cargada de sólidos antes de alimentar la centrífuga, pues la descarga líquida de la temblorina puede ser conducida hacia el tanque de alimentación de la centrífuga.

3.2.11 DESGASIFICADOR En el caso que se perfore una sección de formación con pequeñas cantidades de gas, se utiliza un desgasificador para remover el gas del lodo antes de volverlo a circular, ya que si este gas no es eliminado antes de volver a circular el lodo este tiende a disminuir la densidad del lodo, lo cual podría resultar en un descontrol y reventón del pozo.



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CAPÍTULO 4 CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS RECIPROCANTES

4.1 DEFINICIÓN DE BOMBA RECIPROCANTE Las bombas reciprocantes son unidades de desplazamiento positivo que descargan una cantidad definida de líquido durante el movimiento del pistón o émbolo a través de la distancia de carrera. Sin embargo, no todo el líquido llega necesariamente al tubo de descarga debido a escapes o arreglo de pasos de alivio que puedan evitarlo. Despreciando éstos, el volumen del líquido desplazado en una carrera del pistón o émbolo es igual al producto del área del pistón por la longitud de la carrera. Existen básicamente dos tipos de bombas reciprocantes las de acción directa, movidas por vapor y las bombas de potencia. Pero existen muchas modificaciones de los diseños básicos, construidas para servicios específicos en diferentes campos. Algunas Se clasifican como bombas rotatorias por los fabricantes, aunque en realidad utilizan movimiento reciprocante de pistones o émbolos para asegurar la acción de bombeo. Podemos dividir las bombas reciprocantes en:

Bombas de acción directa

Bombas de potencia

Bombas del tipo potencia de baja capacidad

Bombas del tipo diafragma

4.2 BOMBAS DE ACCIÓN DIRECTA En este tipo, una varilla común de pistón conecta un pistón de vapor y uno de líquido o émbolo. Las bombas de acción directa se constituyen de simplex (un pistón de vapor y un pistón de líquido, respectivamente) y dúplex (dos pistones de vapor y dos de líquido). Los extremos compuestos y de triple expansión, que fueron usados en alguna época no se fabrican ya como unidades normales.

4.3 BOMBAS DE POTENCIA Estas tienen un cigüeñal movido por una fuente externa generalmente un motor eléctrico, banda o cadena. Frecuentemente se usan engranes entre el motor y el cigüeñal para reducir la velocidad de salida del elemento motor. Cuando se mueve a velocidad constante, las bombas de potencia proporcionan un gasto casi constante para una amplia variación de columna, y tienen buena eficiencia. El extremo líquido, que puede ser del tipo de pistón o émbolo, desarrollará una presión elevada cuando se cierra la válvula de descarga. Por esta razón, es



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práctica común el proporcionar una válvula de alivio para descarga, con objeto de proteger la bomba y su tubería. Las bombas de acción directa, se detienen cuando la fuerza total en el pistón del agua iguala a la del pistón de vapor; las bombas de potencia desarrollan una presión muy elevada antes de detenerse. La presión de parado es varias veces la presión de descarga normal de las bombas de potencia. Las bombas de potencia se encuentran particularmente bien adaptadas para servicios de alta presión y tienen algunos usos en la alimentación de calderas, bombeo en líneas de tuberías, proceso de petróleos y aplicaciones similares.

4.4 BOMBAS DEL TIPO POTENCIA DE BAJA CAPACIDAD Estas unidades se conocen también como bombas de capacidad variable, volumen controlado y de "proporción". Su uso principal es para controlar el flujo de pequeñas cantidades de líquido para alimentar calderas, equipos de proceso y unidades similares. Como tales ocupan un lugar muy importante en muchas operaciones industriales en todo tipo de plantas. La capacidad de estas bombas puede variarse cambiando la longitud de la carrera. Puede usarse un diafragma para bombear el líquido que se maneja, accionado por un émbolo que desplaza aceite dentro de la cámara de la bomba. Cambiando la longitud de la carrera del émbolo se varía el desplazamiento del diafragma.

4.5 BOMBAS DEL TIPO DIAFRAGMA La bomba combinada de diafragma y pistón generalmente se usa sólo para capacidades pequeñas. Las bombas de diafragma se usan para gastos elevados de líquidos, ya sea claros o conteniendo sólidos. También son apropiados para pulpas gruesas, drenajes, lodos, soluciones ácidas y alcalinas, así como mezclas de agua con sólidos que puedan ocasionar erosión. Un diafragma de material flexible no metálico, puede soportar mejor la acción corrosiva o erosiva que las partes metálicas de algunas bombas reciprocantes.



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CAPÍTULO 5 MONTAJES DE LA BOMBA TRIPLEX MARCA “NATIONAL OILWELL VARCO” MODELO F-1000

5.1 BOMBA TRIPLEX En los trabajos que se realizan con los equipos de perforación en imprescindible utilizar la bomba para lodos, ya que proporciona el medio para circular el fluido de control de la superficie al fondo del pozo y viceversa. Estas bombas son más usadas en la industria petrolera, cuenta con tres cilindros, pero a diferencia de las bombas dúplex, el lodo se descarga solo por un sentido en la carrera hacia adelante. Lo que le da el impulso a la bomba triplex (figura 5.1) es un motor de combustión interna o un motor eléctrico. La transmisión de fuerza está formada por dos catarinas, una motriz y otra impulsada, unida por una cadena de rodillos alojada y protegida dentro de una cascada o guarda que incluye un sistema de lubricación.

Figura 5.1 Bomba triplex para la circulación de lodos.



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5.2 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Y RENDIMIENTO DE LA BOMBA MODELO F-1000

La bomba triplex National Oilwell Varco modelo F-1000 es utilizada en la perforación de pozos petroleros en la mayoría de las instalaciones terrestres (figura 5.2). Es relativamente muy grande según sus dimensiones (figura 5.3) ya que tiene que soportar grandes cargas y esfuerzos, además, que levantan presiones muy altas, que son necesarias para controlar las presiones de formación de un pozo. Las especificaciones técnicas y el rendimiento de la bomba se muestran en las tablas 5.1 y 5.2 respectivamente.

Figura 5.3 Dimensiones de la bomba.

Figura 5.2 Instalación de la bomba en el pozo Jujo 32, Huimanguillo tabasco.



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ESPECIFICACIONES GENERALES

Potencia nominal, HP (KW) 1000 (746)

Tamaño de la camisa por la carrera, in (mm) 6 3/4” x 10” (171 x 254)

Tipo de engranaje Engrane de dientes angulares

Relación de engranaje 4: 32: 1

Arreglo de succión 12

Salida de descarga 5” (127) 5000 API brida

DIMENSIONES Y PESO

Longitud total , ft (mm) 13’ 6” (4115)

Ancho total con eje ext., ft (mm) 7’ 5” (2261)

Altura total (sin A.P.), ft (mm) 5’ 11 1/8” (1807)

Ancho de deslizamiento, ft (mm) 8’ 0” (2438)

Diámetro del eje del piñón, in (mm) 7 3/4” (197)

Longitud de extensión in (mm) 13 1/4” (337)

Cuñero in (mm) 2 x 1 (51 x 25.4)

Peso aproximado, lbs (kg) 38,070 (17,268)

Tamaño de la camisa, in (mm) 6 ¾” (171)

Presión máxima, psi (kg/cm2) 2370 (167)

Velocidad de la bomba

(rpm)

HP (HP métrico)

GPM (LPM)

150 1,071 (1,086) 697 (2,638)

140 1,000 (1,014)

651 (2,464)

130 929 (942) 604 (2,286)

120 857 (869) 558 (2,112)

110 786 (979) 511 (1,934)

100 714 (724) 465 (1,760)

Basado en un 90% de eficiencia mecánica y 100% de eficiencia volumétrica

Tabla 5.2 Tabla de rendimiento de la bomba national oilwell varco modelo f-1000.

Tabla 5.1 Especificaciones generales de la bomba national oilwell varco modelo f-1000.



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5.3 CUERPO HIDRÁULICO DE LA BOMBA Podemos decir que el cuerpo hidráulico de la bomba (figura 5.4) lo forman los componentes que trabajan en conjunto para desplazar el fluido y se divide en ensambles o conjuntos.

5.3.1 ENSAMBLE DEL EXTREMO DEL FLUIDO A continuación se enlistan las partes principales de un corte típico del ensamble del extremo líquido.-

Arreglo descarga.

Cámara de fuerza.

Caja de cilindro.

Cabeza del cilindro.

Anillo “o”.

Pie de la caja de cilindros.

Tapa.

Camisa de la caja de cilindros.

Émbolo.

Guía del émbolo.

Vástago del émbolo (figura 5.5).

Abrazaderas del vástago.

Deflector.

Tuercas de abrazaderas del vástago.

Módulos

Pistón

Abrazadera

para vástago

Válvula y asiento

Figura 5.4 Parte hidráulica de la bomba triplex.



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Caja de empaques.

Tuerca de la caja de empaques.

Junta de la caja de empaques.

Prensa- estopas.

Anillo de linterna.

Empaque del émbolo.

Anillo de empaque del émbolo.

Arreglo de succión.

Válvulas.

Guarda válvulas.

5.3.2 ENSAMBLE DE LAS VÁLVULAS DE SERVICIO La descripción y las partes que componen el ensamble de las válvulas (figura 5.6) son las mismas tanto para la válvula de succión como para la válvula de descarga. Y sus componentes son los siguientes.-

Asiento de la válvula.

Válvula.

Guía de la válvula superior.

Resorte.

Tornillo de retención de la válvula.

Camisa.

Tuerca de seguro.

Guarda válvula.

Figura 5.5 Pistón, vástago, tuerca.



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5.3.3 SISTEMA EXTERNO DE LUBRICACIÓN Para el sistema externo de lubricación y refrigeración de los pistones y camisas se utilizan dos métodos son los siguientes.-

Aspersión estacionario El sistema de rociado de enfriamiento estacionario consta de una boquilla de pulverización montado sobre un protector extremo en placa de cubierta (figura 5.7), que se aplica fluido de refrigeración en forma de un spray para el pistón y camisa. Ajustar el suministro de agua de refrigeración para el colector de modo que un aerosol aproximadamente 12"de largo se descarga de cada boquilla.

Boquilla móvil El sistema de boquilla móvil consiste en un tubo de pulverización montado en la barra de prolongación abrazadera, que se aplica fluido de enfriamiento directamente a la cara posterior del pistón. El extremo del tubo de pulverización está posicionado aproximadamente a 1 "de la cara posterior del pistón, el cual hace que el fluido de enfriamiento que se desvía de manera que constantemente inunda el área del forro del pistón a lo largo de la longitud de carrera máxima.

Figura 5.6 Ensamble de válvulas de servicio.



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5.4 CUERPO MECÁNICO DE LA BOMBA Corresponde a los engranes, flecha, cigüeñal, volante, crucetas, etc. Todo mecanismo impulsor de los pistones. Al momento de girar los engranes (figura 5.8) hacen que las cadenas se muevan para hacer girar el cigüeñal para poder mover los pistones.

Excéntrico

Cubierta

Engrane del

excéntrico

Base (Patín)

Flecha impulsora con

engranes

Figura 5.8 Cuerpo Mecánico.

Figura 5.7 contador, boquilla del lubricador, abrazadera del vástago.



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5.4.1 ENSAMBLE DEL CIGÜEÑAL Un cigüeñal es un eje acodado, con codos y contrapesos presente en ciertas máquinas que, aplicando el principio del mecanismo de biela - manivela, transforma el movimiento rectilíneo alternativo en circular uniforme y viceversa. En este caso el cigüeñal hace mover las bielas que, a su vez mueven los vástagos que, a su vez mueven los pistones encargados de circular el lodo. Sus principales componentes son los siguientes.-

Rueda del cigüeñal.

Cigüeñal.

Anillo excéntrico.

Correa excéntrico con cojinetes.

Cojinetes principales.

Lainas.

Tapa del cojinete del extremo cerrado.

Tapa del cojinete del extremo motriz.

Sello de aceite.

5.4.2 ENSAMBLE DE POTENCIA

Biela.

Lainas de biela.

Metal de biela.

Perno de biela.

Tuerca de biela

Perno de la cruceta.

Perno del buje de la cruceta.

Cruceta.

5.4.3 SISTEMA INTERNO DE LUBRICACIÓN La salpicadura de flujo controlado del sistema de lubricación es el mismo para todas las bombas de la serie F, independientemente del tipo de accionamiento de bomba de aceite proporcionado por el sistema de presión. En la controlada del sistema de flujo de salpicadura, el engranaje principal recoge el aceite desde el depósito, y cuando los dientes engranan con el piñón, el aceite se desplaza en canales diferentes y compartimentos en el marco. El aceite arrojado es dirigido a través del tubo de aceite a los dos cojinetes del piñón. En este sistema, el aceite filtrado se suministra a la bomba a través del filtro de aspiración y está descargado de la bomba en el bloque del colector. El aceite se



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distribuye desde el bloque del colector a la línea de eje del piñón, los cojinetes de aceite y la boquilla de pulverización, y para el cojinete principal la línea de aceite está situada por encima del compartimiento de la cruceta. El compartimiento del bloque del colector de la cruceta distribuye aceite a la cruceta, cojinetes de cruceta, y extensión de las barras. Un medidor de presión está montado en la pared posterior del marco para mostrar que presión de aceite es mantenido en el bloque del colector. La presión de aceite, por supuesto, varía con la velocidad de la bomba principal.

5.5 CÁMARA DE PULSACIONES La cámara de pulsaciones es un amortiguador que alberga una membrana, con carga neumática, encargada de almacenar energía de forma continua. Cuando se sitúa en la entrada de la bomba, mejora las características del NPSH disponible del conducto de succión. Cuando se coloca en la línea de descarga, reduce los picos de presión, elimina las ondas de choque y, si tiene un tamaño suficiente, reduce las pulsaciones del caudal hasta un comportamiento casi lineal. Tanto si se instala en la línea de succión como en la línea de descarga, la cámara de pulsaciones deberá localizarse lo más cerca posible de la conexión de la bomba, puede montarse en cualquier posición si bien el montaje en vertical es preferible para una mayor facilidad de carga, drenaje y mantenimiento. La cámara de aire es estanca y no necesita ser rellenada con independencia de la posición. El amortiguador de pulsaciones deberá estar siempre separado del sistema de tubería mediante una válvula de cierre directamente debajo de la cámara, también deberá instalarse una válvula de evacuación. Si la línea de descarga es de tipo abierto y se encuentra a presión atmosférica, deberá instalarse una válvula de contrapresión cerca del amortiguador de pulsaciones para garantizar su correcto funcionamiento. Las partes más importantes del amortiguador de pulsaciones son las siguientes.-

Cuerpo.

Inserto de diafragma.

Tuercas.

Diafragma estabilizador.

Placa superior.

Manómetro.

Guarda válvula.

Válvula de carga.

Espigas.



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CAPÍTULO 6 NORMATIVIDAD 6.1 NMX-U-139 Terminología de bombas para el manejo de fluidos.

6.2 ISO 13710:2004 Petroleum, petrochemical and natural gas industries-reciprocating positive displacement pumps (Industrias del petróleo, petroquímica y gas natural-bombas reciprocantes de desplazamiento positivo).

6.3 ISO 14120:2002 Safety of machinery Guards General requirements for the design and construction of fixed and movable guards (Seguridad de maquinaria, Guardas, Requerimientos generales para el diseño y construcción de guardas fijas y móviles).

6.4 NACE MR0175/ISO 15156:2001 Technical Corrigendum 1 Published 2005-09-01- Petroleum and natural gas industries - Materials for use in H2S-containing environments in oil and gas production (Industrias del petróleo y gas natural – Materiales para utilizarse en ambientes que contengan H2S en la producción de crudo y gas).

6.5 NRF-053-PEMEX-2006 Sistemas de protección anticorrosiva a base de recubrimientos para instalaciones superficiales.

6.6 NRF-111-PEMEX-2006 Equipos de medición y servicios de metrología.

6.7 NORMA NMX-CC-9001-IMNC-2000 (ISO 9001 VERSIÓN 2000). Sistema de gestión de la calidad. Requisitos.



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CAPÍTULO 7 DESCRIPCIÓN Y APLICACIÓN TEÓRICA DEL MANTENIMIENTO PREVENTIVO

A continuación se va a presentar de forma desarrollada el mantenimiento preventivo, descritos en lapsos de tiempo del rango: diario, semanal, mensual, trimestral, semestral y anual.

7.1 REFACCIONES Y HERRAMIENTAS UTILIZADAS

Grasa del tipo de uso marino.

Aceite de lubricación sae 40.

Aceite de lubricación turbina 9.

Retenes.

Empaquetadura nueva.

Ensamble de válvulas nuevo.

Prense nuevo.

Metales de biela en caso de ser necesario.

Llaves estriadas.

Llaves españolas.

Rach.

Juego de dados estándar y milimétricos.

Llaves Allen.

Desarmadores planos y punto cruz.

Lubricante antiferrante de uso marino.

Trapo blanco de algodón.

Inyector de grasa.

Martillo anti chispa.

7.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO AL CUERPO MECÁNICO

7.2.1 MANTENIMIENTO PREVENTIVO DIARIO

Revisar nivel de aceite en la caja del cigüeñal.

Revisar temperatura del aceite.

Revisar el aceite por posible contaminación.

Drenar pérdidas del émbolo del cuerpo mecánico.

Revisar pérdidas de aceite.

Revisar pérdidas del diafragma.

Revisar pérdidas del sello de aceite

Revisar la limpieza de la bomba.



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7.2.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO SEMANAL

Lavar el armazón de las líneas de drenaje.

Revisar todos los controles de seguridad por posibles defectos.

7.2.3 MANTENIMIENTO PREVENTIVO MENSUAL

Revisar todos los bulones de acoplamiento del cuerpo mecánico.

Revisar el filtro de la bomba de salpicado.

Limpiar el respiradero de la caja del cigüeñal.

7.2.4 MANTENIMIENTO PREVENTIVO TRIMESTRAL

Engrasar baleros o cojinetes del cigüeñal.

Cambio de aceite de lubricación y filtro.

7.2.5 MANTENIMIENTO PREVENTIVO SEMESTRAL

Inspeccionar el acoplamiento de la bomba.

Revisar el anclaje y/o bulones de sujeción. Quitar la tapa de registro del cuerpo mecánico e inspeccionar lo siguiente.-

Inspeccionar el espacio libre, ajuste del cojinete del muñón del cigüeñal.

Inspeccionar el espacio libre, ajuste del rodamiento principal.

Inspeccionar el espacio libre, ajuste de los pernos de la cruceta.

Revisar el espacio libre, ajuste de la cruceta.

7.2.6 MANTENIMIENTO PREVENTIVO ANUAL

Cambio de retenes de aceite.

Cambio de baleros del cigüeñal.

Si es necesario cambiar los metales de biela y muñón del cigüeñal.



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7.3 MANTENIMIENTO PREVENTIVO AL CUERPO HIDRÁULICO

Módulos del cuerpo hidráulico de una bomba de lodos como se muestra en la

figura 7.1


Revisar el nivel de aceite del lubricador externo.

Revisar y ajustar el émbolo y empaquetadura.

Lubricar el émbolo y empaquetadura.

Lubricar la bomba de salpicado.

Revisar la presión de succión.

Revisar la presión de descarga.

Revisar pérdidas de fluido de bombeo.

Revisar el sistema de salpicado de aceite.

7.3.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO SEMANAL

Inspeccionar el acoplamiento de la cruceta-émbolo. Si cuenta con sistema de lubricación externo del tipo aspersión estacionario, deberá.-

Figura 7.1 Módulos ensamblados.



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Inspeccionar el funcionamiento de boquilla muy a menudo, asegurándose de que la boquilla está apuntando directamente al pistón.

Si el sistema de lubricación externa es del tipo boquilla móvil, deberá.-

Inspeccionar el tubo de pulverización muy a menudo para asegurarse de que el líquido de refrigeración se está suministrando.

Comprobar el estado de la manguera que conecta el tubo de pulverización para el colector. Esta manguera se desplaza hacia atrás y adelante con el conjunto de vástago de pistón, por lo tanto, debe ser instalada de manera que su movimiento no esté restringido.

7.3.3 MANTENIMIENTO PREVENTIVO MENSUAL

Revisar todos los bulones de acoplamiento del cuerpo hidráulico.

Inspeccionar posibles desgastes del émbolo.

Inspeccionar vástago de cruceta por posibles desgastes.

Inspeccionar válvulas, asientos y resortes.

7.3.4 MANTENIMIENTO PREVENTIVO TRIMESTRAL

Revisar el estopero.

Ajustar el estopero.

Ajustar válvulas de succión.

Ajustar válvulas de descarga.

Limpieza e inspección del vástago.

7.3.5 MANTENIMIENTO PREVENTIVO SEMESTRAL

Revisar el anclaje y/o bulones de sujeción.

Revisar los bulones de la brida de succión.

Revisar los bulones de la brida de descarga.

Cambiar el aceite de salpicado.

Cambiar el respiradero del aceite.

7.3.6 MANTENIMIENTO PREVENTIVO ANUAL

Cambiar válvulas, asientos y resortes.

Cambiar prense.

Cambiar empaquetadura nueva (figura 7.2)

Inspeccionar y limpiar vástago.



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Limpiar e inspeccionar líneas de lubricación por salpicado.

7.4 MANTENIMIENTO PREVENTIVO AL AMORTIGUADOR DE PULSACIONES


Revisar que el amortiguador de pulsaciones (figura 7.3) tenga la presión correcta.

Revisar que no haya fugas.

Figura 7.2 Cambio de empaques y mantenimiento.

Válvula de

seguridad Amortiguador de

pulsaciones

Figura 7.3 Cámara de pulsaciones y válvula de seguridad.



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CONCLUSIONES En la realización de éste trabajo documental se desarrolló un programa de mantenimiento preventivo para ser aplicado a una bomba reciprocante marca national oilwell varco modelo f-1000 y se resaltó la importancia del mantenimiento preventivo a los equipos e instalaciones en las áreas de proceso, ya que se previenen los paros imprevistos por fallas o, anomalías en las piezas o, desperfectos de fábrica. Así se disminuyen las pérdidas económicas por el equipo parado por avería y por abastecimiento innecesario de refacciones y piezas; además que alargamos la vida útil del equipo. Ciertamente en conclusiones personales se debe tomar en cuenta que con los mantenimientos preventivos que incluyen limpieza, inspección y utilización de kits de mantenimiento y kits reparación se reduce la probabilidad de falla en la maquinaria y los equipos de trabajo, pero siempre existe un factor de riesgo y un porcentaje de incertidumbre con equipos sometidos a fatiga y esfuerzos; muchas veces se tiene que improvisar ante una falla repentina y, es ahí donde se tienen que saltar los protocolos y los procedimientos de trabajo de un mantenimiento.



43

BIBLIOGRAFÍA National Oilwell Varco (2006). F-1000 triplex mud pump, service & and parts information.

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reciprocantes. Recuperado de http://www.pemex.com/files/content/NRF-190-

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pozos: bombas reciprocantes para manejo de lodos de perforación (diseño y

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Xoy Córdoba, R. G. (2006). Mantenimiento preventivo y correctivo para torres de

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%20de%20pozos%20GUIAS%20PEMEX/Mantenimiento%20preventivo%20y%

20correctivo%20para%20torres%20de%20perforaci%C3%B3n%20de%20pozos

%20petroleros.pdf



44

GLOSARIO

Antiferrante (lubricante).- lubricante tipo grasa utilizados en piezas mecánicas,

tornillería y tuercas para evitar o disminuir la corrosión de los metales. Avería.- Daño, deterioro que impide el funcionamiento de algo. Bulón.- tornillos de tamaño relativamente grande, con rosca solo en la parte

extrema de su cuerpo, utilizados en obras de ingeniería, maquinaria pesada, vías férreas, etcétera.

Cruceta.- Elemento que transmiten la fuerza o el movimiento desde la biela al

punto de acción, o viceversa; reciben la fuerza desde el elemento de acción y la transmiten a la biela.

Emboladas.- Las veces que completa un ciclo completo cada émbolo de la

bomba. Empaquetadura.- Las empaquetaduras son componentes de material adaptable

que sirve para sellar bien la unión de las caras mecanizadas de los elementos de cierre. Su fin es proporcionar un cierre que reduzca la cantidad de líquido que se pierde por fugas entre una parte en movimiento y otra fija de un equipo.

Estopero.- También se le dice prensaestopas, es el alojamiento de la

empaquetadura que sella el vástago y evita la fuga de fluido hacia el exterior. Excéntrico.- Que esta fuera del centro o, que tiene un centro diferente. Kit.- Conjunto de las piezas de un objeto o aparato que se venden sueltas y con

un folleto de instrucciones para montar con facilidad. NPSH.- Acrónimo de Net Positive Suction Head, también conocido como ANPA

(Altura Neta Positiva en la Aspiración) y CNPA (Carga Neta Positiva en Aspiración). Es la diferencia, en cualquier punto de un circuito hidráulico, entre la presión en ese punto y la presión del líquido en ese punto.

Operario.- Persona que se dedica a hacer un trabajo de tipo manual. Prensaestopas.- También llamado estopero. Prense.- Parte mecánica que ajusta al estopero. Pulverización.- Atomizar un líquido para producir gotas diminutas. Rotatorio.- Que tiene movimiento circular.



45

Sarta (de perforación).- Es el conjunto de la tubería de perforación y flecha Kelly. Tobera.- Una tobera es un dispositivo que convierte la energía potencial de un

fluido (en forma térmica y de presión) en energía cinética.



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ANEXO 1 SÍNTOMAS DE PROBLEMAS

OBSERVACIÓN CAUSAS PROBABLES SOLUCIÓN

Baja presión de succión

Bajo nivel Incrementar nivel de succión de fluidos

Bajo nivel de succión de la bomba de carga

Incrementar la velocidad de la bomba de cargado

Restricción del flujo de combustible

Limpiar obstrucciones en la línea de succión

Lectura errónea del manómetro

Calibrar o sustituir el manómetro

Golpes de fluido o martilleo

Entrada de aire en la línea de succión

Reparar la línea de succión

Entrada de aire en la bomba de cargado

Apretar o sustituir la empaquetadura en el sello

Entrada de aire en el estabilizador de succión

Reparar y reequilibrar

Aire/gas en el fluido de la bomba

Imponer el vacío en el tanque de inyección

Incrementar el tiempo de seteo

Reducir la velocidad de la bomba

Ajustar el estabilizador de succión

Equivalente a baja presión de descarga


Vibración en la línea de descarga

Compensador de pulsaciones de cargado

Reparar, recargar o reemplazar

Línea de descarga sin soportes

Proporcionar soportes o abrazaderas



Equivalente a baja presión de succión

Equivalente a baja presión de succión

Equivalente a golpes de fluidos o martilleo

Equivalente a golpe de fluidos o martilleo

Corta vida de la válvula

Materiales abrasivos en el fluido

Filtrar el fluido bombeado

Grandes partículas en el fluido

Colar el fluido bombeado

La válvula no sella

Resorte roto de la válvula-sustituir

Resorte gastado de la válvula- sustituir

Válvula, asiento gastado- sustituir

Insuficiente llenado de la Equivalente a baja presión



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bomba de succión

Malfuncionamiento del compensador de pulsaciones

Reparar o reemplazar

corrosión Tratar los fluidos de la bomba

Utilizar válvulas y asientos de distintos materiales

Corta vida del émbolo y empaquetaduras

Materiales abrasivos en el fluido

Filtrar el producto bombeado y el fluido de lavado

Desgaste por fricción

Lubricar con aceite de taladro

No sobre ajustar las empaquetaduras

Utilizar émbolos de cerámica si el fluido es limpio

Desgaste o ralladuras

Revisar la alineación de la caja de empaquetadura

Revisar la alineación del prensaestopas

Revisar la alineación del émbolo

Revisar la empaquetadura por partículas extrañas

Sustituir el buje de la caja de empaquetadura

Sustituir el buje prensa empaquetaduras

Sustituir el anillo linterna

Utilizar las empaquetaduras recomendadas

Bomba sin carga, descarga errática o cavitación.

Bomba sin cebar Cebar la bomba

NPSH (nivel de succión positivo) insuficiente

Aumentar el nivel de succión NPSH

Obstrucción en la línea de succión

Destapar la línea de succión

Bolsa de aire o escape de aire en succión

Eliminar bolsas de aire/escapes de aire

Material extraño casual de derivación de la válvulas

Remover materiales extraños

Pérdidas

Falta de ajuste de tapa de válvula/cilindro

Ajustar tapa de válvula/cilindro

Junta gastada o dañada Reemplazar la junta

Dañado el alojamiento de la junta

Reemplazar la tapa de válvula/cilindro

Reparar el cuerpo hidráulico



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Baja presión de descarga

Desgaste o cortes de flujo en el conjunto de válvula

Sustituir el conjunto de válvula

Restricción de apertura de válvula

Remover la restricción

Sobrecarga insuficiente

Remover las restricciones de la línea de succión

Aumentar el nivel del tanque de inyección

Aumentar la velocidad de la bomba de carga

Disminuir la velocidad de la bomba de carga

Cebar las cámaras de flujo

Alta temperatura de aceite

Insuficiente ajuste del cojinete de cruceta

Revisar y ajustar

Insuficiente ajuste de la cruceta

Revisar y ajustar los espacios libres

Rotación incorrecta de la bomba

Revisar las directivas de instalación

Insuficiente ajuste del embolo

Revisar y ajustar

Golpes en el cuerpo mecánico

Falta de ajuste en caja/tapa de rodamientos

Revisar y ajustar

Pernos de cruceta desgastados

Reemplazar

Cruceta desgastada Reemplazar

Cojinete de muñón del cigüeñal desgastado

Reemplazar

Cigüeñal desgastado Cromar y rectificar o reemplazar

Rodamiento principal desgastado

Ajustar o reemplazar

Pérdida del diafragma

Vástago gastado o dañado Reemplazar vástago

Anillos limpiadores gastados Reemplazar los anillos limpiadores

Anillo linterna gastado Reemplazar el anillo linterna

Anillos limpiadores sellan incorrectamente

Revisar las directivas de instalación Limpiar y pulir el diámetro interior del diafragma

Anillo deflector de aceite mal colocado

Revisar las directivas de instalación

Reservorio en la caja del diafragma

Instalar el orificio del drenaje en la parte inferior Limpiar el orificio de drenaje

Presión en la caja del cigüeñal

Limpiar o reemplazar el respiradero de aire



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Pérdida en los sellos de aceite

Labio sellador gastado Reemplazar el sello

Labio sellador dañado Reemplazar el sello

O. D. no sellado Limpiar y pulir el interior de la caja del sello de aceite

Material extraño en el área de sellado

Limpiar y pulir el calibre del eje Limpiar y pulir o reemplazar el maguito

Presión en la caja del cigüeñal

Reemplazar el respiradero de aire

TESINA PEDRO DANIEL ALEJANDRO PÉREZ

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