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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

CARRERA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEOS

“ANÁLISIS DE LA NORMATIVA PERTINENTE PARA LA

IMPLEMENTACIÓN DE UN MANUAL DE INSPECCIÓN Y

MANTENIMIENTO DEL TOP DRIVE USADO EN EL PROCESO

DE PERFORACIÓN DE UN POZO PETROLERO EN LA

INDUSTRIA HIDROCARBURÍFERA DEL ECUADOR.”

TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO DE

PETRÓLEOS

CÉSAR DARÍO QUELAL HARO

DIRECTOR: ING. BENJAMÍN HINCAPIÉ

Quito, Agosto 2014

II

© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2014

Reservados todos los derechos de reproducción

III

DECLARACIÓN

Yo CÉSAR DARÍO QUELAL HARO, declaro que el trabajo aquí descrito es

de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o

calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas

que se incluyen en este documento.

La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos

correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de

Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional

vigente.

_________________________

CÉSAR DARÍO QUELAL HARO

C.I. 1722556139

IV

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo que lleva por título “ANÁLISIS DE LA

NORMATIVA PERTINENTE PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN

MANUAL DE INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO DEL TOP DRIVE USADO

EN EL PROCESO DE PERFORACIÓN DE UN POZO PETROLERO EN LA

INDUSTRIA HIDROCARBURÍFERA DEL ECUADOR.”, que, para aspirar al

título de Ingeniero de Petróleos fue desarrollado por César Darío Quelal

Haro, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la

Ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de

Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.

___________________

Ing. Benjamín Hincapié

DIRECTOR DEL TRABAJO

C.I. 0800852758

V

AGRADECIMIENTO

A Dios por darme sus bendiciones y la fuerza para seguir día a

día y no bajar los brazos.

A mis padres ya que con su ejemplo me enseñaron a ser una

persona responsable y comprometida con las metas a cumplir.

A mis abuelitos quienes siempre me apoyaron y me aconsejaron

para ser una persona de bien.

A mis hermanos ya que gracias a su carácter fuerte y decidido

siempre aprendí a ser constante en los objetivos que me

propongo.

A los amigos que conocí en el transcurso de mi carrera: Henry,

Danilo, Sofía, Sandra, Joao, Francisco y Juan Carlos; con los

cuales conviví y compartí grandes momentos de mi vida.

A la Universidad Tecnológica Equinoccial y a mis profesores los

cuales me transmitieron sus amplios conocimientos para

enfrentar mi futura vida profesional.

César Quelal

VI

DEDICATORIA

Este trabajo es dedicado para mi mami, mi papi, mamacita y

papito; todo esto se logró gracias a su apoyo incondicional y a

su confianza en mí.

¡Se cumplió con el objetivo!

César Quelal

VII

ÍNDICE DE CONTENIDOS

PÁGINA

DECLARACIÓN ........................................................................................... III

CERTIFICACIÓN .......................................................................................... IV

AGRADECIMIENTO ...................................................................................... V

DEDICATORIA ............................................................................................. VI

RESUMEN .................................................................................................. XXI

ABSTRACT ............................................................................................... XXII

CAPÍTULO I................................................................................................... 1

1. INTRODUCCIÓN. ................................................................................... 1

1.1 OBJETIVO GENERAL ..................................................................... 2

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................ 2

CAPÍTULO II .................................................................................................. 4

2. MARCO TEÓRICO ................................................................................. 4

2.1 GENERALIDADES DEL TOP DRIVE .............................................. 4

2.2 HISTORIA DEL TOP DRIVE ............................................................ 7

2.3 SISTEMAS PRINCIPALES DEL EQUIPO TOP DRIVE ................... 8

2.3.1 TREN DE PODER (POWER TRAIN) ......................................... 9

2.3.1.1 Motores de perforación de corriente alterna ...................... 10

2.3.1.2 Frenos del motor de perforación ........................................ 11

2.3.1.3 Sistema de enfriamiento del motor de perforación ............ 12

2.3.1.4 Caja de transmisión y unió giratoria ................................... 12

2.3.1.5 Sistema de contrapeso ...................................................... 14

2.3.1.6 Sistema de control Hidráulico ............................................ 15

2.3.2 MANEJADOR DE TUBERÍA (PIPE HANDLER) ....................... 16

2.3.2.1 Adaptador rotatorio ............................................................ 17

2.3.2.2 Sujetador de respaldo a la torsión ..................................... 18

2.3.2.3 Mecanismo de inclinación .................................................. 19

VIII

2.3.2.4 Válvulas de prevención de reventones (IBOP) .................. 20

2.3.3 ELEMENTOS SECUNDARIOS ................................................ 21

2.3.3.1 Elevador Hidráulico de tubería de perforación ................... 21

2.3.3.2 Bucle de servicios .............................................................. 22

2.3.3.3 Panel de perforación .......................................................... 23

2.3.3.4 Módulo de poder ................................................................ 24

2.3.4 CARRO Y VIGA DE GUÍA ........................................................ 24

2.4 PARTES INDIVIDUALES QUE CONFORMAN LOS SISTEMAS

DEL EQUIPO TOP DRIVE ....................................................................... 25

2.4.1 ELEMENTO SWIVEL INTEGRADO ......................................... 25

2.4.1.1 Cuello de ganso o tubo en S.............................................. 27

2.4.1.2 Wash Pipe ......................................................................... 27

2.4.1.3 Asa del Swivel ................................................................... 28

2.4.2 CILINDROS DEL SISTEMA DE CONTRAPESO ..................... 28

2.4.3 VÁLVULAS IBOP ..................................................................... 30

2.4.4 ENGRANAJES DE LA TRANSMISIÓN ROTARIA ................... 32

2.4.4.1 Diente de un engranaje ..................................................... 34

2.4.4.2 Módulo ............................................................................... 34

2.4.4.3 Circunferencia primitiva ..................................................... 35

2.4.4.4 Paso circular ...................................................................... 35

2.4.4.5 Espesor del diente ............................................................. 35

2.4.4.6 Diámetro exterior ............................................................... 35

2.4.4.7 Diámetro interior ................................................................ 35

2.4.4.8 Pie del diente ..................................................................... 36

2.4.4.9 Cabeza del diente .............................................................. 36

2.4.4.10 Flanco ................................................................................ 36

2.4.4.11 Altura del diente ................................................................. 36

2.4.4.12 Ángulo de presión .............................................................. 36

2.4.4.13 Largo del diente ................................................................. 36

2.4.4.14 Distancia entre centro de dos engranajes ......................... 36

2.4.4.15 Relación de transmisión .................................................... 37

2.4.5 FRENO DE DISCO .................................................................. 37

IX

2.4.5.1 Partes del freno de disco ................................................... 38

2.4.6 MANGUERAS DEL FLUJO DE LODOS .................................. 39

2.4.7 BRAZOS DEL ELEVADOR O ESLABONES ............................ 40

2.4.8 MOTORES DEL TOP DRIVE ................................................... 41

2.4.8.1 Motores eléctricos .............................................................. 42

2.4.8.2 Partes fundamentales de un motor eléctrico ..................... 43

2.4.8.3 Motor hidráulico ................................................................. 44

2.5 LA INTEGRIDAD MECÁNICA EN LOS EQUIPOS DEL SECTOR

HIDROCARBURÍFERO ............................................................................ 45

2.5.1 NIVELES DE INSPECCIÓN ..................................................... 46

2.5.2 NIVEL I ..................................................................................... 47

2.5.3 NIVEL II .................................................................................... 47

2.5.4 NIVEL III ................................................................................... 47

2.5.5 NIVEL IV .................................................................................. 48

2.6 ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS (END) ........................................ 48

2.6.1 INSPECCIÓN VISUAL ............................................................. 49

2.6.2 INSPECCIÓN POR LÍQUIDOS PENETRANTES ..................... 50

2.6.3 INSPECCIÓN POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS .................. 51

2.6.4 INSPECCIÓN POR EL MÉTODO ULTRASÓNICO ................. 52

2.7 DETECCCIÓN ANALÍTICA DE FALLAS ....................................... 54

2.7.1 FALLA ...................................................................................... 54

2.7.2 ANÁLISIS CAUSA RAIZ ........................................................... 55

2.7.2.1 Análisis Causa-Efecto ........................................................ 55

2.7.2.2 Causa de falla (Causa Raíz) .............................................. 56

2.7.2.3 Causas raíces físicas ......................................................... 56

2.7.2.4 Causas raíces humanas .................................................... 57

2.7.2.5 Causa raíces latentes o del sistema .................................. 57

2.7.3 RECOPILACIÓN Y TRATAMIENTO DE DATOS ..................... 58

2.7.4 ANÁSILIS DE RIESGOS .......................................................... 59

2.8 RESULTADOS DE LA INSPECCIÓN ............................................ 60

2.8.1 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN................................................ 60

2.8.2 EQUIPO RECHAZADO ............................................................ 61

X

2.8.3 REGISTROS ............................................................................ 61

2.9 TÉCNICA DE MANTENIMIENTO INTEGRAL, PREDICTIVO Y

PREVENTIVO .......................................................................................... 61

2.9.1 MANTENIMIENTO PREDICTIVO ............................................ 62

2.9.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO ........................................... 62

2.9.3 RESULTADOS POST-MANTENIMIENTO INTEGRAL ............ 63

2.9.3.1 Acciones correctivas .......................................................... 63

2.9.3.2 Criterios de aceptación ...................................................... 63

2.9.3.3 Registros............................................................................ 63

2.10 NORMATIVAS TÉCNICAS PERTINENTES ............................... 64

2.10.1 API RP 7L REQUERIMIENTOS PARA INSPECCIONES,

MANTENIMIENTO, Y REMANUFACTURACIÓN DEL EQUIPO DE

PERFORACIÓN .................................................................................... 64

2.10.1.1 Alcance .............................................................................. 64

2.10.2 API RP 8B PRÁCTICA RECOMENDADA PARA

PROCEDIMIENTOS DE INSPECCIÓN, MANTENIMIENTO,

REPARACIÓN Y REMANUFACTURA DE EQUIPOS DE

LEVANTAMIENTO. ............................................................................... 66

2.10.2.1 Alcance .............................................................................. 66

2.10.3 API SPEC 8C ESPECIFICACIÓN PARA EQUIPOS DE

LEVANTAMIENTO DE PERFORACIÓN Y PRODUCCIÓN. ................. 68

2.10.3.1 Alcance .............................................................................. 68

2.10.3.2 Diseño ............................................................................... 68

2.10.4 API SPEC Q1 ESPECIFICACIÓN DE LOS REQUISITOS DE

MANUFACTURA DEL SISTEMA DE GESTIÓN DE CALIDAD EN

ORGANIZACIONES PARA LA INDUSTRIA DEL PETRÓLEO Y GAS

NATURAL. ............................................................................................. 69

2.10.4.1 Alcance .............................................................................. 69

2.10.4.2 Sistema de Gestión de Calidad ......................................... 69

2.10.4.3 Determinación de los Requisitos ....................................... 69

2.10.5 API SPEC 16A ESPECIFICACIÓN DETALLADA DE LOS

EQUIPOS DE PERFORACIÓN. ............................................................ 70

XI

2.10.5.1 ALCANCE .......................................................................... 70

2.10.6 OBLIGACIONES DE LAS EMPRESAS QUE REALIZAN

PROCESOS DE EXPLORACION Y EXPLOTACION DE

HIDROCARBUROS SEGÚN LA LEY DE HIDROCARBUROS DECRETO

2967......... ............................................................................................. 71

2.10.7 DECRETO EJECUTIVO 2393, REGLAMENTO DE

SEGURIDAD Y SALUD DE LOS TRABAJADORES Y MEJORAMIENTO

DEL MEDIO AMBIENTE DE TRABAJO. ............................................... 72

2.10.7.1 Art. 92. MANTENIMIENTO. ............................................... 72

2.10.7.2 Art. 100. CARGA MÁXIMA. ............................................... 73

2.10.7.3 Art. 101. MANIPULACIÓN DE LAS CARGAS. .................. 73

2.10.7.4 Art. 102. REVISIÓN Y MANTENIMIENTO. ........................ 75

2.10.7.5 Art. 103. FRENOS. ............................................................ 75

2.10.7.6 Art. 113. GRÚAS. NORMAS GENERALES. ...................... 76

2.10.7.7 Art. 114. CABINAS DE GRÚA. .......................................... 77

2.10.7.8 Art. 175. DISPOSICIONES GENERALES PROTECCION

PERSONAL ....................................................................................... 79

2.10.8 CREACIÓN DE LA ENTIDAD QUE REGULA Y CONTROLA

EL SECTOR HIDROCARBURÍFERO ................................................... 81

2.10.8.1 Estatuto orgánico de gestión organizacional de la ARCH. 81

2.10.8.2 Atribuciones de la Agencia de Regulación y Control

Hidrocarburífero. ................................................................................ 82

CAPÍTULO III ............................................................................................... 84

3. METODOLOGÍA ................................................................................... 84

3.1 DETECCION DE DAÑOS EN LAS PARTES QUE CONSTITUYEN

EL EQUIPO TOP DRIVE MEDIANTE EL ANÁLISIS CAUSA RAÍZ ........ 84

3.1.1 DAÑOS MÁS COMUNES OCURRIDOS EN LOS

ENGRANAJES DE LA TRANSMISIÓN GIRATORIA DEL TOP DRIVE 84

3.1.2 DAÑOS MÁS COMUNES OCURRIDOS EN LOS FRENOS DE

DISCO Y SU POSIBLE SOLUCIÓN. ..................................................... 87

XII

3.1.3 DAÑOS MÁS COMUNES OCURRIDOS EN LAS MANGUERAS

HIDRÁULICAS DEL TOP DRIVE .......................................................... 90

3.1.4 DAÑOS MÁS COMUNES OCURRIDOS EN LOS BRAZOS DEL

ELEVADOR DEL TOP DRIVE ............................................................... 92

3.1.5 DAÑOS MÁS COMUNES OCURRIDOS EN EL MOTOR

ELÉCTRICO DEL TOP DRIVE .............................................................. 93


HIDRÁULICO DEL TOP DRIVE ............................................................ 97

3.1.7 DAÑOS GENERALIZADOS OCURRIDOS EN EL EQUIPO TOP

DRIVE.......................................................... .......................................... 99

3.2 PROCEDIMIENTOS PARA LA INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO

INTEGRAL DE LAS PARTES COMPONENTES DEL EQUIPO TOP

DRIVE ..................................................................................................... 101

3.2.1 PROCESO PARA LA VERIFICACIÓN DE LA INTEGRIDAD

MECÁNICA DEL EQUIPO TOP DRIVE .............................................. 101

3.2.2 PROGRAMA DE INSPECCIÓN DE RECOMENDACIÓN ...... 104

3.2.2.1 Inspección mensual ......................................................... 104

3.2.2.2 Inspección anual .............................................................. 105

3.2.2.3 Inspección interna ............................................................ 105

3.2.3 CRITERIOS DE SEGURIDAD PARA REALIZAR TRABAJOS DE

INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO DEL EQUIPO TOP DRIVE ......... 106

3.2.3.1 Procedimientos de seguridad necesarios para realizar

labores de inspección y mantenimiento del equipo Top Drive ......... 107

3.2.4 PROGRAMA GENERALIZADO DE INSPECCIÓN Y

MANTENIMIENTO PARA EL EQUIPO TOP DRIVE ........................... 110

3.2.5 PROGRAMA GENERALIZADO DE INSPECCIÓN PARA EL

EQUIPO TOP DRIVE SEGÚN FRECUENCIA DE TIEMPO. ............... 116

3.2.6 PROGRAMA DE LUBRICACIÓN DEL EQUIPO TOP DRIVE

SEGÚN FRECUENCIA DE TIEMPO ................................................... 117

3.2.7 PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCIÓN Y

MANTENIMIENTO CONTRA DAÑOS EN FRENOS DE DISCO DEL

EQUIPO TOP DRIVE. ......................................................................... 120

XIII

3.2.7.1 Programa general de inspección y mantenimiento de frenos

de disco........................................... ................................................. 120

3.2.7.2 Observación de las pastillas del freno de disco, revisión de

daños y acción correctiva a tomar. ................................................... 122

3.2.7.3 Observación de los discos del freno de disco, revisión de

daños y acción correctiva a tomar. ................................................... 123


MANTENIMIENTO CONTRA DAÑOS EN EL SISTEMA DE CONTROL

HIDRÁULICO DEL EQUIPO TOP DRIVE. .......................................... 124

3.2.8.1 Programa general de inspección del sistema de control

hidráulico.............................................. .................................. ...........125

3.2.8.2 Procedimiento para el cambio de aceite del sistema de

mando hidráulico como medida preventiva ...................................... 125

3.2.8.3 Especificaciones de aceite............................................... 126

3.2.8.4 Procedimiento de control de la presión hidráulica por el

circuito................................. ............................................................. 126


MANTENIMIENTO CONTRA DAÑOS EN LOS ENGRANAJES

DENTADOS DE LA TRANSMISIÓN ROTARIA DEL EQUIPO TOP

DRIVE........ ......................................................................................... 127

3.2.9.1 Acciones iniciales para una optima operación de los

engranajes de la transmisión rotaria del equipo Top Drive .............. 127

3.2.9.2 Programa general de inspección y mantenimiento de los

engranajes dentados de la transmisión rotaria del equipo Top

Drive........................... ...................................................................... 128

3.2.9.3 Inspección anual de la bomba de aceite lubricante de la caja

de transmisión rotaria. ...................................................................... 131


MANTENIMIENTO CONTRA DAÑOS EN LOS BRAZOS (ESLABONES)

DEL ELEVADOR DEL EQUIPO TOP DRIVE. ..................................... 132


brazos del elevador del equipo Top Drive. ....................................... 133

XIV


MANTENIMIENTO CONTRA DAÑOS EN LOS CILINDROS DE

CONTRAPESO DEL EQUIPO TOP DRIVE ........................................ 135

3.2.11.1 Procedimiento para desarmar un Cilindro Hidráulico ....... 135

3.2.11.2 Acciones de inspección en cilindros de contrapeso del

equipo Top Drive .............................................................................. 136

3.2.11.3 Procedimiento de mantenimiento en cilindros de contrapeso

del equipo Top Drive ........................................................................ 137

3.2.12 PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCION Y

MANTENIMIENTO CONTRA DAÑOS EN LAS MANGUERAS

ROTARIAS DEL EQUIPO TOP DRIVE ............................................... 139

3.2.12.1 Criterios y pruebas necesarias para el mantenimiento y

correcta preservación de las mangueras rotarias. ........................... 140


MANTENIMIENTO CONTRA DAÑOS EN LOS MOTORES

ELECTRICOS DE IMPULSIÓN DEL EQUIPO TOP DRIVE. ............... 142

3.2.13.1 Actividad generalizada de inspección y mantenimiento en

los motores eléctricos del equipo Top Drive. ................................... 143

3.2.13.2 Programa detallado de inspección y mantenimiento en los

motores eléctricos del equipo Top Drive. ......................................... 143

3.2.13.3 Programa de inspección periódico del motor eléctrico del

equipo Top Drive. ............................................................................. 147


MANTENIMIENTO CONTRA DAÑOS EN LOS MOTORES

HIDRAULICOS DE IMPULSIÓN DEL EQUIPO TOP DRIVE. ............. 148

3.2.14.1 Frecuencia de inspección y mantenimiento del sistema del

motor hidráulico del equipo Top Drive. ............................................. 149

CAPÍTULO IV ............................................................................................ 150

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS ............................................................ 150

4.1 NORMA PETROECUADOR SI – 003........................................... 150

4.1.1 PERMISOS DE TRABAJO ..................................................... 150

XV

4.1.1.1 PROCEDIMIENTOS PARA LA EMISIÓN DE LOS

PERMISOS DE TRABAJO. .............................................................. 150

4.1.1.2 EJECUCIÓN DEL TRABAJO ........................................... 152

4.1.1.3 FINALIZACIÓN DEL TRABAJO. ...................................... 153

4.1.1.4 DISPOSICIONES GENERALES ...................................... 153

4.1.2 PERMISOS DE TRABAJO NECESARIOS PARA LA

OPERACIÓN DEL EQUIPO ................................................................ 154

4.2 CONTROL INTEGRAL DEL EQUIPO TOP DRIVE (LISTAS DE

CHEQUEO Y PLAN DE INSPECCION Y MANTENIMIENTO) .............. 154

4.3 LISTA DE CHEQUEO TOTAL FINAL PROPUESTA POR EL

AUTOR DEL MANUAL DE INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO

INTEGRAL DEL EQUIPO TOP DRIVE Y EL CONTROL INTEGRAL. .. 157

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................................... 163

5.1 CONCLUSIONES ......................................................................... 163

5.2 RECOMENDACIONES ................................................................. 165

NOMENCLATURA .................................................................................... 167

BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................... 168

ANEXOS .................................................................................................... 173

XVI

ÍNDICE DE TABLAS

PÁGINA

Tabla 1. Valoración del riesgo de forma cuantitativa ................................... 60

Tabla 2. Daños comunes en los engranajes de la transmisión giratoria del

Top Drive ..................................................................................................... 84

Tabla 3. Daños comunes en los frenos de disco y su posible solución ....... 87

Tabla 4. Daños comunes en las mangueras hidráulicas del Top Drive ....... 90

Tabla 5. Daños comunes en el motor eléctrico del Top Drive ..................... 93

Tabla 6. Daños comunes en el motor hidráulico del Top Drive ................... 97

Tabla 7. Prioridad/Criticidad de inspección y tiempo de solución a los

problemas del equipo Top Drive........................................ ........................ 104

Tabla 8. Programa generalizado de inspección para el equipo top drive

según frecuencia de tiempo. ...................................................................... 116

Tabla 9. Programa de lubricación del top drive según frecuencia de tiempo

................................................................................................................... 117

Tabla 10. Lubricantes recomendados. ...................................................... 119

Tabla 11. Daños observados en las pastillas del freno de disco ............... 122

Tabla 12. Daños observados en los discos del freno de disco .................. 123

Tabla 13. Frecuencias de inspección y mantenimiento del múltiple hidráulico

................................................................................................................... 124

Tabla 14. Propiedades fundamentales para un aceite a utilizarse en el

sistema de control hidráulico...................................................................... 126

Tabla 15. Frecuencia de inspección de mangueras rotarias del equipo Top

Drive .......................................................................................................... 142

Tabla 16. Frecuencia de inspección del motor eléctrico del equipo Top Drive

................................................................................................................... 147

Tabla 17. Frecuencia de inspección del motor hidráulico del equipo Top

Drive .......................................................................................................... 149

Tabla 18. Lista de chequeo total final propuesta por el autor del manual de

inspección y mantenimiento integral del equipo Top Drive y el control

integral. ...................................................................................................... 157

XVII

ÍNDICE DE FIGURAS

PÁGINA

Figura 1. Equipo Top Drive Varco ................................................................. 5

Figura 2. Tren de poder (Power train) ......................................................... 10

Figura 3. Motores de perforación de corriente alterna ................................ 10

Figura 4. Frenos del motor de perforación .................................................. 11

Figura 5. Sistema de enfriamiento del motor de perforación ....................... 12

Figura 6. Caja de transmisión y unión giratoria ........................................... 13

Figura 7. Sistema de contrapeso ................................................................ 14

Figura 8. Sistema de control hidráulico ....................................................... 15

Figura 9. Manejador de tubería (Pipe handler)............................................ 16

Figura 10. Adaptador rotatorio .................................................................... 17

Figura 11. Sujetador de respaldo a la torsión ............................................. 18

Figura 12. Mecanismo de inclinación .......................................................... 20

Figura 13. Válvulas de prevención de reventones ...................................... 21

Figura 14. Elevador hidráulico de tubería de perforación ............................ 22

Figura 15. Panel de perforación .................................................................. 23

Figura 16. Carro y viga guía ........................................................................ 25

Figura 17. Swivel integrado ......................................................................... 26

Figura 18. Cuello de ganso ......................................................................... 27

Figura 19. Wash pipe .................................................................................. 27

Figura 20. Asa del Swivel ............................................................................ 28

Figura 21. Cilindros de contrapeso ............................................................. 28

Figura 22. Cilindros de contra peso instalados en el Top Drive .................. 30

Figura 23. Válvulas IBOP superiores e inferiores ........................................ 30

Figura 24. Válvulas IBOP ............................................................................ 31

Figura 25. Cuerpo principal de transmisión ................................................. 32

Figura 26. Esquema de dientes en un sistema de engranajes ................... 33

Figura 27. Caja de transmisión del equipo Top Drive ................................. 34

Figura 28. Freno de disco ........................................................................... 37

Figura 29. Esquema de frenos de disco ...................................................... 38

Figura 30. Partes del freno de disco ........................................................... 38

XVIII

Figura 31. Mangueras de lodos................................................................... 39

Figura 32. Mangueras de lodos instaladas ................................................. 40

Figura 33. Brazos del elevador ................................................................... 41

Figura 34. Eslabón ...................................................................................... 41

Figura 35. Motores eléctricos para el Top Drive.......................................... 42

Figura 36. Partes del motor eléctrico .......................................................... 44

Figura 37. Top Drive con motor hidráulico .................................................. 45

Figura 38. Inspección visual ........................................................................ 50

Figura 39. Funcionamiento de los líquidos penetrantes .............................. 51

Figura 40. Prueba con partículas magnéticas ............................................. 52

Figura 41. Inspección por método ultrasónico............................................. 53

Figura 42. Diagrama de árbol para el análisis causa raíz ........................... 56

Figura 43. Metodología del análisis causa raíz ........................................... 57

Figura 44. Esquema de valoración del riesgo ............................................. 60

Figura 45. Técnicos realizando mantenimiento a un equipo Top Drive ....... 62

Figura 46. Diagrama causa raíz de los daños en engranajes ..................... 86

Figura 47. Diagrama causa raíz de los daños en frenos de disco............... 89

Figura 48. Diagrama causa raíz de los daños en las mangueras hidráulicas

del Top Drive................................................................................................ 91

Figura 49. Desgaste en los brazos del elevador del Top Drive ................... 92

Figura 50. Diagrama causa raíz de los daños en los brazos del elevador del

Top Drive ..................................................................................................... 93

Figura 51. Diagrama causa raíz de los daños en el motor eléctrico del Top

Drive ............................................................................................................ 96

Figura 52. Diagrama causa raíz de los daños en el motor hidráulico del Top

Drive ............................................................................................................ 99

Figura 53. Diagrama causa raíz de los daños generales en el equipo Top

Drive .......................................................................................................... 100

Figura 54. Inspección y mantenimiento a un equipo Top Drive ................ 101

Figura 55. Equipos de protección personal ............................................... 106

Figura 56. Bloqueo de energía .................................................................. 107

Figura 57. Señalización del uso obligatorio de casco y gafas ................... 108

XIX

Figura 58. Top Drive operando ................................................................. 108

Figura 59. Lubricante drenándose ............................................................ 109

Figura 60. Acción no recomendada al encontrarse con una fuga ............. 109

Figura 61. Acumuladores descargados ..................................................... 109

Figura 62. Falta de comprensión y competencia para ejecutar la labor .... 110

Figura 63. Sistema de frenos de disco del equipo Top Drive .................... 120

Figura 64. Sistema de control hidráulico del equipo Top Drive ................. 124

Figura 65. Superficie de la transmisión dentada ....................................... 127

Figura 66. Retiro de la cubierta de acceso a la caja de engranajes .......... 128

Figura 67. Revisión del juego de engranajes ............................................ 129

Figura 68. Revisión del nivel de aceite en la caja de engranajes .............. 130

Figura 69. Revisión del flujo de aceite en la caja de engranajes .............. 131

Figura 70. Brazos del elevador en operación ............................................ 133

Figura 71. Forma de medir el desgaste de los eslabones con el calibrador

................................................................................................................... 134

Figura 72. Verificación y comparación del desgaste en los brazos del

elevador del equipo Top Drive ................................................................... 134

Figura 73. Sistema de contrapeso del Top Drive ...................................... 135

Figura 74. Fugas externas de fluido en cilindros hidráulicos ..................... 136

Figura 75. Inspección visual de los cilindros de contrapeso ..................... 137

Figura 76. Rectificación de cilindros hidráulicos........................................ 138

Figura 77. Sellos y bandas de los cilindros hidráulicos ............................. 138

Figura 78. Mangueras hidráulicas del equipo Top Drive ........................... 139

Figura 79. Radio de curvatura al inspeccionar mangueras ....................... 141

Figura 80. Motor eléctrico del equipo Top Drive........................................ 142

Figura 81. Medición de la resistencia de asilamiento de las bobinas ........ 144

Figura 82. Bornes del motor eléctrico ....................................................... 145

Figura 83. Inspección de las rejillas de ventilación del motor eléctrico ..... 146

Figura 84. Inspección de partes móviles del motor eléctrico ..................... 147

Figura 85. Componentes de un motor hidráulico ...................................... 148

Figura 86. Checklist (Lista de chequeo) .................................................... 155

XX

ÍNDICE DE ANEXOS

PÁGINA

Anexo 1. Permiso de EP Petroecuador para trabajos en caliente ............. 173

Anexo 2. Permiso de EP Petroecuador para trabajos en frio .................... 174

Anexo 3. Permiso de trabajo para intervención en pozos en Petroamazonas

EP .............................................................................................................. 175

Anexo 4. Permiso de trabajo en frio para taladros en Petroamazonas EP 176

Anexo 5. Permiso de trabajo en caliente para taladros en Petroamazonas

EP .............................................................................................................. 177

Anexo 6. Permiso de trabajo general para taladros en Petroamazonas EP

................................................................................................................... 178

Anexo 7. Permiso de trabajo general para taladros en CNPC .................. 179

Anexo 8. Top Drive product Bulletin Canrig Recomendaciones del programa

de inspección de top drives marca Canrig Drilling Technology Ltd ............ 180

Anexo 9. Check List para taladros de perforación de Repsol ................... 183

XXI

RESUMEN

Este trabajo de titulación se constituye en un conjunto de procesos que se

deben utilizar para la inspección y mantenimiento del equipo Top Drive de

perforación de pozos de petróleo en el Ecuador, siendo de esta manera una

guía fundamental para todo aquel que realice dichas actividades. Este

documento hace énfasis en cuadros, imágenes y diagramas enfocados

exclusivamente a brindarle al usuario el conocimiento técnico para

desarrollar un trabajo de manera responsable e integral; además sirve para

proveer al personal operativo de taladros para que realice buenas prácticas

que garanticen la integridad física y mecánica del equipo.

Este documento técnico tiene como respaldo la amplia investigación,

consulta de normas internacionales y a profesionales expertos en el tema,

por lo que se hizo posible que los capítulos tengan un vasto contenido

normativo y descriptivo de cada una de las partes del equipo Top Drive, y su

importancia dentro del sistema para que este tenga un monitoreo constante

de los imprevistos y novedades en el entorno de trabajo que afecten la

interacción directa con el equipo y que puedan dañar o afectar alguno de los

componentes o el equipo en sí, repercutiendo en daños en su estructura

mecánica, dando como resultado tiempos no productivos e incluso

resultando en riesgos al personal presente.

Además como resultado del trabajo de investigación técnica se realizó la

respectiva lista de verificación (check list) para cuantificar los resultados de

los respectivos procesos de inspección y mantenimiento del equipo Top

Drive.

Por último hay que resaltar que este documento está avalado en su

contenido a normas internacionales tales como API, ASTM e IADC entre

otras normas particulares de cada compañía, esto para asegurar las buenas

y seguras prácticas en la industria hidrocarburífera del Ecuador.

XXII

ABSTRACT

The present graduation project is based on some processes that must be

used for Top Drive equipment’s inspection and maintenance of petroleum

well drilling in Ecuador, in this way; it is a fundamental guide for the people

who carry these activities out. This document emphasizes charts, images

and diagrams exclusively focused on giving the user the technical knowledge

to do a responsible and integral job. Moreover, it helps the drilling operating

staff to perform good practices that guarantee the physical and mechanical

equipment’s integrity.

This technical document is done through a long research, international

standards’ consultation and professional experts’ help, this is the reason why,

all of these chapters have a deep normative and descriptive content of each

part of Top Drive equipment and it is important for the system so that it has a

constant monitoring of the unexpected incidentals at work that may affect the

direct interaction with the equipment itself. It may impact on its mechanical

structure, giving as a result, non-productive time and even riks on the present

staff.

Besides as a result of this research, the check list was done to quantify the

outcomes of the respective inspection and maintenance processes of Top

Drive equipment.

Lastly, the content of this document is endorsed according to the

international standards such as API, ASTM, and IADC among other particular

standards each company to guarantee the good and sure practices in

Ecuadorian oil industry.

1

CAPÍTULO I

1. INTRODUCCIÓN.

Con el fin de controlar las actividades petroleras en Ecuador, pertinentes a la

perforación de pozos petroleros, se utilizan herramientas y equipos, que

permite a los ingenieros y trabajadores de la Industria, realizar los trabajos

requeridos. La verificación técnica de estos equipos requiere la aplicación de

normas internacionales como son las API (American Petroleum Institute),

actualmente, la ARCH (Agencia de Regulación y Control Hidrocarburífero),

está empeñada en implementar un mecanismo de control para los equipos

de perforación, con la aplicación de las normas API; esto permitirá la

unificación de criterios, elaboración de procedimientos y registros

conducentes a un trabajo técnico. Por tal motivo, es necesario determinar la

aplicabilidad de las Normas Técnicas en la industria hidrocarburífera del

Ecuador.

Por lo tanto, se planteo la elaboración de una guía práctica para el

procedimiento de inspección y mantenimiento de forma óptima y segura del

equipo top drive usado en el proceso de perforación de pozos petroleros en

la industria hidrocarburífera del Ecuador; de tal manera, que sirva como

instrumento de uso práctico para el cumplimiento de las actividades de

inspección y mantenimiento preventivo de dicho equipo.

Con el este documento técnico se puede realizar el mantenimiento seguro y

confiable que permite al interesado predecir fallas, prolongar la vida del

equipo; efectuar mejoras, verificar la calidad de los repuestos, realizar

ajustes y establecer tolerancias para asegurar la vida útil del equipo Top

Drive.

2

Además se procederá a describir los procedimientos y actividades

generales, así como la frecuencia de trabajos de inspección y mantenimiento

preventivo en el Top Drive y sus partes componentes, como principales

pautas de este documento, para que el personal técnico al conocer en su

momento de algún tipo de inconveniente en el equipo, puedan reaccionar

con un criterio profesional ante ello; además, como contribución importante

del siguiente documento técnico este le aconseja al técnico un plan de

inspección y mantenimiento preventivo del equipo de forma general y/o

según la frecuencia de tiempo necesaria para el control de sus partes, de

esta manera el técnico es capaz de tener un sistema organizado de planes

de inspección de sus equipos propios.

1.1 OBJETIVO GENERAL

Analizar la normativa pertinente para la implementación de un manual de

inspección y mantenimiento del Top Drive usado en el proceso de

perforación de un pozo petrolero en la industria hidrocarburífera del Ecuador.

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Con la finalidad de alcanzar el objetivo principal se formularon los siguientes

objetivos específicos:

Determinar la aplicabilidad de las normas internacionales pertinentes al

equipo Top Drive en un taladro de perforación de pozos petroleros.

Conocer el funcionamiento, características y operación del equipo Top

Drive en un taladro de perforación de pozos petroleros.

Desarrollar un manual técnico de inspección y mantenimiento sobre el

equipo Top Drive que permita realizar inspecciones técnicas mucho más

eficientes.

3

Elaborar listas de verificación (check list) basadas en normativas

internacionales sobre el equipo Top Drive.

4

CAPÍTULO II

2. MARCO TEÓRICO

2.1 GENERALIDADES DEL TOP DRIVE

El Top Drive es un equipo de integración eléctrico, hidráulico y mecánico

enganchado al Bloque viajero que se eleva en la torre de un equipo de

perforación de pozos de petróleo y gas, dicho equipo nos permite desarrollar

con grandes ventajas las tareas de perforación ya que transmite la fuerza

necesario para hacer girar el conjunto de la sarta de perforación y la broca

en el pozo, en la actualidad es el método más utilizado en los procesos de

perforación de pozos petroleros, donde el uso del Top Drive resulta

provechoso pues elimina la necesidad de usar la típica y anticuada unidad

de Kelly y mesa rotaria por lo que se reduce la cantidad de trabajo manual y

también se reducen los riesgos tanto de tipo operacionales como para los

operadores que realizan las tareas de perforación, el uso del equipo Top

Drive nos da como resultado una mayor eficiencia en la elaboración de

pozos petroleros.(Hawker & Vogt, Manual de perforación, 2002)

Dentro del equipo Top Drive podemos encontrar que el sistema de rotación y

el swivel se encuentran combinados conformando una sola unidad, en este

caso la sarta de perforación se conecta en el equipo donde la potencia de

rotación se aplica directamente y el lodo ingresa a la sarta de perforación en

forma similar a como se realiza en el swivel. Como la fuerza de rotación ya

ha sido aplicada, no se necesitará ni del Kelly ni del Kelly-bushing.(Hawker &

Vogt, Manual de perforación, 2002)

La ventaja de un equipo Top Drive sobre el sistema de Kelly convencional es

que el Kelly a medida que progresa la perforación solo puede instalarse una

sola tubería en cada conexión. Dicho proceso somete a que el Kelly sea

5

desconectado de la sarta de perforación, levantarlo y conectarlo a la nueva

junta y después conectar otra vez el Kelly a la sarta de perforación. Al tener

el equipo Top Drive, la operación no solo es más simple, sino que nos

permite agregar tres tuberías juntas de una vez, esto corresponde a un viaje

o parada, mientras que con el Kelly solo se puede perforar la longitud de una

tubería de perforación y no la longitud de tres como si lo podemos realizar

con el equipo Top Drive.

Figura 1. Equipo Top Drive Varco

En relación al equipo Top Drive se encontró varias ventajas que hacen que

dicho equipo sea mucho más eficiente y más seguro en comparación con su

antecesor el Kelly, las ventajas encontradas son las siguientes:

Se instala fácilmente en cualquier tipo de mástil o torre de perforación,

con las mínimas modificaciones y frecuentemente en un solo día.

6

Sustituye a la Mesa Rotaria y al Vástago (Kelly). El Top Drive hace rotar

la sarta de perforación de manera directa.

Mejora la seguridad en el manejo de la tubería. Todas las operaciones se

las realiza por control remoto desde la cabina del perforador; reduciendo

las labores manuales y riesgos asociados que tradicionalmente

acompañan a la tarea.

Capacidad de enroscar las conexiones dándoles un torque adecuado.

Perfora secciones de 90 pies (1 viaje), reduciendo el tiempo de

conexiones, al eliminar dos tercios de las mismas.

Realiza toma de núcleos en intervalos de 90 pies sin necesidad de tener

que hacer conexiones.

En la perforación direccional, mantiene la orientación en intervalos de 90

pies, reduciendo el tiempo de supervisión (survey time) mejorando el

control direccional.

Apto para toda operación de perforación: direccional, horizontal, bajo

balance, perforación de gas o aire, control de pozo, pesca, etc.

Reduce el riesgo de aprisionamiento de la sarta de perforación, por su

habilidad de rotar y circular al mismo tiempo.

Mejora la respuesta en operaciones de control de pozo. Durante

perforaciones bajo balance con presión hidrostática por debajo de la

presión de la formación, el Top Drive aumenta la seguridad del pozo al

reducir el desgaste del preventor de reventones y al permitir que este y

que el preventor de cabeza rotario empaquen alrededor de un tubo

redondo en lugar de alrededor de del Kelly, cuadrante o hexagonal.

7

Se tiene para perforación en tierra (Onshore) o costa fuera (Offshore).

2.2 HISTORIA DEL TOP DRIVE

El Top Drive tiene sus comienzos en la década de los 80’s cuando por

cuestiones operativas, económicas y de seguridad entre otros, el sistema de

kelly en las operaciones de perforación se volvía inoperable, por lo que se

empezó a enfatizar en nuevas tecnologías con mejores beneficios en cuanto

a los tópicos dichos anteriormente.

En 1983 comienza el desarrollo del DDM (Derrick Drilling Machine), para

reemplazar la forma convencional de rotar la sarta de perforación con

Vástago y Mesa Rotaria. El primer modelo fue lanzado en 1984, este fue el

DDM 650 DC, un Top Drive a corriente continua de 650 toneladas de peso y

diseñado para instalaciones offshore. Siguiendo con el desarrollo, se

introduce un Top Drive hidráulico en 1987, el DDM 500/650 HY.

La demanda por el incremento de la capacidad de torque resulto en el

desarrollo de 2 versiones del Top Drive, el DDM 500/650 EL y el DDM 650

HY de alto torque, ambos lanzados en 1989.(Directionaldrilling, 2014)

En 1993, se introduce en el mercado un motor Top Drive de 2.100 Hp y

8.800 N.m. de torque de salida, con este equipo se perforo un pozo

direccional de 12.000 m. Es obvio que en las últimas décadas la perforación

con Top Drive ha venido a ser el método predominante de perforación en

pozos offshore. Al presente hemos experimentado que operaciones críticas

en pozos onshore son perforados usando sistemas de Top Drive de acuerdo

con el documento técnico Sistema Top Drive en la perforación de

pozos.(Directionaldrilling, 2014)

En la actualidad hemos notado que las operaciones en pozos onshore son

perforados usando sistemas Top Drive, además hay que considerar los

factores antes mencionados que van desde costo de alquiler de las

8

herramientas de perforación, el tiempo que toma en perforar cada pozo,

factores de seguridad entre otros; dichos factores son los que obligaron de

alguna manera a la búsqueda de nuevas tecnologías para llevar a cabo la

perforación de pozos petroleros. Por otra parte se indica que el sistema Top

Drive es costoso, también es necesario indicar los múltiples beneficios que

implica su adopción dentro de las tareas de perforación.(Directionaldrilling,

2014)

2.3 SISTEMAS PRINCIPALES DEL EQUIPO TOP DRIVE

Para poder realizar una correcta inspección y un óptimo mantenimiento del

equipo Top Drive debemos tener en cuenta que este es un equipo superficial

utilizado para transmitir rotación a la sarta de perforación sin la utilización de

la mesa rotaria, a continuación detallaremos de una manera mucho más

desglosada cada uno de sus componentes.

TREN DE PODER (POWER TRAIN)

Motores de perforación de corriente alterna

Frenos del motor de perforación

Sistema de enfriamiento del motor de perforación

Caja de transmisión y unión giratoria

Sistema de contrapeso

Sistema de control hidráulico

MANEJADOR DE TUBERÍA (PIPE HANDLER)

9

Adaptador rotatorio

Sujetador de respaldo a la torsión

Mecanismo de inclinación

Válvulas de prevención de reventones (IBOP)

ELEMENTOS SECUNDARIOS

Elevador hidráulico de tubería de perforación

Bucle de servicios

Panel de perforación

Módulo de poder

CARRO Y VIGA DE GUÍA

2.3.1 TREN DE PODER (POWER TRAIN)

El tren de poder es un componente cuyo sistema de perforación con un

motor superior portátil y compacto. Contando con dos motores de

perforación de corriente alterna normalmente de frecuencia variable

suministran la potencia que requiere la operación de perforación, además

cuenta con un sistema hidráulico incorporado que realiza funciones

auxiliares, eliminando la necesidad de circuitos de fluido independientes y

una unidad de potencia. Empezaremos a exponer los seis elementos que

conforman el tren de poder (Power train).

10

Figura 2. Tren de poder (Power train)

2.3.1.1 Motores de perforación de corriente alterna

Figura 3. Motores de perforación de corriente alterna

Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)

Son motores de corriente alterna acoplados verticalmente encima del cuerpo

principal del equipo Top Drive, estos se conectan al cuerpo principal a través

de un plato "D". Este método de montaje permite instalar los motores de

perforación sin láminas de compensación ni alineación especial. Cada motor

11

tiene un eje de doble extremo, con un piñón de mando en el extremo inferior

y un rotor de freno de disco en el extremo superior. Dos discos de freno con

calibres hidráulicos, montados en la parte superior de cada motor, aguantan

torsión en la sarta de tubería y ayudan a mantener la posición durante los

trabajos direccionales Una válvula de solenoide eléctrico opera los calibres

hidráulicos de los frenos de disco.

2.3.1.2 Frenos del motor de perforación

Los motores de perforación son del tipo de chasis abierto, para permitir que

el aire de enfriamiento que pasa dentro del motor. Se compone de una parte

móvil (el disco) que gira a sincronía con el motor del equipo TD y es

sometido al rozamiento de unas superficies de alto coeficiente de fricción

(las pastillas) que ejercen sobre este una fuerza suficiente como para

transformar toda o parte de la energía cinética del motor en movimiento, en

calor, hasta detenerlo o reducir su velocidad, según sea el caso. Esta

enorme cantidad de calor tiene que ser evacuada de alguna manera y lo

antes posible.

Figura 4. Frenos del motor de perforación


12

2.3.1.3 Sistema de enfriamiento del motor de perforación

El sistema de enfriamiento del motor utiliza sopladores con entradas de aire

locales. Consiste de dos motores de 5 HP de corriente alterna montados de

forma completa encima de cada motor de perforación de corriente alterna

(A.C.). Se toma aire de la entrada de aire en la cubierta de los frenos y se

distribuye a través de conductos rígidos a aperturas en la parte superior de

cada motor. El aire de enfriamiento pasa dentro de los motores de

perforación de corriente alterna (A.C.) tipo chasis abierto y sale a través de

las aperturas en la parte inferior de los motores.

Figura 5. Sistema de enfriamiento del motor de perforación


2.3.1.4 Caja de transmisión y unió giratoria

La caja de transmisión transfieren la potencia producida por los motores de

perforación de corriente alterna a la sarta de tubería dentro del cuerpo

principal de la transmisión y motor; hay un sistema de engranajes de doble

reducción que proporciona una relación de 10.5:1 desde los motores al eje

principal. El cuerpo principal de la caja del motor tiene un tanque sellado de

13

aceite de lubricación para los engranajes y los cojinetes que son lubricados

por una bomba de aceite integrada al cuerpo principal.

La bomba de aceite es impulsada por un motor hidráulico de baja velocidad.

El aceite de lubricación filtrado circula por los cojinetes de empuje principal,

de ajuste, radial inferior y de los engranajes compuestos y entre los dientes

de los engranajes hay un conjunto de tubo de lavado y empaque estándar

ubicado entre el eje principal y el tubo "S". La tapa soporta el tubo "S".

El asa de acero de aleación forjado se inclina hacia delante para conectarse

con los ganchos de perforación estándar. El asa está equipada con bujes de

bronce lubricados con grasa.

Figura 6. Caja de transmisión y unión giratoria


14

2.3.1.5 Sistema de contrapeso

El sistema de contrapeso incluye dos cilindros hidráulicos entre el asa y el

gancho, cuando el equipo entra en operación los dos cilindros soportan la

mayoría del peso. Este sistema protege las roscas de la sarta de tubería de

perforación soportando el peso de la tubería cuando se hacen o se rompen

las conexiones. El sistema "Stand Jump" es un dispositivo opcional del

equipo. Activado desde la consola del perforador permite cambiar la

modalidad de operación de los cilindros de contrapeso de la condición

estándar de DRILL (Perforación), a STAND JUMP.

Figura 7. Sistema de contrapeso


En la modalidad STAND JUMP los cilindros levantan el peso del Top Drive

de la sarta de perforación cuando se rompe una conexión. Esto reduce los

esfuerzos sobre las roscas y evita daños. Los cilindros levantan el asa de la

unión giratoria de su punto de apoyo en el gancho.

Los dos cilindros hidráulicos están conectados a un acumulador

hidroneumático ubicado en el cuerpo principal. Se puede usar una válvula

manual para extender los cilindros para ayudar durante el montaje del

15

equipo. Se carga el acumulador con fluido hidráulico y se mantiene una

presión predeterminada usando el circuito de contrapeso en el múltiple de

control hidráulico, localizado en el cuerpo principal. El múltiple hidráulico

controla toda la potencia hidráulica.

2.3.1.6 Sistema de control Hidráulico

Figura 8. Sistema de control hidráulico


El sistema de control hidráulico es completamente auto contenido, es

activado por un motor de corriente alterna (A.C.) de 10 HP y 1800

revoluciones por minuto (RPM), el cual impulsa dos motores hidráulicos. Una

bomba de desplazamiento constante impulsa el motor del sistema de aceite

de lubricación. Una bomba de desplazamiento variable proporciona potencia

hidráulica para los frenos de los motores de perforación, el cabezal giratorio,

el preventor de reventones de activación remota, el cilindro del sujetador de

respaldo de la tubería, la inclinación de los eslabones y el sistema de

contrapeso.

16

El aceite hidráulico lo suministra un tanque sellado de acero inoxidable,

eliminando así la necesidad de desaguar y rellenar el sistema durante los

trasteos del taladro. Este depósito está montado entre los dos motores de

perforación de corriente alterna y está equipado con tamices y un vidrio de

nivel de aceite. Tres acumuladores hidroneumáticos están localizados en el

cuerpo principal. El sistema de contrapeso usa el acumulador más grande.

El acumulador mediano descarga la bomba de desplazamiento variable y el

acumulador más pequeño activa el circuito de retardo del actuador del

preventor de reventones interno (Internal Blow Out Preventer IBOP).

2.3.2 MANEJADOR DE TUBERÍA (PIPE HANDLER)

Figura 9. Manejador de tubería (Pipe handler)


El manejador de tubería ubicado en la parte baja del tren de poder (power

train), y es el encargado de funciones relacionadas directamente con la

tubería de perforación actividades como sujetar la tubería durante las

operaciones así como de ejercer control de reventones en el pozo,

17

empezaremos a exponer los cuatro elementos que conforman el manejador

de tubería (Pipe handler).

2.3.2.1 Adaptador rotatorio

Figura 10. Adaptador rotatorio


El adaptador rotatorio ubicado en la parte superior del Pipe handler, utiliza

un conjunto de anillos deslizantes. Lo que permite dejar las líneas hidráulicas

conectadas mientras que el Pipe handler gira con los componentes de la

sarta de perforación cuando se está saliendo del pozo o cuando se ajusta la

inclinación de los eslabones. El adaptador rotatorio también proporciona un

lugar para conectar el sistema de inclinación de eslabones, el cilindro del

sujetador de respaldo de la tubería y el conjunto de activación remota del

IBOP.

El adaptador rotatorio contiene ranuras que se alinean con agujeros radiales

en el vástago de carga, permitiendo el flujo de fluido hidráulico entre el

18

adaptador rotatorio y el vástago de carga mientras que estén rotando. Los

agujeros radiales en el extremo superior del vástago de carga se conectan

con las conexiones de manguera que alimentan al múltiple hidráulico. Los

agujeros radiales en el extremo inferior del vástago de carga se conectan a

ranuras selladas en el adaptador rotatorio que en cambio se conectan a

todos los actuadores en el Pipe handler. El adaptador rotatorio es impulsado

en ambas direcciones mediante un motor hidráulico. Una válvula solenoide

eléctrico opera el motor hidráulico del adaptador rotatorio.

2.3.2.2 Sujetador de respaldo a la torsión

Figura 11. Sujetador de respaldo a la torsión


19

El sujetador de respaldo está soportado por un chasis de torsión que cuelga

del adaptador rotatorio. El sujetador de respaldo está ubicado debajo del

hombrillo inferior del sustituto. Consiste de un par de mordazas de agarre

con insertos de tenazas y un cilindro hidráulico para apretar la caja de la

conexión de herramienta al estar conectado al sustituto. El cuerpo del

sujetador de respaldo está conectado al chasis de torsión de manera que

puede flotar verticalmente y permitir que se conecten las roscas y a la vez

neutralizar la torsión aplicada para apretar y romper las conexiones.

2.3.2.3 Mecanismo de inclinación

Los conjuntos de los cilindros de inclinación de eslabones están formados

por las barras de cilindro conectadas al adaptador rotatorio y los cuerpos de

cilindro acoplados a los eslabones con abrazaderas. Al operar el interruptor

en la consola del perforador y aplicar presión a los cilindros, el elevador de

tubería de perforación se extiende hasta el hueco de ratón o regresa a la

posición de perforación. Una posición flotante permite que los eslabones

vuelvan al centro del pozo. El pasador en el conjunto de cilindro limite el

viaje del elevador hacia la posición del encuellador. Halando una cuerda se

suelta el sujetador que permite que el elevador mueva a la posición del

hueco de ratón.

20

Figura 12. Mecanismo de inclinación


2.3.2.4 Válvulas de prevención de reventones (IBOP)

Las válvulas (IBOP), se utilizan para controlar o prevenir el reflujo o apagar

cuando la válvula de seguridad del vástago de perforación se desconecta de

la sarta de perforación. Estas válvulas tienen un único cuerpo de una pieza,

asiento superior y diseño del anillo de bloqueo. Es una válvula de bola de

paso completo que ayuda a controlar el pozo, tiene conexiones de 6 5/8 in.

Reg. RH y están clasificadas para 15000 psi de presión.

21

Figura 13. Válvulas de prevención de reventones


2.3.3 ELEMENTOS SECUNDARIOS

2.3.3.1 Elevador Hidráulico de tubería de perforación

Un elevador de tubería de perforación es colgado de un par de eslabones de

ojales grandes conectados al adaptador de eslabones al activar el sistema

de inclinación de eslabones el elevador es extendido para facilitar la

operación de recoger la tubería.

Los elevadores automáticos, eliminan la necesidad de tener a una persona

operándolos manualmente. Esto da la capacidad de abrir y cerrar los

elevadores en posiciones sumamente altas de BHA (Bottom Hole Assembly),

22

y reduciendo de la misma forma la exposición del operario a los riesgos

adicionales asociados con operaciones manuales de los elevadores.

Figura 14. Elevador hidráulico de tubería de perforación

2.3.3.2 Bucle de servicios

El Bucle de Servicio es un conjunto de líneas que permiten la comunicación

de los elementos que comprenden al Sistema Top Drive. Envía y recibe

comunicación eléctrica desde el módulo de poder y el panel de perforación,

así como el flujo hidráulico hacia y desde el equipo Top Drive.

Es de alta importancia que se da al momento de instalar estas líneas;

debiendo tener el cuidado para que no se dañen por el levantamiento o se

vean obstruidas en medio de la torre. El Bucle de servicio no debería de

estar en contacto con ninguna parte de la torre.

23

2.3.3.3 Panel de perforación

El Panel de perforación es un tablero de acero inoxidable equipado con

todos los controles o mandos, los indicadores luminosos, instrumentos de

medición y conectores requeridos para operar el equipo Top Drive desde la

posición del perforador.

Los mandos son de 24 voltios corriente continua (D.C.). Hay dos cables

principales, compuesto a su vez por otros 37 cables, cada uno con una

función específica. Uno de ellos conecta el módulo de poder (power module)

al panel de perforaciones y otro conecta el Top Drive también con el panel

de perforaciones.

El panel de perforación se equipa de:

o Acelerador

o Potenciómetro de límite de torsión

o Potenciómetro de límite de apriete

o Interruptores y botones

o Luces y señales indicadoras de emergencia y problemas

Figura 15. Panel de perforación

24

2.3.3.4 Módulo de poder

Los sistemas Top Drive de carácter hidráulico, vienen complementados con

bombas hidráulicas de diferentes clases. Estas bombas envían un flujo

hidráulico a través de un bucle cerrado, un sistema de alta presión hacia el

motor del equipo Top Drive, el cual provee la rotación a la pluma. Bombas

adicionales envían un flujo hidráulico a través de un sistema auxiliar al

equipo Top Drive, permitiendo la operación de varias funciones automáticas

así como la circulación del aceite hidráulico a través de una filtración y de un

sistema de enfriamiento antes de retornar hacia el depósito.

El módulo de poder también contiene un tablero eléctrico que acepta una

entrada de 480 o 600 voltios AC de los generadores del equipo de

perforación y lo convierte a otro voltaje para que de esta manera puedan

operar los componentes eléctricos del equipo Top Drive.

2.3.4 CARRO Y VIGA DE GUÍA

El Top Drive viaja verticalmente a lo largo de una viga de guía sobre un carro

conectado al cuerpo principal que se cuelga a la viga de guía del bloque de

corona hasta siete pies de la mesa de perforación. La viga de guía se

conecta a una viga de reacción de torsión montada en la torre a

aproximadamente 10 a 15 pies arriba de la mesa de perforación.

La viga de guía aguanta la torsión de perforación creada cuando la unidad

hace girar la tubería de perforación. La viga de guía viene en secciones y

requiere soportes para montarla en la corona.

25

Figura 16. Carro y viga guía


2.4 PARTES INDIVIDUALES QUE CONFORMAN LOS

SISTEMAS DEL EQUIPO TOP DRIVE

2.4.1 ELEMENTO SWIVEL INTEGRADO

Es un sistema giratorio que conecta a través del tubo en S o tubo torcido la

manguera de lodo de perforación con la tubería permitiendo de esta manera

que el lodo a alta presión pueda fluir dentro de la tubería, va enganchado al

26

bloque viajero en el asa o tubo en forma de n soportando tanto el peso del

equipo Top Drive como el de la tubería de perforación. Además posee el

tubo conector que comunica el flujo desde el interior del swivel hasta el eje

principal de transmisión y continuamente hasta la tubería. La unidad de

rotación de superficie TOP Drive se utiliza en equipos de perforación,

aunque también ha sido diseñada para operaciones menores de reparación.

El sistema constituye un gran avance en la tecnología de rotación.

Cuando se utiliza el equipo Top Drive no se requiere del vástago (Kelly)

tradicional ni el buje de transmisión del vástago de perforación. El sondeo

rota directamente por acción de un motor eléctrico de corriente continua

(DC) o de corriente alterna (AC) O motor hidráulico. Se utiliza un elevador de

tubería convencional para levantar o bajar el sondeo durante las maniobras

acostumbradas o bajo presión del pozo. Con el Top drive se logra una

respuesta rápida en caso de urgencia durante la maniobra o la perforación.

El elemento rotante no demora más de unos pocos segundos para ser

instalado. El perforador puede colocar las cuñas, enroscar en la columna,

rotar y ajustar la conexión sin demora. Los riesgos se reducen por la

eliminación de dos tercios de las conexiones. También, se reduce el peligro

en el piso de perforación donde sólo rota una tubería lisa (sin bujes). Dentro

de sus componentes principales se encuentran el wash pipe (que es un

elemento de sacrificio), así como el tubo en S antes mencionado y el asa.

Figura 17. Swivel integrado

Fuente. (Shutterstock, 2012)

27

2.4.1.1 Cuello de ganso o tubo en S

El tubo en S o cuello de ganso es parte de la unión giratoria, es una

adaptación que conecta la manguera rotaria con el Swivel integrado y de

esta manera permite el paso del fluido de perforación a través del mismo.

Figura 18. Cuello de ganso

2.4.1.2 Wash Pipe

El conjunto de tubo de perforación y el embalaje es de tipo cartucho y puede

ser reemplazado en el piso de perforación sin necesidad de desconectar la

manguera rotatoria y el tubo en S.

Figura 19. Wash pipe


28

2.4.1.3 Asa del Swivel

Este elemento permite que el gancho sujete a la unión giratoria y de esta

manera subir o bajar todo el sistema Top Drive más la sarta de perforación.

Figura 20. Asa del Swivel

2.4.2 CILINDROS DEL SISTEMA DE CONTRAPESO

Figura 21. Cilindros de contrapeso

Fuente. (Alibaba Global Trade, 2013)

29

Un cilindro de contrapeso se utiliza para equilibrar las fuerzas. Se utilizan

donde se desplazan masas considerables. En el caso del Top Drive, se

sitúan entre el bloque móvil o viajero de la torre de perforación y conectado

al asa del equipo. Para conseguir estabilidad, se compensa la fuerza que se

espera que se produzca. Un contrapeso ayuda a alzar pesos importantes,

dado que las fuerzas opuestas se neutralizan con el efecto de la gravedad.

Al elegir el funcionamiento con cilindros hidráulicos para fines de

contrapeso, se pueden reducir el tamaño y el peso de la aplicación. Esto es

posible gracias a que un cilindro puede funcionar como contrapeso en una

fuerza muy grande en relación a su tamaño.

Los cilindros hidráulicos son dispositivos utilizados en aplicaciones

industriales y de automoción en general para la elevación y apoyo de cargas.

La función de obturación resulta crítica para el funcionamiento del cilindro.

Permiten mantener presiones dentro del cilindro de forma duradera,

proporcionando al mismo tiempo baja fricción y fuerza de arranque, además

ofrece algunas Ventajas dentro de las cuales destacamos:

o Pérdida de peso muy baja

o Pérdida de fuerza muy baja (alta retención de la presión)

o Baja fricción estática y dinámica

o Baja fuerza de arranque

o Larga vida útil

30

Figura 22. Cilindros de contra peso instalados en el Top Drive


2.4.3 VÁLVULAS IBOP

Figura 23. Válvulas IBOP superiores e inferiores


Son un conjunto de válvulas tipo flecha de contrapresión, estas válvulas son

herramientas muy importantes en la acción de la operación de perforación

en el Top Drive al ayudar en la disminución de casos de reventones, pues se

31

utiliza para evitar que el fluido de perforación de flujo de vuelta desde la

parte inferior durante las paradas.

Figura 24. Válvulas IBOP


Debido a las ranuras y hombrillos internos, las válvulas de seguridad

superior e inferior son especialmente sujetas a corrosión, estrés y

agrietamiento. Estos cambios de diámetro interior actúan como fuentes de

esfuerzos para las cargas de flexión y de tracción. Es muy importante

inspeccionar adecuadamente las válvulas de seguridad de manera

frecuente. Para una mayor información debe ser indispensable usar los

procedimientos sugeridos por el fabricante.

32

2.4.4 ENGRANAJES DE LA TRANSMISIÓN ROTARIA

Figura 25. Cuerpo principal de transmisión


Este sistema de transmisión de movimiento está constituido por el

acoplamiento, engranaje a engranaje, de ruedas dentadas, una motriz y otra

conducida. A la mayor se le llama corona y a la menor piñón. Ofrece

ventajas importantes como cero posibilidad de deslizamiento, mayor

capacidad de transmisión de potencia y bajo mantenimiento.

33

Figura 26. Esquema de dientes en un sistema de engranajes

Fuente. (González, 2012)

Entre los dientes de los engranajes de la caja de transmisión, el lubricante

debe ser suficientemente adherente para mantener una película continua

sobre el diente del engranaje para protegerlo, pero no tan viscoso que se

canalice en el tanque de aceite o que cause grandes pérdidas de potencia.

En esos lugares donde se emplean lubricantes más viscosos, el método

tradicional de aplicación es manual, puede ser aplicado al diente del

engranaje con una escobilla o brocha.

34

Figura 27. Caja de transmisión del equipo Top Drive


2.4.4.1 Diente de un engranaje

Son los que realizan el esfuerzo de empuje y transmiten la potencia desde

los ejes motrices a los ejes conducidos. El perfil del diente, o sea la forma de

sus flancos, está constituido por dos curvas evolventes de círculo, simétricas

respecto al eje que pasa por el centro del mismo.(González, 2012)

2.4.4.2 Módulo

El módulo de un engranaje es una característica de magnitud que se define

como la relación entre la medida del diámetro primitivo expresado en

milímetros y el número de dientes. En los países anglosajones se emplea

otra característica llamada Diametral Pitch, que es inversamente

proporcional al módulo. El valor del módulo se fija mediante cálculo de

resistencia de materiales en virtud de la potencia a transmitir y en función de

la relación de transmisión que se establezca. El tamaño de los dientes está

normalizado. El módulo está indicado por números. Dos engranajes que

engranen tienen que tener el mismo módulo.(González, 2012)

35

2.4.4.3 Circunferencia primitiva

Es la circunferencia a lo largo de la cual engranan los dientes. Con relación a

la circunferencia primitiva se determinan todas las características que

definen los diferentes elementos de los dientes de los engranajes.(González,

2012)

2.4.4.4 Paso circular

Es la longitud de la circunferencia primitiva correspondiente a un diente y un

vano consecutivos.(González, 2012)

2.4.4.5 Espesor del diente

Es el grosor del diente en la zona de contacto, o sea, del diámetro primitivo.

Número de dientes: es el número de dientes que tiene el engranaje. Es

fundamental para calcular la relación de transmisión. El número de dientes

de un engranaje no debe estar por debajo de 18 dientes cuando el ángulo de

presión es 20º ni por debajo de 12 dientes cuando el ángulo de presión es

de 25º.(González, 2012)

2.4.4.6 Diámetro exterior

Es el diámetro de la circunferencia que limita la parte exterior del

engranaje.(González, 2012)

2.4.4.7 Diámetro interior

Es el diámetro de la circunferencia que limita el pie del diente.(González,

2012)

36

2.4.4.8 Pie del diente

También se conoce con el nombre de dedendum. Es la parte del diente

comprendida entre la circunferencia interior y la circunferencia

primitiva.(González, 2012)

2.4.4.9 Cabeza del diente

También se conoce con el nombre de adendum. Es la parte del diente

comprendida entre el diámetro exterior y el diámetro primitivo.(González,

2012)

2.4.4.10 Flanco

Es la cara interior del diente, su zona de rozamiento.(González, 2012)

2.4.4.11 Altura del diente

Es la suma de la altura de la cabeza (adendum) más la altura del pie

(dedendum).(González, 2012)

2.4.4.12 Ángulo de presión

El que forma la línea de acción con la tangente a la circunferencia de paso, f

(20º ó 25º son los ángulos normalizados).(González, 2012)

2.4.4.13 Largo del diente

Es la longitud que tiene el diente del engranaje. (González, 2012)

2.4.4.14 Distancia entre centro de dos engranajes

37

Es la distancia que hay entre los centros de las circunferencias de los

engranajes.(González, 2012)

2.4.4.15 Relación de transmisión

Es la relación de giro que existe entre el piñón conductor y la rueda

conducida. La Rt puede ser reductora de velocidad o multiplicadora de

velocidad. La relación de transmisión recomendada tanto en caso de

reducción como de multiplicación depende de la velocidad que tenga la

transmisión.(González, 2012)

2.4.5 FRENO DE DISCO

Figura 28. Freno de disco

Fuente. (Digerman, 2011)

Es un sistema de frenado, en el cual una parte móvil (el disco) asociado con

la rotación del motor principal del Top Drive es sujeto al rozamiento de unas

superficies de alto coeficiente de fricción (las pastillas) que ejercen sobre

ellos una fuerza suficiente como para transformar toda o parte de la energía

cinética del motor y los ejes en movimiento, en calor, hasta detenerlo o

reducir su velocidad, según se necesite. Esta inmensa cantidad de calor ha

de ser eliminada de alguna manera, y lo más rápidamente posible.

38

Figura 29. Esquema de frenos de disco

Fuente. (Aficionados a la mecánica, 2014)

El sistema de frenos tiene un principio muy elementan en el cual por acción

del liquido a presión empuja el cilindro hidráulico en donde tiene conectado

dos abrazaderas o material de fricción, las cuales presionan contra el disco

haciendo que reduzca la velocidad y se quede completamente detenido.

2.4.5.1 Partes del freno de disco

Figura 30. Partes del freno de disco

Fuente. (Aficionados a la mecánica, 2014)

39

2.4.6 MANGUERAS DEL FLUJO DE LODOS

Figura 31. Mangueras de lodos

Las mangueras que están ubicadas en el top drive están hechas

normalmente de goma, están constituidas de un tubo interior de goma

sintética extruido cuyo único objetivo es mantener en la manguera el fluido

transportado. La naturaleza elastomérica de la goma hace necesaria una

capa de refuerzo enrollada o trenzada alrededor del tubo para contener la

presión interna. La capa o capas de refuerzo son de material textil o de

acero (o de ambos) para proteger estas capas interiores de la manguera a

las condiciones ambientales, se incluye una cubierta exterior de goma

sintética alrededor del refuerzo.

Antes de poner en operación el equipo Top Drive se debe en primer lugar

asegurarse de que todas las mangueras utilizadas en el sistema se

encuentran en buen estado de funcionamiento. Pues no hay ningún

dispositivo hidráulico que funcione correctamente si se presentan rupturas

40

dentro de este, además, si el sistema presenta daños en el interior de las

mangueras, estas por su condición de presión pueden conducir a peligros

para la seguridad.

Cuando en el sistema hay falla de mangueras, es posible que estas exploten

si se ponen en uso, una señal segura de que un dispositivo tiene una

manguera rota es si no está ejerciendo tanta presión como se supone que

debería.

Figura 32. Mangueras de lodos instaladas

Fuente. (Poberaj, 2014)

2.4.7 BRAZOS DEL ELEVADOR O ESLABONES

Los eslabones o brazos del elevador de la sarta de perforación, son una

herramienta indispensable en las operaciones de perforación, estos

normalmente son piezas que se forjan a partir de una sola pieza de acero de

aleación de alta calidad para proporcionar la máxima resistencia a la

tracción, (cumple con las especificaciones API) con tratamiento térmico para

mayor resistencia y durabilidad, por lo que no es conveniente ni apropiado

encontrar piezas con soldadura.

En su fabricación, la marca o empresa productora de estos debe garantizar

que su diseño y fabricación este de acuerdo con las especificaciones

técnicas de las API Spec 8C. Entre estas especificaciones encontramos, que

sea de estructura sólida, buena resistencia estructural, utilizando tecnología

41

avanzada de forja y tratamiento térmico, y que hayan pasado la prueba de

ultrasonido pertinente

Figura 33. Brazos del elevador

Figura 34. Eslabón


2.4.8 MOTORES DEL TOP DRIVE

El equipo Top Drive es un sistema esencialmente útil debido a sus motores,

por lo que siendo este la parte primordial para los trabajos de perforación es

útil saber que el equipo utiliza dos tipos de motores, motores tipo eléctricos

tanto a corriente continua (DC) o corriente alterna (AC), así como también

motores de trabajo netamente hidráulicos, sus diferencias serán presentadas

a continuación.

42

2.4.8.1 Motores eléctricos

Figura 35. Motores eléctricos para el Top Drive

Fuente. (Gulf Electroquip LTD, 2014)

Los motores eléctricos son dispositivos que transforman la energía eléctrica

en energía mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos

generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas

por un estator y un rotor.(Fitzgerald, 2003)

Los motores eléctricos pueden ser impulsados por fuentes de corriente

continua (DC), tal como baterías y por fuentes de corriente alterna (AC) bien

sea directamente de la red eléctrica bifásica o trifásica. Para garantizar su

correcta operatividad, es importante que la instalación, el mantenimiento y el

funcionamiento sean los adecuados. En el caso de que ocurra un daño en

un bobinado de un motor eléctrico, la primera medida a tomar es identificar

la causa (o posibles causas) del problema mediante el análisis del bobinado

afectado. Es fundamental que la causa que originó el problema sea

identificada y eliminada, para evitar la repetición o nuevos

problemas.(Fitzgerald, 2003)

43

2.4.8.2 Partes fundamentales de un motor eléctrico

Como todas las máquinas eléctricas, un motor eléctrico está constituido por

un circuito magnético y dos eléctricos, uno colocado en la parte fija (estator)

y otro en la parte móvil (rotor). (Rega, 2011)

El circuito magnético de los motores eléctricos de corriente alterna está

formado por chapas magnéticas apiladas y aisladas entre sí para eliminar el

magnetismo remanente, el circuito magnético está formado por chapas

apiladas en forma de cilindro en el rotor y en forma de anillo en el estator, el

cilindro se introduce en el interior del anillo y para que pueda girar libremente

hay que dotarlo de un entrehierro constante.(Rega, 2011)

Se da al anillo ranuras en su parte interior para colocar el bobinado inductor

y se envuelve exteriormente por una pieza metálica con soporte llamada

carcasa, el cilindro se arrima al eje del motor y puede estar estriado en su

superficie para colocar el bobinado inducido (motores de rotor bobinado) o

bien se le incorporan conductores de gran sección soldados a anillos del

mismo material en los extremos del cilindro (motores de rotor en

cortocircuito) similar a una jaula de ardilla, de ahí que reciban el nombre de

rotor de jaula de ardilla.(Rega, 2011)

El eje se apoya en unos rodamientos de acero para evitar rozamientos y se

saca al exterior para transmitir el movimiento. Los extremos de los

bobinados se sacan al exterior y se conectan a la placa de bornes. (Rega,

2011).

44

Figura 36. Partes del motor eléctrico

Fuente. (Rega, 2011)

Estator

Rotor

Placa de bornes

Rodamientos

Bobinado

Carcasa

Placa de características

Ventilador

Eje

2.4.8.3 Motor hidráulico

Un motor hidráulico es un actuador mecánico que convierte presión

hidráulica y flujo en un par de torsión y un desplazamiento angular, es decir,

en una rotación o giro. Se emplean sobre todo porque entregan un par muy

grande a velocidades de giro pequeñas en comparación con los motores

eléctricos. Los motores hidráulicos tipo pistón, son los más empleados de

todos ya que se consiguen las mayores potencias trabajando a altas

presiones.

45

Figura 37. Top Drive con motor hidráulico

Fuente. (Quanah LTD, 2011)

2.5 LA INTEGRIDAD MECÁNICA EN LOS EQUIPOS DEL

SECTOR HIDROCARBURÍFERO

La integridad mecánica es una filosofía de trabajo que tiene por objeto

garantizar que todo equipo de proceso sea diseñado, procurado, fabricado,

construido, instalado, operado, inspeccionado, mantenido, y/o reemplazado

oportunamente para prevenir fallas, accidentes o potenciales riesgos a

personas, instalaciones y al ambiente, todo esto utilizando los criterios

basado en data histórica, normas y regulaciones organizacionales,

nacionales e internacionales como OHSAS, ASME, ANSI, ISO, API, entre

otras.

Un Sistema de Integridad Mecánica bien definido debe asegurar la

continuidad del proceso, la reducción de los impactos por fallas

operacionales, los peligros y accidentes en planta. (Reliability and Risk

Management S.A., 2010).

46

2.5.1 NIVELES DE INSPECCIÓN

Para nuestra investigación se procede a desarrollar la aplicación de métodos

de inspección adecuados para tratar de explicar determinadas

observaciones y en su defecto resolver problemas que afectan la integridad

mecánica y operacional del equipo Top Drive, tomando en cuenta las

recomendaciones y bajo la autoridad de la Norma API RP 7L

“Procedimientos para la inspección, Mantenimiento, reparación y Re

fabricación de los equipos de perforación” se obtuvo que el tipo de

investigación para este trabajo es analítico-descriptiva. Pues es el mismo

objeto de estudio quien sirve como fuente de información para el

investigador que basándose y haciendo uso de estos métodos idóneos

sugeridos y explicados en este trabajo será capaz de realizar inspecciones

con observación, directa y en vivo.

En términos de investigación en este trabajo se procede a desarrollar la

aplicación de métodos idóneos para tratar de explicar determinadas

observaciones y en su defecto resolver problemas que afecten la integridad

mecánica y operacional del equipo Top Drive, atendiendo a las

recomendaciones y bajo la jurisdicción de la Norma API RP 7L

“Procedimientos para la inspección, Mantenimiento, reparación y Re

fabricación de los equipos de perforación”, tal como fue aprobado. Así, en

función de su nivel el tipo de investigación es analítico-descriptiva. Pues es

el mismo objeto de estudio quien sirve como fuente de información para el

investigador que basándose y haciendo uso de estos métodos idóneos

sugeridos y explicados en este trabajo será capaz de realizar inspecciones

con observación, directa y en vivo.

El operario del equipo siguiendo con las condiciones estipulados por el

fabricante debe desarrollar y actualizar en forma conjunta inspección,

mantenimiento y reparación, en consonancia con la aplicación del equipo,

carga, ambiente de trabajo, forma de uso, y las condiciones operativas.

47

Estos factores pueden cambiar a través del tiempo, como resultado de las

nuevas tecnologías, el historial del equipo, mejoras, nuevas técnicas de

mantenimiento y el cambio en las condiciones de servicio. Para desarrollar

un correcto plan de inspección y mantenimientos del equipo Top Drive en

estado operativo se plantean los niveles de inspección a los que se debe

someter

2.5.2 NIVEL I

Inspección visual que deben realizar los operarios del equipo Top Drive en

su rutina diaria con el fin de detectar pérdidas de partes, malformaciones

físicas o de seguridad, condición de los bloques de freno, recalentamiento o

fugas hidráulicas. O cualquier rendimiento inadecuado del equipo durante su

funcionamiento.

2.5.3 NIVEL II

Incluye la Categoría I de inspección visual, en esta categoría se deben

revisar los mecánicos retirando todas las tapas de inspección con el fin de

detectar desgastes prematuros en los motores, los ejes de transmisión así

como en los discos de freno, o cualquier otra condición irregular en el

sistema de frenado. Además de una inspección de la corrosión, deformación,

componentes flojos o faltantes, deterioro, lubricación adecuada, grietas

exteriores visibles, y ajuste.

2.5.4 NIVEL III

Además de retomar la Categoría II esta categoría debe incluir el examen no

destructivo (END) con partículas magnéticas o líquidos penetrantes (ASTM),

se hace exposición a áreas críticas que puedan acarrear desmontaje para

acceder a componentes específicos e identificar desgaste que supera

48

tolerancias permitidas y estipuladas por el fabricante se debe realizar cada

180 días.

2.5.5 NIVEL IV

Recogiendo a la Categoría III inspección con ultra sonido y partículas

magnéticas a todo el sistema de ejes, motores, sistema de ventilación,

lubricantes, etc. para realizar esta inspección. Se debe desarmar totalmente

el equipo y su inspección la debe realizar un inspector Nivel II. Se debe

utilizar el formato para su reporte, además se debe llevar a cabo el examen

no destructivo (END) de toda la carga primaria que lleva componentes tal

como se define por el fabricante.

2.6 ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS (END)

Los ensayos no destructivos (END) aparecen como una expresión de la

actividad inteligente del hombre en sus primeros deseos de dominar y

transformar la naturaleza.(Sistendca, 2010)

Los ensayos no destructivos (END) son un conjunto de disciplinas

tecnológicas que reúnen una serie de métodos que permiten obtener una

información sobre propiedades, estructuras y condiciones de un material o

componente, sin modificar su aptitud para el servicio.(Sistendca, 2010)

Entre los aspectos más importantes que obtenemos gracias los ensayos no

destructivos se encuentran:

Detectar discontinuidades en materiales y estructuras sin destrucción de

los mismos (Detección).

Determinar la ubicación, orientación, forma, tamaño y tipo de

discontinuidades (Evaluación).

49

Establecer la calidad del material, basándose en el estudio de los

resultados y en la severidad de las discontinuidades y/o defectos de

acuerdo a las normas de calidad y los objetivos del diseño (Calificación).

2.6.1 INSPECCIÓN VISUAL

La inspección visual es la técnica más antigua entre los Ensayos No

Destructivos, y también la más usada por su versatilidad y su bajo costo.

En ella se emplea como instrumento principal, el ojo humano, el cual es

complementado frecuentemente con instrumentos de magnificación,

iluminación y medición. Esta técnica es, y ha sido siempre un complemento

para todos los demás Ensayos No Destructivos, ya que menudo la

evaluación final se hace por medio de una inspección visual.

No se requiere de un gran entrenamiento para realizar una inspección visual

correcta, pero los resultados dependerán en buena parte de la experiencia

del inspector, y de los conocimientos que éste tenga respecto a la operación,

los materiales y demás aspectos influyentes en los mecanismos de falla que

el objeto pueda presentar.

En general, los ensayos no destructivos (END) establecen como requisito

previo realizar una inspección de este tipo y es utilizada para los siguientes

propósitos:

La inspección de superficies expuestas o accesibles de objetos opacos

(incluyendo la mayoría de ensambles parciales o productos terminados).

La inspección del interior de objetos transparentes (tales como vidrio,

cuarzo, algunos plásticos, líquidos y gases).

Detectar errores en el proceso de manufactura.

50

Obtener información acerca de la condición de un componente que

muestra evidencia de un defecto.

Dar una valoración total de la condición de una pieza, estructura,

componente o sistema.

Inspeccionar lugares que están fuera del alcance de los inspectores,

mediante instrumentos diseñados para dicho trabajo.

Figura 38. Inspección visual

2.6.2 INSPECCIÓN POR LÍQUIDOS PENETRANTES

La inspección por líquidos penetrantes es empleada para detectar e indicar

discontinuidades que afloran a la superficie de los materiales examinados.

En términos generales, esta prueba consiste en aplicar un líquido coloreado

o fluorescente a la superficie a examinar el cual penetra en las

discontinuidades del material debido al fenómeno de capilaridad. Después

de cierto tiempo, se remueve el exceso de penetrante y se aplica un

revelador, el cual generalmente es un polvo blanco, que absorbe el líquido

que ha penetrado en la discontinuidad y sobre la capa de revelador se

delinea el contorno de esta.

51

Figura 39. Funcionamiento de los líquidos penetrantes

Fuente. (Sistendca, 2010)

Es importante saber que para cada proceso se recomienda un tipo revelador

indicado y una metodología diferente para realizar el ensayo. Este ensayo

es válido para todo tipo de materiales, de alta sensibilidad, aplicable a

superficies extensas, portátiles y fáciles de operar e interpretar.

2.6.3 INSPECCIÓN POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS

La inspección por partículas magnéticas permite detectar discontinuidades

superficiales y sub superficiales en materiales ferromagnéticos. Se

selecciona comúnmente cuando se requiere una inspección más rápida que

con los líquidos penetrantes.

El principio del método es la formación de distorsiones del campo magnético

o de los polos cuando se genera o se induce éste en un material

ferromagnético; es decir, cuando la pieza presenta una zona en la que

existen discontinuidades perpendiculares a las líneas del campo magnético,

este se deforma o produce polo. Las distorsiones o polos atraen a las

partículas magnéticas, que fueron aplicados en forma de polvo o suspensión

en la superficie sujeta a inspección y que por acumulación producen las

52

indicaciones que se observan visualmente de manera directa o bajo luz

ultravioleta.

Figura 40. Prueba con partículas magnéticas

Fuente. (Correa, 2012)

Este método es ampliamente utilizado en el ámbito industrial y algunas de

sus principales aplicaciones las encontramos en:

El control de calidad o inspección de componentes maquinados.

La detección de discontinuidades en la producción de soldaduras.

En los programas de inspección y mantenimiento de componentes

críticos en plantas químicas y petroquímicas (recipientes a presión,

tuberías, tanques, etc.).

2.6.4 INSPECCIÓN POR EL MÉTODO ULTRASÓNICO

El método de Ultrasonido se basa en la generación, propagación y detección

de ondas elásticas (sonido) a través de los materiales, ya que por principio

las ondas ultrasónicas pueden propagarse a través de todos los medios

53

donde exista materia. Es una prueba confiable y rápida, que emplea ondas

sonoras de alta frecuencia (0.25 a 25 MHz) producidas.

La realización del ensayo por ultrasonido requiere una serie de etapas, las

cuales deben ser realizadas por personal altamente capacitado y entrenado

en este ensayo.

Figura 41. Inspección por método ultrasónico

Fuente. (Correa, 2012)

Ya que la inspección ultrasónica se basa en un fenómeno mecánico, se

puede adaptar para que pueda determinarse la integridad estructural de los

materiales de ingeniería. Sus principales aplicaciones consisten en:

Detección y caracterización de discontinuidades.

Medición de espesores, extensión y grado de corrosión.

Determinación de características físicas, tales como: estructura

metalúrgica, tamaño de grano y constantes elásticas.

Definir características de enlaces (uniones).

54

Evaluación de la influencia de variables de proceso en el material.

2.7 DETECCCIÓN ANALÍTICA DE FALLAS

La detección analítica de fallas (DAF) es una metodología la cual permite

maximizar los resultados mediante la obtención y organización de

información pertinente, de tal modo que se reduce el tiempo de análisis y se

incrementa la probabilidad de éxito, en problemas tanto a nivel correctivo

(soluciones rápidas y eficaces), como preventivo (minimizar la probabilidad

de ocurrencia de fallas). (Instituto Politécnico Nacional, 2011)

Una vez identificados los riesgos se procede a cuantificarlos, se les asigna

un valor y un nivel de importancia según dicho valor. Esta cuantificación de

riesgos ayuda a la persona que realiza el estudio en el proceso de

elaboración de la propuesta para la disminución de los riesgos; realizar la

correcta técnica de fallas es importante ya que problema que no se analiza

no se elimina.

2.7.1 FALLA

Falla es una condición no deseada que hace que el equipo o elemento no

desempeñe la función para la cual existe. Comparación de lo que está

sucediendo con lo que debería suceder; dicho equipo puede todavía operar

pero no puede realizar satisfactoriamente la operación para la cual fue

diseñado y que por serios daños es inseguro su uso.

A continuación mencionaremos las fallas comunes en un equipo de trabajo

industrial:

Mal uso o abuso

Errores de montaje

55

Errores de fabricación

Mantenimiento inadecuado

Errores de Diseño

Material inadecuado

Tratamientos térmicos incorrectos

Condiciones no previstas de operación

Inadecuado control o protección ambiental

Defectos de soldadura

2.7.2 ANÁLISIS CAUSA RAIZ

El Análisis Causa Raíz (ACR) es una metodología de confiabilidad que

emplea un conjunto de técnicas o procesos, para identificar factores

casuales de falla.

Es decir, el origen de un problema definido, relacionado con el personal, los

procesos, las tecnologías, y la organización, con el objetivo de identificar

actividades o acciones rentables que los eliminen.

(Aprendizaje virtual PEMEX, 2011)

2.7.2.1 Análisis Causa-Efecto

Es una herramienta utilizada en la Metodología de Análisis Causa Raíz

(ACR) para ordenar gráficamente el análisis de manera secuencial. Parte del

evento o problema atraviesa los diferentes modos de falla e identifica la

56

relación de causa y efectos hasta llegar a las causas raíces del evento o

problema.(Aprendizaje virtual PEMEX, 2011)

2.7.2.2 Causa de falla (Causa Raíz)

Figura 42. Diagrama de árbol para el análisis causa raíz

Fuente. (El Centro de Recursos del Departamento de Seguros, 2011)

Las causas de las fallas pueden ser físicas, humanas u organizacionales. En

general, pueden ser derivadas de procesos de deterioro por razones físicas

o químicas, defectos de diseño, malas prácticas operacionales o de

mantenimiento, baja calidad de materiales o refacciones, u otras razones

organizacionales, como presiones en los objetivos de producción, cambios

en el contexto operacional, alta rotación del personal, falta de difusión o

inexistencia, así como de ejecución de trabajos por personal no certificado,

que conducen a la falla. (Aprendizaje virtual PEMEX, 2011)

2.7.2.3 Causas raíces físicas

En los Análisis Causa Raíz, se refiere al mecanismo de falla del

componente. Su solución resuelve las situaciones de falla. Ejemplos de

57

causas raíces físicas son el material de le empaquetadura inadecuado y el

recubrimiento defectuoso que permite el deterioro por corrosión externa.

(Aprendizaje virtual PEMEX, 2011)

2.7.2.4 Causas raíces humanas

En los Análisis de Causa Raíz, identifican las acciones humanas que

provocan las causas raíces físicas. Por ejemplo, la selección inadecuada de

la empaquetadura, la instalación de sellos de forma adecuada y la aplicación

inapropiada del recubrimiento. (Aprendizaje virtual PEMEX, 2011)

2.7.2.5 Causa raíces latentes o del sistema

En los Análisis de Causa Raíz, representan las manifestaciones de los

procesos organizacionales que explican la ocurrencia de las causas raíces

humanas. Solo su erradicación garantiza que la falla no se repita en el

equipo estudiado o en uno similar. Se basa en que el origen de todos los

problemas son las decisiones u omisiones a nivel de sistema. (Aprendizaje

virtual PEMEX, 2011)

Figura 43. Metodología del análisis causa raíz

Fuente. (Aprendizaje virtual PEMEX, 2011)

58

2.7.3 RECOPILACIÓN Y TRATAMIENTO DE DATOS

El análisis de un problema se inicia con la recopilación de datos de fallas de

equipos y sus respectivos impactos asociados (en seguridad, ambiente,

producción y costos de mantenimiento); con el objeto de jerarquizar las fallas

mediante el empleo de histogramas que permitan realizar un tratamiento a

los datos. Los datos a recopilar se deberán plasmar en la herramienta

computacional disponible en la instalación. Los datos mínimos requeridos

son:

Nombres de la instalación y equipo(s) asociado(s) a la falla.

Descripción de la falla (Modo de falla).

Fecha y hora que ocurrió la falla.

Causas de la falla.

Acciones correctivas ejecutadas.

Costo de la reparación realizada.

Tiempo fuera de servicio.

Producción diferida.

Impactos en la seguridad y en el ambiente

Esta información se obtendrá de la revisión de:

Diagrama de flujo de procesos y diagrama de tubería e instrumentos.

59

Datos de frecuencia de fallas, producción diferida, impacto en seguridad /

ambiente y costos de mantenimiento (estimados).

Manuales de equipos.

Manuales de operación.

Condiciones operacionales / tendencias.

Planes de Mantenimiento.

Información específica sobre las fallas: causas inmediatas, estudios

previos, fotos, análisis de falla, análisis de laboratorio, entre otros.

Todo lo anterior puede ser consultado en el documento de contexto

operacional del fabricante del equipo Top Drive.

2.7.4 ANÁSILIS DE RIESGOS

El análisis de riesgos es el proceso dirigido a estimar la magnitud de

aquellos riesgos que no hayan podido evitarse, obteniendo la información

necesaria para que el supervisor del Top Drive esté en condiciones de tomar

una decisión apropiada sobre la necesidad de adoptar medidas preventivas

o sobre el tipo de medidas que deben adoptarse para evitar paros en las

operaciones, reducir reparaciones repetitivas, entre otras.

60

Figura 44. Esquema de valoración del riesgo

Fuente. (Aprendizaje virtual PEMEX, 2011)

La Figura 43 muestra un método cualitativo para determinar la magnitud del

riesgo pues bien si deseamos un método cuantitativo se debe tomar la tabla

1 en cuenta para poder realizarlo.

Tabla 1. Valoración del riesgo de forma cuantitativa

Frecuencia Consecuencias

Raro 1 Despreciable 1 Poco probable 2 Menores 2

Posible 3 Moderadas 3 Muy probable 4 Mayores 4 Casi seguro 5 Catastróficas 5

Donde para poder conocer la magnitud del riesgo solo debemos multiplicar

el valor de frecuencia y el valor de consecuencia y de esta forma podremos

conocer la magnitud del riesgo de forma cuantitativa.

2.8 RESULTADOS DE LA INSPECCIÓN

2.8.1 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN

Los criterios de aceptación deben establecerse sobre la base de la

experiencia y las recomendaciones del fabricante. Equipos desgastados que

61

no cumplen los criterios de aceptación no debe ser aceptado para su

funcionamiento.

2.8.2 EQUIPO RECHAZADO

Equipos rechazados debe ser marcado y retirado de servicio para evaluación

adicional o hasta que las deficiencias se corrigen.

2.8.3 REGISTROS

Los registros de Categoría III y las inspecciones Categoría IV debe ser

inscrito en el registro del equipo como pruebas relacionadas con o indicando

la capacidad de carga de los equipos de carga, y su capacidad actual de

trabajo.

2.9 TÉCNICA DE MANTENIMIENTO INTEGRAL, PREDICTIVO

Y PREVENTIVO

Los procedimientos establecidos de conformidad con la Norma API RP 8B

“Práctica recomendada para procedimientos para la inspección,

mantenimiento, reparación y re fabricación de Equipos de Elevación API”,

indican que los fabricantes deberá definir en sus equipos los daños

especiales por grupo de equipos, herramientas y materiales sacados al

mercado, así como con respecto a la medición o inspección, advertir al

personal calificado necesario todos los procedimientos necesarios para

realizar el mantenimiento de los equipos. El fabricante también debe

especificar los procedimientos que se debe realizar exclusivamente por el

representante del fabricante, dentro de las instalaciones del fabricante o por

otros servicios calificados.

62

Figura 45. Técnicos realizando mantenimiento a un equipo Top Drive

Fuente. (Canrig Drilling Technology LTD., 2012)

2.9.1 MANTENIMIENTO PREDICTIVO

El mantenimiento preventivo tiene como objetivo pronosticar el punto futuro

de falla de un componente de una máquina, de tal forma que dicho

componente pueda reemplazarse, con base en un plan, justo antes de que

falle. Así, el tiempo muerto del equipo se minimiza y el tiempo de vida del

componente se maximiza.

En este tipo de mantenimiento la función primordial es la de predecir con

toda oportunidad la aparición de una posible falla y/o diagnosticar un daño

futuro al equipo. Este mantenimiento se sustenta principalmente en los

ensayos no destructivos y por tal motivo su característica principal es el

empleo de aparatos e instrumentos de prueba, medición y control.

2.9.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO

El mantenimiento preventivo se diseño con la idea de prever y anticiparse a

los fallos de las maquinas y equipos, utilizando para ello una serie de datos

sobre los distintos sistemas y sub-sistemas e inclusive partes. Bajo esa

premisa se diseña el programa con frecuencias calendario o uso del equipo,

63

para realizar cambios de sub-ensambles, cambio de partes, reparaciones,

ajustes, cambios de aceite y lubricantes, etc., a maquinaria, equipos e

instalaciones y que se considera importante realizar para evitar fallos.

Es importante trazar la estructura del diseño incluyendo en ello las

componentes de conservación, confiabilidad, mantenibilidad, y un plan que

fortalezca la capacidad de gestión de cada uno de los diversos estratos

organizativos y empleados sin importar su localización geográfica, ubicando

las responsabilidades para asegurar el cumplimiento.

2.9.3 RESULTADOS POST-MANTENIMIENTO INTEGRAL

2.9.3.1 Acciones correctivas

Las acciones correctivas del mantenimiento integral pueden incluir

cualquiera de los siguientes: ajustes, limpieza, lubricación, las pruebas, y

sustitución de piezas.

2.9.3.2 Criterios de aceptación

Las acciones de mantenimiento pueden ser aceptados basado en, pero no

limitado a, es decir, pueden ser correspondientes a uno o más de los

siguientes criterios: tiempo específico o en intervalos; límites de desgaste

medibles; acumulación ciclo de carga; medio ambiente; incumplimiento de

equipo experiencia (historia); requisitos regulatorios, y otros límites

medibles.

2.9.3.3 Registros

Las actividades de mantenimiento que implican la sustitución de cualquier

componente primario deben ser inscritas en el registro o historial de

intervenciones en equipo.

64

2.10 NORMATIVAS TÉCNICAS PERTINENTES

A continuación se presenta la respectiva normativa técnica en la cual se

sustenta el manual de inspección y mantenimiento, ya que estas normas son

estandarizadas a nivel internacional y el buen uso de ellas hace que exista

un excelente procedimiento al realizar trabajos de inspección y

mantenimiento en un taladro de perforación, de esta manera se garantiza a

los operadores del equipo Top Drive unas buenas prácticas técnicas y un

alto rendimiento del equipo, para evitar paras en la producción mientras los

equipos estén operando.

2.10.1 API RP 7L REQUERIMIENTOS PARA INSPECCIONES,

MANTENIMIENTO, Y REMANUFACTURACIÓN DEL EQUIPO DE

PERFORACIÓN

2.10.1.1 Alcance

El objetivo de esta norma es proporcionar a los propietarios y usuarios de los

equipos de perforación las directrices de los procedimientos que pueden ser

utilizados para mantener la capacidad de servicio del equipo para la

inspección, mantenimiento, reparación y remanufactura.

El propietario o usuario, junto con el fabricante deben desarrollar y actualizar

la inspección, mantenimiento, reparación y remanufactura así también los

procedimientos consistentes con equipos de aplicación, carga, entorno

laboral, el uso y otras condiciones operativas. Estos factores pueden

cambiar de vez en cuando, como resultado de las nuevas tecnologías,

historia del equipo, mejoras de productos, nuevas técnicas de mantenimiento

y el cambio en las condiciones de servicio.

65

El propietario del equipo o usuario deben mantener un sistema de registro

que contiene la información pertinente relativa al equipo. Los registros

pueden incluir los siguientes parámetros:

Información proporcionada por el fabricante

Registros de inspección

Registros de mantenimiento

Registros de reparación

Registros de remanufactura.

Inspección y mantenimiento están estrechamente vinculados, pueden tener

origen en uno de los siguientes criterios:

Intervalos de tiempo específico

Límites de desgaste medibles

Acumulación ciclo de carga

Equipos inactivos

Medio ambiente

Experiencia (Historia)

Requisitos regulares

66

2.10.2 API RP 8B PRÁCTICA RECOMENDADA PARA PROCEDIMIENTOS

DE INSPECCIÓN, MANTENIMIENTO, REPARACIÓN Y

REMANUFACTURA DE EQUIPOS DE LEVANTAMIENTO.

2.10.2.1 Alcance

Esta Norma proporciona directrices y establece los requisitos para la

inspección, mantenimiento, reparación y remanufactura de componentes del

sistema de levantamiento utilizado en las operaciones de perforación y

producción, a fin de mantener la capacidad de funcionamiento de este

equipo.(American Petroleum Institute, 1999)

Esta práctica recomendada cubre los siguientes equipos de levantamiento

de sartas de perforación y producción:

Bloque corona, poleas y rodamientos

Bloque viajero y gancho

Bloque para enganchar adaptadores

Conectores y adaptadores

Ganchos de perforación

Ganchos de tubería de producción y sarta de varillas

Unión o enlace del elevador

Elevadores de tubing, casing, drill pipe y drill collar

Elevadores de la sarta de varillas

67

Adaptadores de rescate del Rotary swivel

Rotary swivel

Power swivel

Power sub

Arañas cuando son capaces de ser usadas como elevadores

Anclas de wireline

Compensadores de movimiento de la sarta de perforación

Kelly spinners cuando es capaz de ser utilizado como equipo de

levantamiento

Componente elevador de la running tool cuando es capaz de ser utilizado

como equipo de levantamiento.

Componente elevador de la cabeza del pozo cuando es capaz de ser

utilizado como equipo de levantamiento.

Abrazaderas de seguridad cuando es capaz de ser utilizado como equipo

de levantamiento.

68

2.10.3 API SPEC 8C ESPECIFICACIÓN PARA EQUIPOS DE

LEVANTAMIENTO DE PERFORACIÓN Y PRODUCCIÓN.

2.10.3.1 Alcance

El propósito de esta norma es proporcionar normas para el diseño,

fabricación y pruebas de equipos de levantamiento adecuado para su uso en

las operaciones de perforación y producción, esta norma cubre a los equipos

que también cubre la norma API RP 8B.

Esta norma establece los requisitos para dos niveles de especificación del

producto. Estas dos designaciones PSL definen diferentes niveles de

requisitos técnicos. PSL 1 incluye prácticas en curso de ejecución por un

amplio espectro de la industria manufacturera. PSL 2 incluye todos los

requisitos de PSL 1, además de las prácticas adicionales en curso de

ejecución por un amplio espectro de usuarios.

2.10.3.2 Diseño

Se aplicaran las siguientes condiciones de diseño:

La carga de diseño y la carga de la seguridad de trabajo será definida

acorde a la norma OHSAS 18001. El operador del equipo será

responsable de la determinación de la carga de trabajo segura para

cualquier operación de levantamiento.

El diseño mínimo y la temperatura de funcionamiento es de -4 °F (-20

°C), a no ser cambiando por un requisito suplementario.

69

2.10.4 API SPEC Q1 ESPECIFICACIÓN DE LOS REQUISITOS DE

MANUFACTURA DEL SISTEMA DE GESTIÓN DE CALIDAD EN

ORGANIZACIONES PARA LA INDUSTRIA DEL PETRÓLEO Y GAS

NATURAL.

2.10.4.1 Alcance

Un equipo API de licencia se emite solo después de presentar un manual de

calidad, ser aprobado y mediante una auditoria se haya confirmado que

cumple a los requisitos de la norma API SPEC Q1, esta norma es

consistente con la norma ISO 9000.

(American Petroleum Institute, 2004)

También esta norma establece los requisitos del sistema de gestión de

calidad mínima paras las organizaciones que fabrican productos o proveen

los procesos relacionados con la fabricación bajo una especificación del

producto para el uso en la industria del petróleo y gas natural.

2.10.4.2 Sistema de Gestión de Calidad

La organización debe establecer, documentar, implementar y mantener en

todo momento un sistema de gestión de calidad para todos los productos y

el servicio prestados para su uso en la industria del petróleo y gas natural.

La organización debe medir la eficacia y mejorar el sistema de gestión de

calidad de acuerdo con los requisitos de esta especificación.

2.10.4.3 Determinación de los Requisitos

La organización debe determinar:

Requisitos especificados por el cliente

Requisitos legales y otros aplicables

70

Los requisitos no establecidos por el cliente pero que se consideren

necesarios por la organización para la prestación del producto.

2.10.5 API SPEC 16A ESPECIFICACIÓN DETALLADA DE LOS EQUIPOS

DE PERFORACIÓN.

2.10.5.1 ALCANCE

Esta norma específica los requisitos para el rendimiento, diseño, materiales,

pruebas e inspección, soldadura, marcado, la manipulación, el

almacenamiento y el transporte de los equipos para la obtención de detalles

utilizados en la extracción de petróleo y gas. También define las condiciones

de servicio en términos de fluidos a presión, temperatura y de pozos para el

que se diseñó el equipo.

Esta norma es aplicable y establece los requisitos para los siguientes

equipos:

Preventores de reventones

Bloques Ram, empacadores y tope de sellos

Preventores de reventones del anular

Unidades packers del anulares

Conectores hidráulicos

Carretes de perforación

Adaptadores

71

Conexiones sueltas

Abrazaderas

2.10.6 OBLIGACIONES DE LAS EMPRESAS QUE REALIZAN

PROCESOS DE EXPLORACION Y EXPLOTACION DE

HIDROCARBUROS SEGÚN LA LEY DE HIDROCARBUROS

DECRETO 2967

Artículo 31 literal E, F, Q. PETROECUADOR y los contratistas o asociados,

en exploración y explotación de hidrocarburos, en refinación, en transporte y

en comercialización, están obligados, en cuanto les corresponda, a lo

siguiente:

a. Adicionalmente el contratista de prestación de servicios para exploración y

explotación de hidrocarburos, realizará un programa de capacitación técnica

y administrativa, en todos los niveles, de acuerdo al Reglamento de la Ley

de Hidrocarburos, a fin de que en el lapso de los primeros cinco años del

período de explotación, la ejecución de las operaciones sea realizada

íntegramente por trabajadores y empleados administrativos ecuatorianos y

por mínimo de noventa por ciento de personal técnico nacional. El diez por

ciento de personal técnico extranjero fomentará la transferencia de

tecnología al personal nacional.

e. Emplear maquinaria moderna y eficiente, y aplicar los métodos más

apropiados para obtener la más alta productividad en las actividades

industriales y en la explotación de los yacimientos observando en todo caso

la política de conservación de reservas fijada por el Estado;

f. Sujetarse a las normas de calidad y a las especificaciones de los

productos, señaladas por la Agencia de Regulación y Control

Hidrocarburífero;

72

q. Proporcionar facilidades de alojamiento, alimentación y transporte, en los

campamentos de trabajo, a los inspectores y demás funcionarios del Estado;

2.10.7 DECRETO EJECUTIVO 2393, REGLAMENTO DE SEGURIDAD Y

SALUD DE LOS TRABAJADORES Y MEJORAMIENTO DEL

MEDIO AMBIENTE DE TRABAJO.

2.10.7.1 Art. 92. MANTENIMIENTO.

1. El mantenimiento de máquinas deberá ser de tipo preventivo y

programado.

2. Las máquinas, sus resguardos y dispositivos de seguridad serán

revisados, engrasados y sometidos a todas las operaciones de

mantenimiento establecidas por el fabricante, o que aconseje el buen

funcionamiento de las mismas.

3. Las operaciones de engrase y limpieza se realizarán siempre con las

máquinas paradas, preferiblemente con un sistema de bloqueo, siempre

desconectadas de la fuerza motriz y con un cartel bien visible indicando

la situación de la máquina y prohibiendo la puesta en marcha.

4. En aquellos casos en que técnicamente las operaciones descritas no

pudieren efectuarse con la maquinaria parada, serán realizadas con

personal especializado y bajo dirección técnica competente.

5. La eliminación de los residuos de las máquinas se efectuará con la

frecuencia necesaria para asegurar un perfecto orden y limpieza del

puesto de trabajo.

73

2.10.7.2 Art. 100. CARGA MÁXIMA.

1. La carga máxima en kilogramos de cada aparato de izar se marcará en el

mismo en forma destacada, fácilmente legible e indeleble.

2. Se prohíbe cargar estos aparatos con pesos superiores a la carga

máxima, excepto en las pruebas de resistencia. Estas pruebas se harán

siempre con las máximas garantías de seguridad y bajo dirección del

técnico competente.

2.10.7.3 Art. 101. MANIPULACIÓN DE LAS CARGAS.

1. La elevación y descenso de las cargas se harán lentamente, evitando

toda arrancada o parada brusca y efectuándose siempre que sea posible,

en sentido vertical para evitar el balanceo.

2. (Reformado por el Art. 48 del D.E. 4217, R.O. 997, 10-VIII-88) Cuando

sea necesario arrastrar las cargas en sentido oblicuo se tomarán las

máximas garantías de seguridad.

3. Los operadores de los aparatos de izar evitarán siempre transportar las

cargas por encima de lugares donde estén los trabajadores o donde la

eventual caída de la carga puedan provocar accidentes que afecten a los

trabajadores. Las personas encargadas del manejo de los aparatos

elevadores y de efectuar la dirección y señalamiento de las maniobras u

operaciones serán convenientemente instruidas y deberán conocer el

cuadro de señales para el mando de artefactos de elevación y transporte

de pesos recomendados para operaciones ordinarias en fábricas y

talleres.

4. Cuando sea necesario mover cargas peligrosas como metal fundido u

objetos sostenidos por electroimanes, sobre puestos de trabajo, se

74

avisará con antelación suficiente para permitir que los trabajadores se

sitúen en lugares seguros, sin que pueda efectuarse la operación hasta

tener la evidencia de que el personal quede a cubierto del riesgo.

5. No se dejarán los aparatos de izar con cargas suspendidas.

6. Cuando los aparatos funcionen sin carga, el maquinista elevará el

gancho lo suficiente para que pase libremente sobre personas y objetos.

7. Se prohíbe viajar sobre cargas, ganchos o eslingas vacías.

8. Cuando no queden dentro del campo visual del maquinista todas las

zonas por las que debe pasar la carga, se empleará uno o varios

trabajadores para dirigir la maniobra.

9. Se prohíbe la permanencia y paso innecesario de cualquier trabajador en

la vertical de las cargas.

10. Se prohíbe el descenso de la carga en forma de caída libre, siendo éste

controlado por motor, freno o ambos.

11. Los operadores de los aparatos de izar y los trabajadores que con estos

aparatos se relacionan, utilizarán los medios de protección personal

adecuados a los riesgos a los que estén expuestos. Explícitamente se

prohíbe enrollarse la cuerda guía al cuerpo.

12. Se prohíbe pasar por encima de cables y cuerdas en servicio, durante las

operaciones de manipulación y transporte.

75

2.10.7.4 Art. 102. REVISIÓN Y MANTENIMIENTO.

1. Todo aparato de izar después de su instalación, será detenidamente

revisado y ensayado por personal especializado antes de utilizarlo. Se

harán controles periódicos del aparato y los controles deben ser

documentados con un registro.

2. Los elementos de los aparatos elevadores sometidos a esfuerzo, incluso

las guías serán:

1. Revisados por el operador al iniciar cada turno de trabajo, detectando

si hay partes sueltas o defectuosas.

2. Inspeccionados minuciosamente los cables, cadenas, cuerdas,

ganchos, eslingas, poleas, frenos, controles eléctricos y sistemas de

mando, por lo menos cada tres meses.

3. Ensayados después de cualquier alteración o reparación importante.

4. Inspeccionados y probados completamente en sus partes principales

y accesorios, por lo menos una vez al año por personal técnicamente

competente.

2.10.7.5 Art. 103. FRENOS.

1. Los aparatos de izar, estarán equipados con dispositivos para el frenado

efectivo de un peso equivalente a una vez y media a la carga máxima. En

caso de interrupción de la energía del freno, éste deberá actuar

automáticamente.

76

2. Los aparatos de izar accionados por electricidad, estarán provistos con

dispositivos limitadores que automáticamente corten la energía, al

sobrepasar la altura o desplazamiento máximo permisible.

3. Las grúas automotores estarán dotadas de frenos, fuerza motriz y en las

ruedas del carro de frenos de mano.

2.10.7.6 Art. 113. GRÚAS. NORMAS GENERALES.

1. Las grúas serán utilizadas de acuerdo con las disposiciones generales

referentes a aparatos de izar y las específicas señaladas por el

fabricante. Dispondrán de una cabina para la protección de los

operadores, quedando expresamente prohibido retirarla.

2. Todos los engranajes y demás dispositivos mecánicos de transmisión de

fuerza serán cubiertos con las protecciones adecuadas.

3. Sólo se permitirá permanecer en las cabinas o en los camiones de grúas,

a las personas debidamente autorizadas.

4. Cuando las grúas estén equipadas con electroimanes de suspensión, se

observarán las siguientes precauciones:

1. Los circuitos eléctricos de los electroimanes se conservarán en

buenas condiciones, comprobando regularmente el aislamiento

eléctrico.

2. Los electroimanes no se dejarán suspendidos temporalmente cuando

no se empleen, y se desconectarán cuando las grúas vayan a usarse

en otras operaciones.

77

3. Se prohíbe el paso o permanencia de personas bajo los

electroimanes, cuando la grúa esté funcionando, señalizándose

adecuadamente a tal efecto el área del riesgo.

4. Los encargados de los electroimanes utilizarán tenazas de material no

magnético para guiar el electroimán, y en ningún momento se

colocarán debajo de las cargas.

5. Todas las grúas estarán provistas de limitadores de altura de izado y

carga máxima.

6. Queda prohibido izar cargas con tiro oblicuo.

7. Queda prohibido pretender arrancar por medio de grúas objetos

semienterrados o aprisionados.

8. Para abandonar el puesto de mando, aun momentáneamente, el

operador debe dejar los mandos en punto muerto, colocando el freno

de traslación, detenidos los cerrojos de bloqueo o en su caso sujeto al

aparato a su tope.

9. Antes de poner en marcha la máquina, es obligatorio verificar que los

mandos estén en punto muerto y que no se encuentre ninguna

persona u obstáculo en el camino de la rodadura.

10. Las grúas móviles se instalarán preferentemente en lugares planos.

2.10.7.7 Art. 114. CABINAS DE GRÚA.

1. Las cabinas que no estén al nivel del suelo se construirán con materiales

incombustibles.

78

2. Las cabinas se instalarán de modo que el maquinista tenga durante toda

la operación el mayor campo de visibilidad posible. Las situadas a la

intemperie serán cerradas y provistas de ventanas en todos sus lados.

4. Las puertas de las cabinas se abrirán sobre plataformas o descansos, y

si ello no fuera posible se colocarán dispositivos de seguridad, tales

como pasamanos o agarraderas.

3. Las cabinas estarán provistas de un extinguidor adecuado.

5. Las ventanas estarán construidas de forma que permitan la limpieza de

los cristales desde el interior, sin peligro para el personal.

4. Los cristales de las cabinas serán de vidrio de seguridad.

6. Todo riesgo de caída del operador por las ventanas se evitará mediante

defensas eficaces.

5. Las cabinas dispondrán de ventilación adecuada y, en caso de estar

sometidas a temperaturas extremas, se acondicionarán térmicamente.

7. En ambientes con una excesiva concentración de humos, gases o

polvos, las cabinas se acondicionarán convenientemente; igual condición

para ambientes ruidosos, utilizándose el doble vidrio en caso necesario.

6. Las cabinas de grúas automotores estarán provistas de una puerta a

cada lado y los picaportes abrirán con giro de ambos sentidos.

79

2.10.7.8 Art. 175. DISPOSICIONES GENERALES PROTECCION

PERSONAL

1. La utilización de los medios de protección personal tendrá carácter

obligatorio en los siguientes casos:

1. Cuando no sea viable o posible el empleo de medios de protección

colectiva.

2. Simultáneamente con éstos cuando no garanticen una total protección

frente a los riesgos profesionales.

2. La protección personal no exime en ningún caso de la obligación de

emplear medios preventivos de carácter colectivo.

3. Sin perjuicio de su eficacia los medios de protección personal permitirán,

en lo posible, la realización del trabajo sin molestias innecesarias para

quien lo ejecute y sin disminución de su rendimiento, no entrañando en sí

mismos otros riesgos.

4. El empleador estará obligado a:

1. Suministrar a sus trabajadores los medios de uso obligatorios para

protegerles de los riesgos profesionales inherentes al trabajo que

desempeñan.

2. Proporcionar a sus trabajadores los accesorios necesarios para la

correcta conservación de los medios de protección personal, o

disponer de un servicio encargado de la mencionada conservación.

80

3. Renovar oportunamente los medios de protección personal, o sus

componentes, de acuerdo con sus respectivas características y

necesidades.

4. Instruir a sus trabajadores sobre el correcto uso y conservación de los

medios de protección personal, sometiéndose al entrenamiento

preciso y dándole a conocer sus aplicaciones y limitaciones.

5. Determinar los lugares y puestos de trabajo en los que sea obligatorio

el uso de algún medio de protección personal.

5. El trabajador está obligado a:

1. Utilizar en su trabajo los medios de protección personal, conforme a

las instrucciones dictadas por la empresa.

2. Hacer uso correcto de los mismos, no introduciendo en ellos ningún

tipo de reforma o modificación.

3. Atender a una perfecta conservación de sus medios de protección

personal, prohibiéndose su empleo fuera de las horas de trabajo.

4. Comunicar a su inmediato superior o al Comité de Seguridad o al

Departamento de Seguridad e Higiene, si lo hubiere, las deficiencias

que observe en el estado o funcionamiento de los medios de

protección, la carencia de los mismos o las sugerencias para su

mejoramiento funcional.

6. En el caso de riesgos concurrentes a prevenir con un mismo medio de

protección personal, éste cubrirá los requisitos de defensa adecuados

frente a los mismos.

81

7. Los medios de protección personal a utilizar deberán seleccionarse de

entre los normalizados u homologados por el INEN y en su defecto se

exigirá que cumplan todos los requisitos del presente título.

2.10.8 CREACIÓN DE LA ENTIDAD QUE REGULA Y CONTROLA EL

SECTOR HIDROCARBURÍFERO

Artículo 11. Créase la Agencia de Regulación y Control Hidrocarburífero,

ARCH, como organismo técnico-administrativo, encargado de regular,

controlar y fiscalizar las actividades técnicas y operacionales en las

diferentes fases de la Industria Hidrocarburífera, que realicen las empresas

públicas o privadas, nacionales, extranjeras, empresas mixtas, consorcios,

asociaciones u otras formas contractuales y demás personas naturales o

jurídicas, nacionales o extranjeras que ejecuten actividades

Hidrocarburíferas en el Ecuador.

La Agencia de Regulación y Control Hidrocarburífero será una institución de

derecho público, adscrita al Ministerio Sectorial con personalidad jurídica,

autonomía administrativa, técnica, económica, financiera y patrimonio propio.

La Agencia de Regulación y Control Hidrocarburífero tendrá un Directorio

que se conformará y funcionará según lo dispuesto en el Reglamento.

El representante legal de la Agencia de Regulación y Control

Hidrocarburífero será el Director designado por el Directorio.

2.10.8.1 Estatuto orgánico de gestión organizacional de la ARCH.

Artículo 5. Transversalizar la gestión de riesgos de las operaciones y de las

actividades hidrocarburíferas mediante la prevención en el control y

fiscalización, de tal manera que en la ocurrencia de eventos adversos se

disminuya el impacto social y minimice las pérdidas en la infraestructura.

82

2.10.8.2 Atribuciones de la Agencia de Regulación y Control

Hidrocarburífero.

Son atribuciones de la Agencia de Regulación y Control Hidrocarburífero, las

siguientes:

a. Regular, controlar y fiscalizar las operaciones de exploración,

explotación, industrialización, refinación, transporte, y comercialización

de hidrocarburos;

b. Controlar la correcta aplicación de la presente Ley, sus reglamentos y

demás normativa aplicable en materia Hidrocarburífera;

c. Ejercer el control técnico de las actividades hidrocarburíferas;

d. Auditar las actividades hidrocarburíferas, por sí misma o a través de

empresas especializadas;

e. Aplicar multas y sanciones por las infracciones en cualquier fase de la

industria Hidrocarburífera, por los incumplimientos a los contratos y las

infracciones a la presente Ley y a sus reglamentos;

f. Conocer y resolver sobre las apelaciones y otros recursos que se

interpongan respecto de las resoluciones de sus unidades

desconcentradas;

g. Intervenir, directamente o designando interventores, en las operaciones

hidrocarburíferas de las empresas públicas, mixtas y privadas para

preservar los intereses del Estado;

h. Fijar y recaudar los valores correspondientes a las tasas por los servicios

de administración y control;

83

i. Ejercer la jurisdicción coactiva en todos los casos de su competencia:

j. Solicitar al Ministerio Sectorial, mediante informe motivado, la caducidad

de los contratos de exploración y explotación de hidrocarburos, o la

revocatoria de autorizaciones o licencias emitidas por el Ministerio

Sectorial en las demás actividades Hidrocarburíferas; y,

k. Las demás que le correspondan conforme a esta Ley y los reglamentos

que se expidan para el efecto.

84

CAPÍTULO III

3. METODOLOGÍA

3.1 DETECCION DE DAÑOS EN LAS PARTES QUE

CONSTITUYEN EL EQUIPO TOP DRIVE MEDIANTE EL

ANÁLISIS CAUSA RAÍZ

Se procederá a clasificar los daños comunes que se presenta en el equipo

Top Drive tomando como sustento el análisis causa raíz.

3.1.1 DAÑOS MÁS COMUNES OCURRIDOS EN LOS ENGRANAJES DE

LA TRANSMISIÓN GIRATORIA DEL TOP DRIVE

Tabla 2. Daños comunes en los engranajes de la transmisión giratoria del Top Drive

Daño Descripción Imagen

Picadura

El picado de un diente es una forma compleja de daño causada por la acción de rodadura y deslizamiento durante el engrane de los dientes. El picado de un diente ocurre por la deformación y tensión repetida en la superficie de los dientes, causando grietas de fatiga.

Desgaste por sobrecarga

El desgaste destructivo ocurre a bajas velocidades y altas cargas. En estas condiciones, la carga rompe la película lubricante pero la temperatura no es suficientemente alta para provocar la soldadura de los metales en contacto y causar el gripado.

85

Continuación Tabla 3. Daños comunes en los engranajes de la transmisión giratoria del Top Drive

Desgaste por

corrosividad

Es un desgaste por la presencia de un gran número de muy pequeños orificios distribuidos sobre toda la superficie de trabajo del diente. Causado por los productos ácidos generados en la oxidación del aceite o por su contaminación con agua (humedad).

Desgaste por

abrasividad

Esta falla es propia de las transmisiones no lubricadas, y se caracteriza por la disminución del espesor del diente en la zona de la cabeza y del pie, que es donde mayor velocidad de deslizamiento existe.

Deformación plástica por sobrecarga

Esta falla se produce en transmisiones altamente cargadas, y se caracteriza por la fluencia del material hacia los extremos o centro del diente en dependencia de si la rueda es conducida o conductora

Fractura por impacto

La fractura estática se presenta cuando los dientes se rompen después de solo unos ciclos a muy altas cargas. El diente que sufre fractura por impacto se caracteriza a menudo por la presencia de una ondulación en el área donde fue comprimido. Esto se debe a una deformación plástica severa.

86

Continuación Tabla 4. Daños comunes en los engranajes de la transmisión giratoria del Top Drive

Fractura por fatiga

Este daño se causa por sobrecarga repetida sobre un diente. El diente es similar a una viga voladiza que es soportada por uno de sus extremos. La carga actúa hacia la punta del diente y el máximo esfuerzo ocurre en la raíz. Sobrecargas repetidas inician las grietas en la raíz que se extienden en uno o más dientes.

Figura 46. Diagrama causa raíz de los daños en engranajes

Daño en engranajes

Daños superficiales

Desgaste

Corrosivo

Abrasivo

Sobrecarga

Deformación plástica por sobrecarga

Picado

Daños en dientes

Fractura

Por impacto

Por desgaste

Otras

87

3.1.2 DAÑOS MÁS COMUNES OCURRIDOS EN LOS FRENOS DE

DISCO Y SU POSIBLE SOLUCIÓN.

Tabla 5. Daños comunes en los frenos de disco y su posible solución

Disco

Descripción Daño Solución

Existen diferentes tipos de discos de freno. Algunos son de acero macizo mientras que otros están rayados en la superficie o tienen agujeros que los atraviesan. Estos últimos, denominados discos ventilados, ayudan a disipar el calor.

Cristalización: El disco se cristaliza debido a que al frenar, el material de fricción del disco con las pastillas genera una mayor temperatura provocando que el disco se “queme”, quedando de un color azulado. Ondulación: Sobrecalentamiento de la superficie de frenado que provoca la deformación en el disco genera disminución de la potencia de frenado. Rayado: Se produce cuando las pastillas de freno no están bien instaladas o son de material más duro que el material proveniente de los discos. Al frenar ocurre un rayado que hace que el disco, en la superficie de fricción, se deforme. Espesor: El espesor en

Cristalización: La única solución es reemplazar el disco de freno por uno nuevo. Ondulación: Reparar o cambiar según sea necesario. Rayado: La solución para este problema es el rectificado de las caras de ambos discos. Espesor: Reparar o cambiar según sea necesario.

88

Continuación Tabla 6. Daños comunes en los frenos de disco y su posible solución

discos y tambores es importante, ya que entre más delgado se encuentre cualquiera de los dos componentes, habrá más calentamiento de la superficie de fricción causando desvanecimiento en la pastilla

Mordazas


La mordaza es el soporte de las pastillas y los pistones de freno. Hay dos tipos de mordazas: flotantes o fijas. Las fijas no se mueven, en relación al disco de freno, y utilizan uno o más pares de pistones. Un pistón a uno de los lados empuja la pastilla hasta que esta hace contacto con la superficie del disco, haciendo que la mordaza y con ella la pastilla de freno interior se desplace. De este modo la presión es aplicada a

Suciedad o corrosión: La pastilla de freno de la mordaza hará fricción con el disco aun cuando el freno no esté siendo utilizado, ocasionando un desgaste acelerado de la pastilla, perdiendo de la capacidad de frenado debido al recalentamiento

Suciedad o corrosión: Aplicar inspección (END) ensayo no destructivo y cambiar la pieza si es necesario.

89

Continuación Tabla 7. Daños comunes en los frenos de disco y su posible solución

ambos lados del disco y se logra la acción de frenado.

Pastillas de freno


Las pastillas están diseñadas para producir una alta fricción con el disco. El material del que estén compuestas determinara la duración, potencia de frenado y su comportamiento en condiciones adversas.

Ruido de frenos al frenar: Pastillas totalmente gastadas. Vibraciones al frenar: Pastillas engrasadas.

Ruido de frenos al frenar: Cambiar pastillas. Vibraciones al frenar: Limpiar o cambiar pastillas

Figura 47. Diagrama causa raíz de los daños en frenos de disco

Daño en frenos de

disco

Daño en discos

Ondulación

Rayado

Cristalización

Espesor

Daño en pastillas

Ruido

Vibrado anormal

Daño en mordazas

Corrosión

90

3.1.3 DAÑOS MÁS COMUNES OCURRIDOS EN LAS MANGUERAS

HIDRÁULICAS DEL TOP DRIVE

Tabla 8. Daños comunes en las mangueras hidráulicas del Top Drive

Daño Imagen Descripción o causa

Rotura

Son las destrucciones paulatinas o rápidas por un efecto normal o extraño de trabajo, estos daños son fácilmente identificados en inspección visual o con palpado directo de la manguera.

Interacción con cuerpos filosos

Roturas por demasiado estrangulamiento.

Debilitamiento en las capas por extra esfuerzo a angulamiento.

Estallado

Sobre presiones

Deshilamientos y levantamientos de

capaz

Uniones defectuosas

Daño en el entubado con manifestación

exterior

Incompatibilidad con los fluidos

Agrietamientos

Fricción

Ataques químicos en capaz exteriores de la manguera

Defectos de fabricación

NO Causa indefinida

Desgaste natural NO

Desgaste normal que ocurre con el tiempo y bajo adecuados procesos de trabajo

Fuente. (Parker, 2010)

91

Figura 48. Diagrama causa raíz de los daños en las mangueras hidráulicas

del Top Drive

Daño en mangueras hidráulicas

Daño en cuerpo de manguera

Deshilamiento

Agrietamiento

Estallido

Rotura

Desgaste normal

Daño union de martillo

Corrosión en superficie metálica

Súper expansión por temperatura

Desenroscado por vibrado

excesivo

Mala selección de rosca

Incompatibilidad sello interno -

fluido

92

3.1.4 DAÑOS MÁS COMUNES OCURRIDOS EN LOS BRAZOS DEL

ELEVADOR DEL TOP DRIVE

Al hacer la inspección de daños a los brazos del elevador de tubería,

debemos tener en cuenta que es toda una pieza de metal por lo que es

posible encontrar que el primordial daño latente es el desgaste, que puede

ser definido como el daño superficial sufrido por el material de la pieza

después de determinadas condiciones de trabajo a los que son sometidos.

Este fenómeno se manifiesta por lo general en las superficies de los

materiales, llegando a afectar la sub-superficie. El resultado del desgaste, es

la perdida de material y la subsiguiente disminución de las dimensiones y por

tanto la perdida de tolerancias.

Figura 49. Desgaste en los brazos del elevador del Top Drive


Los mecanismos de daño en los materiales se deben principalmente a

deformación plástica, formación y propagación de grietas, corrosión así

como adelgazamiento en los diámetros de la pieza causados por elongación

producida por el peso propio mas la carga.

93

Figura 50. Diagrama causa raíz de los daños en los brazos del elevador del

Top Drive

3.1.5 DAÑOS MÁS COMUNES OCURRIDOS EN EL MOTOR ELÉCTRICO

DEL TOP DRIVE

Tabla 9. Daños comunes en el motor eléctrico del Top Drive

Problema Imagen Descripción

Corto entre espiras o Bobina en corto-

circuito

Contaminación interna del motor Fallo del esmalte de aislamiento del hilo Fallo del barniz de impregnación Rápidas oscilaciones en la tensión de alimentación.

Daño en los brazos del elevador

Daño por desgaste

Rayado

Corrosión

Agrietamiento

Daño por elongación

Adelgazamiento del diámetro y

perdida de resistencia

94

Continuación Tabla 10. Daños comunes en el motor eléctrico del Top Drive

Corto entre fases

Contaminación interna del motor Degradación del material aislante por resecado, ocasionada por exceso de temperatura

Corto en la conexión

Contaminación interna del motor Fallo del material aislante Sobrecalentamiento de la conexión debido a un mal contacto.

Corto en la salida de la ranura o corto dentro de la ranura

Contaminación interna del motor Degradación del material aislante por resecado, ocasionada por exceso de temperatura Fallo del esmalte de aislamiento del hilo Fallo del barniz de impregnación Fallo del material aislante.

Pico de tensión

Motor accionado por convertidor de frecuencia con algunos parámetros incorrectos (amplitud del pulso de tensión, rise time, dV/dt, distancia entre pulsos, frecuencia de conmutación)

Desequilibrio de tensión

Desequilibrio de tensión y/o de corriente entre las fases Fallo en banco de condensadores Mal contacto en las conexiones, interruptores, contactores, disyuntores, etc.

95

Continuación Tabla 11. Daños comunes en el motor eléctrico del Top Drive

Rotor bloqueado

Excesiva dificultad en el arranque del motor (elevada caída de tensión; inercia y/o par de la carga muy elevado) Oscilaciones de tensión en las tres fases

Sobrecalentamiento

Cables de alimentación muy largos y/o de sección inferior a la necesaria Conexión incorrecta de los cables de alimentación del motor Exceso de carga en la punta de eje (permanente o eventual/periódico) Sobretensión o subtensión en la red de alimentación (permanente o eventual/periódico) Ventilación deficiente (tapa deflectora dañada u obstruida, suciedad sobre la carcasa, temperatura ambiente elevada, etc.)

Fallo de fase: Estrella (Y): quema de

dos fases Triangulo (Δ): quema

de una fase

Mal contacto en el interruptor, contactor o disyuntor Mal contacto en las conexiones Mal contacto en los terminales de una fase del transformador Quema de una fase del transformador de alimentación Quema de un fusible Rotura de un cable de alimentación.

Fuente. (WEG LTD., 2014)

96

Figura 51. Diagrama causa raíz de los daños en el motor eléctrico del Top

Drive

Daño en motores

eléctricos

Operación defectuosa

Desgaste de piezas

Fallas mecánicas

Avería de rodamientos

Espirales en contacto

Rotor bloqueado

Tensiones muy bajas

Temperaturas anormales

Rotor bloqueado

Estator mal conectado

Corto circuito entre fases

Daño en bobinado

Corto entre espiras

Corto en la conexión

Corto dentro o en la salida de la ranura

Pico de tensión

Desequilibrio de tensión

97


HIDRÁULICO DEL TOP DRIVE

Tabla 12. Daños comunes en el motor hidráulico del Top Drive

Daño Descripción

Contaminación por partículas

finas

El desgaste abrasivo causado por partículas finas es la más común de las fallas de bombas. La suciedad y otras materias extrañas circulan a través del sistema causando desgaste en todos los componentes especialmente en las placas de presión, lumbreras del cuerpo y en el área del cojinete del eje en las bombas de engranaje. En la bomba de paletas produce desgaste en las paletas y en sus ranuras permitiendo que el aceite escape. Al mismo tiempo se produce una pérdida de control de las paletas las cuales rebotan causando ralladuras al anillo. La suciedad puede entrar al sistema por sellos desgastados o si se le da servicio en condiciones sucias. Por eso se recomienda siempre limpiar la tapa del tanque, embudos y toda el área de llenado antes de abrir el tanque.

Contaminación por materias

gruesas

La presencia de estas materias resulta comúnmente de fallas de otros componentes, Los daños por estas partículas pueden ocurrir en cualquier momento y repentinamente dependiendo de la cantidad y tamaño de las partículas. Indicativo de estos daños son las ralladuras en la superficie de las placas de presión, ralladuras del eje del cojinete; desgaste en las ranuras en la superficie del cuerpo de la bomba que hace contacto con la punta del diente del engranaje. Sistema hidráulico o de un lavado deficiente después de una falla anterior.

Aireación y cavitación

La Aireación y cavitación son discutidas juntas debido a que actúan en forma muy semejante en el sistema. En ambos casos, el vapor del aceite y las burbujas de aire en el aceite causan daños en las bombas. Este fenómeno se produce al comprimirse y expandirse rápidamente las burbujas de vapor de aire que se mezcla con el aceite. La Aireación se origina por el aire que entra al sistema por conexiones flojas, por una pequeña fuga o por la agitación del aceite en el tanque. La cavitación se origina usualmente por la restricción de la línea de succión de la bomba, creando vacíos en el sistema. La Aireación y cavitación erosiona o pica las placas de presión y la caja de la bomba de engranajes.

98

Continuación Tabla 13. Daños comunes en el motor hidráulico del Top

Drive

Falta de aceite

La falta de aceite puede causar una falla casi instantánea del motor y puede ocurrir por: un bajo nivel de aceite en el tanque, gran succión de aire por la línea, funcionamiento en pendientes muy inclinadas, suciedad o conexiones flojas, viscosidad del aceite, etc. Los componentes de una bomba tomarán el color azul rápidamente por el recalentamiento

Presión excesiva

La sobre presión puede deberse a que la válvula de alivio no cumple su función. Esto produce grandes y repetidas vibraciones de excesiva presión. O puede deberse a una regulación muy alta de la válvula de alivio. Como consecuencia puede ocurrir la rotura del eje o rajadura de la caja en una bomba de engranajes.

Temperatura elevada del aceite

El calor excesivo pondrá negro las placas de presión y engranajes, y endurecerá los anillos o sellos. Si el calor excesivo es de corta duración, una temperatura de más de 300°F es suficiente para producir estos problemas. La temperatura elevada resultará de una válvula pegada o de una válvula de alivio regulada a muy baja presión.

99

Figura 52. Diagrama causa raíz de los daños en el motor hidráulico del Top

Drive

3.1.7 DAÑOS GENERALIZADOS OCURRIDOS EN EL EQUIPO TOP

DRIVE

Se encontrara a continuación los Diagramas de Ishikawa para top Drive de

forma generalizada según las fallas humanas y latentes, así como daños por

fallas físicas.

A continuación se encontrará el diagrama causa raíz para el equipo Top

Drive de forma generalizada según las fallas humanas, fallas lantenes y

daños por fallas físicas.

Daño en motores hidráulicos

Daño por temperatura

Carga escesiva

Fluido caliente por exceso de

presión

Enfriamiento ineficiente

Viscosidad incorrecta

Daño por presión

incorrecta

Presión excesiva

Presión muy baja o nula

Fugas de fluido

No flujo

Desgaste o desajuste de

partes

Daño causante de

ruido excesivo

Desgaste o desajuste de

partes

Rompimiento de alambres

Acoples desalineados

100

Figura 53. Diagrama causa raíz de los daños generales en el equipo Top Drive

Daño en Top Drive

Causas humanas

Manipulación inapropiada

Malas instalaciones

Causas físicas

Daño en rotores

Vibraciones excesivas

Por lubricantes

Ruido excesivo falta lubricante

Selección incorrecta del

lubricante

Lubricante contaminado

Causas latentes

Inexistencia de procesos de

mantenimiento

Falta de capacitación

Falta de supervición y

control

Frecuencia de inspección no

acordes

Procedimientos no adoptados

101

3.2 PROCEDIMIENTOS PARA LA INSPECCIÓN Y

MANTENIMIENTO INTEGRAL DE LAS PARTES

COMPONENTES DEL EQUIPO TOP DRIVE

Figura 54. Inspección y mantenimiento a un equipo Top Drive


3.2.1 PROCESO PARA LA VERIFICACIÓN DE LA INTEGRIDAD

MECÁNICA DEL EQUIPO TOP DRIVE

Solicitar por parte del dueño o usuario del equipo o del Rig, a una

compañía externa calificada, la ejecución de trabajos de inspección y

posterior certificación del buen estado operativo de la estructura metálica

soldada de una torre de perforación.

Definir el alcance y requisitos específicos para la certificación.

Determinar los procedimientos escritos de inspección.

Establecer los documentos aplicables para la inspección, tales como:

102

o Normas técnicas o especificaciones bajo las cuales se regirá la

inspección y certificación de la torre.

o Especificaciones del cliente

o Planos de montaje

o Planos identificando aéreas críticas en la estructura.

o Formatos de informes y reportes de inspección.

Efectuar la inspección a la estructura del Top Drive en todas sus partes

para verificar su integridad mecánica.

Realizar el análisis de los registros de la inspección hecha a la estructura

metálica soldada de la torre de perforación, verificando el cumplimento de

los estándares de calidad y procedimientos aprobados.

Verificar los reportes de elementos defectuosos y las reparaciones

desarrolladas en estos. En reparaciones a juntas soldadas exigir la

presentación de WPSs, PQRs y WPQs de los trabajos efectuados.

Emitir informe final adjuntando documentos que respaldan la resolución

tomada por la entidad certificada

La responsabilidad de la gerencia, supervisor, jefe de grupo y cuadrilla de

perforación, es asegurar y garantizar el buen funcionamiento de todas las

unidades integrantes de los equipos de perforación, a un grado óptimo de

eficiencia sobre la inversión, ya sea esta en infraestructura, maquinaria o de

recursos humanos; así como de planificar las necesidades, medios y

objetivos que se pretenden solucionar.

103

Los costos de mantenimiento, se han convertido en un renglón, de suma

importancia, dentro de los totales de la producción de toda empresa, y es

función de los departamentos de ingeniería de mantenimiento, lograr que

estos minimicen, desarrollando un plan o programas de trabajo incluyendo

actividades básicas como las siguientes:

Inspección periódica de los elementos de un equipo, con el fin de

descubrir condiciones que conduzcan a suspensiones imprevistas de

operación o bien, depreciaciones perjudiciales e innecesarias,

Conservación de las unidades operativas para anular dichas condiciones

y anomalías, para adaptarlas o repararlas cuando se encuentren aún en

una etapa incipiente.

En resumen, puede aplicarse una definición lógica y encerrar en pocos

términos que la "inspección y mantenimiento" es toda actividad dirigida no

solo a prevenir paros o suspensiones, sino que contribuya a mejorar la

producción y la calidad de los procesos.

A continuación se describe los diferentes niveles de criticidad que deben

tomar en cuenta al momento de realizar una inspección y de esta forma

saber que acción debemos realizar y en qué plazo de tiempo.

104

Tabla 14. Prioridad/Criticidad de inspección y tiempo de solución a los

problemas del equipo Top Drive

CRITICIDAD TRATAMIENTO

Observación Recomendación

Crítico: Genera alto riesgo a las personas, medio ambiente u operación.

Prioridad 1: Requiere solución inmediata (emergencia) por incumplimiento contractual, riesgo de daño a personas o incumplimiento legal o de una norma.

Mayor: Incumplimiento a la Norma, requisito contractual o recomendación de fabricante.

Prioridad 2: Requiere solución en un período máximo de 5 días o en el pozo donde se desarrolla el trabajo.

Menor: Acción que no genera riesgo. Prioridad 3: Requiere solución período máximo de 10 días o antes de iniciar el siguiente pozo.

Fuente. (GIAS Group, 2013)

3.2.2 PROGRAMA DE INSPECCIÓN DE RECOMENDACIÓN

3.2.2.1 Inspección mensual

A continuación se detallan los pasos a seguir para la inspección mensual del

equipo Top Drive.

1. Compruebe visualmente la integridad de todos los tensores de guía,

pasadores, bujes esféricos y pernos de conexión de bridas.

2. Compruebe si hay tornillos sueltos y armaduras para el ventilador, la caja

de trasmisión rotaria, cables y mangueras hidráulicas.

3. Compruebe visualmente el bucle de servicio.

4. Compruebe visualmente el conducto del ventilador centrífugo.

105

3.2.2.2 Inspección anual

A continuación se detallan los pasos a seguir para la inspección anual del

equipo Top Drive.

1. Controlar el juego en los rodamientos principales del equipo Top Drive, si

es necesario de acuerdo con las instrucciones de fabricante.

2. Retire el motor de accionamiento y comprobar el estado de las juntas y

cambiarlas si es necesario y asegúrese de que el espacio entre las juntas

está lleno de grasa. Asegúrese también de que hay grasa adecuada en

los rodamientos en este momento.

3.2.2.3 Inspección interna

La siguiente inspección general interna se recomienda cada 1000 días de

trabajo o intervalos que pueden ser especificados por las autoridades

reguladoras, las políticas de los operadores o las políticas del contratista.

1. Desmontar completamente el equipo Top Drive.

2. Inspeccione todos los siguientes componentes de la ruta de carga de

elevación utilizando técnicas de partículas magnéticas:

Eslabones del elevador

Elevador (si aplica)

Soporte de conexión superior

Cubiertas metálicas de la unidad

Equipos componentes del tren superior

Pernos barra superior

106

3. Revise todos los rodamientos, obturaciones, superficies de sellado de

funcionamiento, engranajes y la existencia de ralladuras y daños.

4. Revisar visualmente el equipo Top Drive contra equipos y accesorios

sueltos o faltantes todos los días. Asegurar que todo el alambre de

seguridad no esté dañado.

3.2.3 CRITERIOS DE SEGURIDAD PARA REALIZAR TRABAJOS DE

INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO DEL EQUIPO TOP DRIVE

La identificación y evaluación de los riesgos que pueden ocurrir al realizar

inspecciones o trabajos de mantenimiento preventivo al Top Drive, es una

base importante cuya única finalidad es identificar los riesgos asociados a

las nuevas prácticas, labores en curso y futuras operaciones ligadas a estos

procesos, los cuales podrán afectar a las personas, bienes físicos y medio

ambiente en general, por lo que cumplir con las medidas de control que sean

necesarias se hace tarea imprescindible.

Figura 55. Equipos de protección personal

Fuente. ( INECPRO, 2014)

La revisión de los daños cubrirá en mayor o menor grado los procesos de las

operaciones y tendrá como propósito:

107

Aumentar la seguridad del personal ejecutante del proceso, así como

también se garantice la integridad mecánica del equipo respecto a la

aplicación de los reglamentos y normativas legales vigentes.

Mejorar la operatividad y mantención de los sistemas materia de análisis.

Identificar desviaciones en el diseño propuesto (identificar riesgos,

dificultades de operatividad, interferencias, etc.)

Detectar eventuales vulnerabilidades en los tiempos de ejecución,

consecuencias de daños a personal, bienes o medio ambiente, y

diagrama de procesos en general

3.2.3.1 Procedimientos de seguridad necesarios para realizar labores

de inspección y mantenimiento del equipo Top Drive

Para evitar heridas graves o muerte; leer y entender la advertencia siguiente

antes de realizar los procedimientos de inspección y mantenimiento:

Bloquear la fuente principal de energía antes de realizar los

procedimientos de lubricación, inspección o recambio.

Figura 56. Bloqueo de energía

108

Usar lentes protectores, casco de seguridad, botas de punta de acero,

guantes según la operación a realizar, traje completo con bandas que

reflejan la luz y arnés de seguridad de cuerpo entero con acolladores si

se está trabajando a un mínimo de 2 metros de la superficie para evitar

lesiones oculares y craneales, causadas por fluidos a presión, desplome

de herramientas, así como otros peligros.

Figura 57. Señalización del uso obligatorio de casco y gafas

No intentar ningún ajuste mientras que la maquina esté en movimiento.

Figura 58. Top Drive operando

109

Tomar precauciones al drenar los lubricantes. Pueden ser calientes.

Figura 59. Lubricante drenándose

Nunca tratar de localizar las fugas hidráulicas usando las manos. Las

fugas de aceite a presión de un orificio pueden ser prácticamente

invisibles y podrían penetrar la piel provocando lesiones graves. Siempre

se debe buscar las fugas usando un pedazo de madera o de cartulina y

siempre se debe usar lentes protectores cuando se trabaja con

componentes hidráulicos.

Figura 60. Acción no recomendada al encontrarse con una fuga

Siempre descargas los acumuladores hidroneumáticos antes de reparar

el sistema hidráulico.

Figura 61. Acumuladores descargados

110

No intentar ninguna reparación sin entenderla.

Figura 62. Falta de comprensión y competencia para ejecutar la labor

Leer y entender todas las precauciones y advertencias de seguridad

antes de realizar cualquier procedimiento de mantenimiento.

3.2.4 PROGRAMA GENERALIZADO DE INSPECCIÓN Y

MANTENIMIENTO PARA EL EQUIPO TOP DRIVE

1. Inspección del cuerpo y los accesorios: Todos los días se debe chequear

visualmente el cuerpo principal y los accesorios del equipo Top Drive

para ver si tiene partes perdidas o flojas. Debe asegurarse que todas las

arandelas estén completas.

2. Chequear el freno del motor eléctrico:

a) Sacar la ventana de observación del freno para chequear el desgaste

del disco de freno. Se debe cambiar el disco si hay demasiado

desgaste. Si hay desgaste desigual en los discos, se debe ajustarlo.

111

b) Chequear fugas de las líneas hidráulicas.

3. Chequear el paso de aire del motor eléctrico.

4. Chequear el cuello de ganso:

a) Desarmar los dos pernos del cuello de ganso y retirar el cuello de

ganso para chequear.

b) Chequear el interior del cuello de ganso por espejo.

c) Limpiar el interior del cuello de ganso para chequear la corrosión y

oxidación.

5. Chequear el Wash pipe:

a) Chequear fugas del conjunto del Wash pipe visualmente.

b) Si se encuentra la corrosión o oxidación visualmente, se debe

retirarse para pruebas no destructivos

6. Chequear la camisa superior según el procedimiento:

a) Retirar la caja de Wash pipe

b) Chequear la corrosión y oxidación de la camisa superior causado por

fugas, si se encuentra debe cambiar.

NOTA: Se debe cambiar el sello conjunto con la camisa superior.

7. Chequear el eje principal según los siguientes procesos:

112

a) Retirar el conjunto del Wash pipe

b) Chequear el movimiento axial del eje principal, medir la desviación

con calibrador micrométrico.

c) Si el movimiento axial del eje es más de 0,001 a 0,002 pulgada, se

debe retirar la tapa del rodamiento para ajustar la cantidad de las

arandelas. Cuando el perno de la tapa está apretado, el movimiento

axial debe cumplir con el requerimiento.

8. Chequear la anchura de los engranajes

Nota: Chequear el ancho de los engranajes, también chequear el

adaptador de la bomba.

Siga estos pasos para chequear el ancho de los engranajes:

a) Vaciar el aceite lubricante de engranajes.

b) Retirar el adaptador de la bomba y la ventana de observación para

chequear el ancho de los engranajes.

c) Meter un alambre de plomo entre los engranajes y rotar los

engranajes y medir la brecha de la parte de acoplamiento de los

engranajes con el micrómetro. Si la brecha frontal es más de 0.030

pulgadas, la brecha atrás es más de 0,040 pulgadas, eso significa el

desgaste de engranajes o daños en los rodamientos.

Nota: Chequear el ancho de los engranajes, mientras tanto, chequear la

corrosión, el desgaste o la oxidación de los engranajes.

9. Chequear el nivel de aceite en la caja de engranajes: cuando el motor de

perforación y el sistema hidráulico están parados, chequea el nivel del

113

indicador del adaptador de la bomba de aceite al lado de la caja de

transmisión si está en la mitad.

Nota: Después de la operación del equipo y la subida de la temperatura,

se debe chequear frecuentemente la altura del nivel del aceite. Observar

la superficie del aceite (el aceite es de color marrón oscuro, no es

espuma de color rojo-marrón).

10. Chequear el flujo del aceite lubricante según los pasos siguientes:

a) Retirar el tapón de la tubería de 3 pulgadas, cuando la bomba está en

funcionamiento, cheque el flujo de lubricante de los cuatro inyectores

(dos en el cuadro, dos en la tapa).

b) Revise cada equipo de flujo de aceite del eje compuesto y el flujo de

petróleo a través de los rodamientos

11. Chequear la bomba de aceite lubricante de la caja de cambios, cada 12

meses, revisar la bomba de aceite del conjunto, y el desgaste y daños de

las piezas.

a) Vaciar el aceite del engranaje, retirar las líneas del conjunto de la

bomba de conexión.

b) Sacar los 8 pernos del adaptador de la bomba de aceite, retirar el

conjunto de la bomba.

c) Desarmar los ejes estriados, la bomba y su sobrecubierta.

d) Chequear los componentes de la bomba, si están desgastados o

dañados gravemente, se debe cambiar. Especialmente atención con

114

la clave entre la bomba y el motor, engranajes y el motor y el asiento

de la bomba y el motor.

e) Se instala el conjunto de la bomba de aceite en orden inverso.

Nota: Cuando la bomba de aceite está instalado en la caja, se debe

chequear el O-ring, si se daño debe cambiarse.

f) Armar el conjunto de la bomba de aceite en la caja, se aprietan los

pernos y las tuberías de conexión

12. Chequear la viga de los rieles: Chequear semanalmente los

componentes de la viga de los rieles. Chequear visualmente los pines de

suspensión y los pines de fijación. Si están flojos los pernos, se debe

apretar de nuevo. Si los pines y clavos están dañados se debe cambiar.

13. Revisar el IBOP del control remoto: La ranura interna y el hombro del

IBOP es fácil tener oxidado y deformado. Bajo la presión el diámetro se

puede cambiar. Entonces la inspección periódica es muy importante.

14. Chequear el conector de tuberías: Todos los días se debe chequear

todos los pernos y accesorios para ver si están flojos. Durante la

reparación, uva vez sacar el pasador y el cable de bloqueo, se debe

cambiar inmediatamente. Chequear diariamente si se caen los pernos de

fijación y los clavos. Asegúrese de que no están flojos los clavos debido

al desgaste.

15. La inspección no destructiva: Cada año (o más de 3000 horas de trabajo)

para todos los componentes de carga se debe efectuar inspección no

destructiva (NDE). Nota: La inspección NDE incluye la inspección visual,

pruebas de penetración de tinte, la prueba de partículas magnéticas,

pruebas de ultrasonido, detección de rayos X y otros tipos de ensayos no

destructivos.

115

a) Chequear los hoyos del brazo: Medir la cantidad del desgaste de los

hoyos con el calibrador. Se compara el desgaste con la Figura 72. La

intensidad de los brazos significa la intensidad cuando el brazo está

más débil

b) Chequear el eje principal: inspeccionar periódicamente el desgaste

del cabezal.

c) Inspección de partículas magnéticas

d) Detección ultrasónica

16. Chequear el sistema hidráulico:

a) Chequear semanalmente fugas de conectores, las líneas dañadas

torcidas o rígidas, los accesorios oxidados. Además durante el

examen, se debe apretar todas las conexiones o cambiar las partes

que tienen fugas, también limpiar las partes respectivas.

b) Todos los días chequear el nivel de aceite del tanque y la coladora en

el superior del motor hidráulico al lado izquierda.

17. Chequear el sistema eléctrico: Según el ciclo del funcionamiento se debe

chequear todas las líneas eléctricas, conectores o los accesorios

respectivos. En caso de partes flojas o dañados, se debe cambiar o

apretar. Mientras tanto chequear el sensor del circuito eléctrico.

116

3.2.5 PROGRAMA GENERALIZADO DE INSPECCIÓN PARA EL EQUIPO

TOP DRIVE SEGÚN FRECUENCIA DE TIEMPO.

Tabla 15. Programa generalizado de inspección para el equipo top drive

según frecuencia de tiempo.

Paso Inspección Frecuencia

1 Revisar el nivel de aceite en la caja de engranajes.

Diariamente

2 Revisar el nivel de aceite hidráulico en el depósito.

Diariamente

3 Revisar si hay equipos y accesorios sueltos.

Diariamente

4 Revisar si hay fugas en el conjunto de mangueras

Diariamente

5 Revisar la aspersión y el flujo de aceite de lubricación en la

transmisión rotaria

Semanalmente

6 Revisar las rejillas de ventilación de los motores de perforación.

Semanalmente

7 Revisar los componentes de la vida de guía.

Semanalmente

8 Revisar si hay corrosión en la cubierta superior del swivel

Mensualmente o cuando se revise el

empaque del Washpipe

9 Revisar el diámetro de los ojales de los brazos del elevador.

Mensualmente

10 Revisar los frenos de los motores de perforación

Mensualmente

11 Revisar el movimiento axial del eje principal

Cada 3 meses

12 Revisar las cargas de los acumuladores

Cada 3 meses

13 Revisar el juego de engranajes

Cada 6 meses

14 Revisar las superficies internas Cada 6 meses

117

Continuación Tabla 16. Programa generalizado de inspección para el

equipo top drive según frecuencia de tiempo.

del tubo S contra desgaste

15 Revisar los IBOPs contra daños

Cuando se rompan las conexiones

16 Revisar los componentes que soportan las cargas

Inspección con partículas magnéticas (MPI) cada 3 meses o

1500 horas en las superficies expuestas,

(MPI) cada 5 años sobre las superficies

entera realizar inspección ultrasónica

junto con (MPI)

3.2.6 PROGRAMA DE LUBRICACIÓN DEL EQUIPO TOP DRIVE SEGÚN

FRECUENCIA DE TIEMPO

Tabla 17. Programa de lubricación del top drive según frecuencia de tiempo.

ITEM Trabajo de lubricación Frecuencia Tipo de grasa

1 Lubricar el conjunto del tubo de lavado (1 grasera)

Diariamente Grasa de uso general

2 Lubricar las graseras de los sellos de aceite superiores del cuerpo principal (2 lugares)


3 Lubricar el yugo actuador y los pasadores del IBOP


4 Lubricar los manivelas de activación del IBOP (2 lugares)


5 Lubricar el buje estabilizador


6 Lubricar las graseras del adaptador rotatorio (3 lugares)

Semanalmente Grasa de uso general

7 Lubricar el sello de aceite inferior del cuerpo principal (1 lugar)


118

Continuación Tabla 18. Programa de lubricación del top drive según

frecuencia de tiempo.

8 Lubricar el ensamble de rodillos (24 lugares)


9 Lubricar la compuerta del cilindro del sujetador


10 Lubricar los pasadores del asa (2 lugares)


11 Lubricar los tubos de compensación de torsión en el área del cilindro del sujetador (2 lugares) y la compuerta del cilindro del sujetador (4 lugares)


12 Lubricar el mecanismo de inclinación de eslabones


13 Lubricar el soporte de elevador y la guía de desgaste del buje maestro


14 Lubricar el adaptador de alambre


15 Lubricar los cojinetes de los motores de perforación (4 lugares)

Cada 3 meses Grasa de motor

16 Lubricar los motores de los sopladores (4 lugares)


17 Lubricar el motor de la bomba hidráulica (2 lugares)


18 Cambiar el aceite de la caja de engranajes y realizar un análisis de aceite

Cada 3 meses Aceite de engranajes

19 Cambiar el filtro de aceite de la caja de engranajes

Cada 3 meses

20 Realizar un análisis de aceite del sistema hidráulico

Cada 3 meses cambiar el aceite, cada 12 meses o antes, basado en los resultados del análisis de aceite

Aceite hidráulico

21 Cambiar el filtro del sistema hidráulico

Cada 3 meses o antes si hay indicaciones


119

Tabla 19. Lubricantes recomendados.

Grasa de uso general Aceite de engranajes Grasa de motor Aceite hidráulico

Rango de temperatura ambiente

Más de -20° C

Menos de -20° C

Más de 21° C 7° a 30° C -6° a 16° C Todas las temperaturas

-10° a 85° C -15° a 75° C

Castrol Grasa MP - Alpha LS-320 Alpha-150 Alpha LS-68 - Hyspin AWS-46

Hyspin AWS-32

Chevron Avi-Motive Avi-Motive W Alpha LS-320 NL Gear 150 NL Gear 68 - AW Hyd oil 46

AW Hyd oil 32

Exxon Lidok EP2 Lidok EP1 Alpha LS-320 Spartan EP150 Spartan EP68

- Nuto H46 Nuto H32

Gulf Gulf Crown EP32

Gulf Crown EP31

EP Lube HD320

EP Lube HD150 EP Lube HD68

- Harmony 46AW

Harmony 32AW

Mobil Mobilux EP2 Mobilux EP1 MobilGear 632 MobilGear 629 MobilGear 626

- DTE 25 DTE 24

Shell Alvania EP2 Alvania EP1 Omala 320 Omala 150 Omala 68 Cyprina RA Tellus 46 Tellus 32

Staoil Uniway EP2N

Uniway EP1N

Loadway EP320

Loadway EP150 Staioil - Hydraway HMA 46

Hydraway HMA 32

Texaco Multifak EP2 Multifak EP1 Meropa 320 Meropa 150 Meropa 68 - Aceite Rando HD46

Aceite Rando HD32

Total Multis EP2 Multis EP1 Carter EP 320 Carter EP 150 Carter EP 68

- Azolla ZS 46 Azolla ZS 32

Union Unoba EP2 Unoba EP1 Extra Duty NL6EP

Extra Duty NL4EP

Extra Duty NL2EP

- Unax AW46 Unax AW32

NGL1 2 1 - - - - - -

AGMA - - 6EP 4EP 2EP - 1 -

Grado de viscosidad. ISO

- - 320 150 68 - 46 32


120

3.2.7 PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO

CONTRA DAÑOS EN FRENOS DE DISCO DEL EQUIPO TOP

DRIVE.

Figura 63. Sistema de frenos de disco del equipo Top Drive


Estas revisiones, deberán efectuarse periódicamente de acuerdo con las

indicaciones del fabricante, o tomarlo como base el número de horas

trabajadas, la carga de trabajo y el medio ambiente en el que está instalado

el equipo, verificar además los tiempos de vida útil de los materiales

desgastables, como son pastillas y discos.

3.2.7.1 Programa general de inspección y mantenimiento de frenos de

disco

1. Retirar las cubiertas de los frenos para obtener acceso a los frenos de los

motores de perforación

121

2. Revisar las zapatas de freno contra desgaste y cambiarlas si están

desgastadas más del límite permitido por el fabricante. Si las zapatas de

freno no se están desgastando uniformemente, ajustar las zapatas

usando los tornillos en los calibres de freno.

3. Se debe observar el desgaste de las pastillas para detectar si se requiere

de un mantenimiento preventivo o es necesario reemplazarlas, así como

el disco para detectar grietas, cejas, ralladuras, etc., y si es necesario, el

disco será rectificado o reemplazado. Siempre que se reemplacen las

pastillas es necesario rectificar el disco para proporcionar una superficie

plana, que elimine la vibración y otros defectos que pueda presentar el

disco. En caso de que no se reemplacen las pastillas será necesario

quitar lo cristalizado al disco realizando movimientos circulares con una

lija en la superficie del disco. Nunca se deben reemplazar las balatas de

una sola rueda.

4. Cuando no existe un desgaste uniforme en las pastillas es porque existe

una mala lubricación o por un desgaste excesivo del perno o buje, y por

lo tanto, deberán ser lubricados o reemplazados en caso necesario.

También se puede deber a una pérdida de flexibilidad.

5. La diferencia entre el grosor de cada disco no debe exceder a 30

milésimas de pulgada, ya que un valor mayor provocaría un desequilibrio

en el frenado.

122

3.2.7.2 Observación de las pastillas del freno de disco, revisión de

daños y acción correctiva a tomar.

Tabla 20. Daños observados en las pastillas del freno de disco

Estallido Cristalización Sobrecalentamiento

Estrías Partículas extrañas Borde desgastado

Pastillas con desgaste normal y en buen estado. Realiza un

mantenimiento preventivo al freno de disco.

Las pastillas presentan un desgaste normal y su vida útil ha terminado.

Reemplaza las pastillas y rectifique los discos.

Desgaste disparejo de las pastillas, lo cual es provocado por un mal

deslizamiento de la mordaza. Reemplace las pastillas y realice un

mantenimiento a la mordaza.

Desgaste inclinado de las pastillas lo cual es provocado porque la

mordaza está floja o los pernos, fundas o bujes están gastados.

Reemplaza los pernos y bujes.

Desgaste con ralladuras o surcos en las pastillas, lo cual es provocado

por un disco rayado o mal rectificado. Reemplaza las pastillas y rectifica

el disco.

123

Pastillas despedazadas, lo cual es provocado por una mala calidad de la

misma. Reemplácelas.

3.2.7.3 Observación de los discos del freno de disco, revisión de daños

y acción correctiva a tomar.

Tabla 21. Daños observados en los discos del freno de disco

Corrosión Estrías Puntos desgastados

Agrietamiento Desgaste irregular Deformaciones por calor

Disco ligeramente cristalizado sin ralladuras y no presenta borde o ceja.

Eliminar lo cristalizado del disco usando una lija 320 para metal

realizando movimientos circulares por ambos lados del disco.

Disco rayado o con surcos. Rectifica el disco.

El disco presenta un exceso de ceja o borde. Rectifica el disco y

reemplaza las pastillas.

Verifica que el disco cuente con el espesor suficiente para ser rectificado,

en caso contrario reemplaza el disco

124

Realiza una inspección visual del disco rectificado y asegúrate de que el

disco no presente grietas o fisuras, si esto ocurre reemplázalo

Nota: Consulta la especificación del fabricante o verifica en el cuerpo del

disco la tolerancia máxima del espesor del disco.


CONTRA DAÑOS EN EL SISTEMA DE CONTROL HIDRÁULICO

DEL EQUIPO TOP DRIVE.

Figura 64. Sistema de control hidráulico del equipo Top Drive

Al ser la instalación un sistema cerrado, éste prácticamente no requiere

mantenimiento. No obstante, el aceite que contiene el sistema envejece y se

acidifica con el tiempo. Por eso se recomienda cambiar el aceite del sistema

cada dos años.

Tabla 22. Frecuencias de inspección y mantenimiento del múltiple hidráulico

Frecuencia Labor

Mensualmente Inspección visual

Cada 2 años Cambio de aceite

125

3.2.8.1 Programa general de inspección del sistema de control

hidráulico

1. Controlar el cableado eléctrico.

2. Conectar la tensión eléctrica.

3. Controlar todas las tuberías de aceite, las mangueras y los

acoplamientos o racores por si existe algún escape de aceite.

4. Controlar si están cerradas las dos válvulas de cortocircuito (si las hay)

del bloque hidráulico compacto sin apretar excesivamente.

3.2.8.2 Procedimiento para el cambio de aceite del sistema de mando

hidráulico como medida preventiva

1. Aflojar las boquillas de purga de aire del circuito que se ha de

despresurizar.

2. Recoger en un recipiente el aceite que salga.

3. Una vez que se haya vaciado todo el aceite de la instalación.

4. Acoplar de nuevo las tuberías que se han soltado a los puntos de

conexión en la parte trasera de la caja de mando.

5. Volver a colocar todas las boquillas de desairado.

6. Realizar un recorrido de prueba y accione durante el mismo varias veces

la dirección a izquierda y derecha hasta los topes.

126

7. Presurizar de nuevo el sistema hidráulico

3.2.8.3 Especificaciones de aceite

Éste debe ser un aceite mineral hidráulico con un bajo contenido de zinc y

un índice muy alto de viscosidad, al cual se han incorporado aditivos anti

desgaste, antioxidantes, anticorrosivos y antiespumantes. Este aceite es

muy indicado para condiciones duras y variables.

Utilice en el sistema de mando hidráulico únicamente aceite hidráulico que,

como mínimo, cumpla con las siguientes especificaciones:

Tabla 23. Propiedades fundamentales para un aceite a utilizarse en el

sistema de control hidráulico

Método ASTM Características Valor

D 4052 Densidad a 20 °C 0.86 kg/dm3 D 445 Viscosidad a 40 °C 22.24 mm2/s D 445 Viscosidad a 100 °C 4.91 mm2/s D 2270 Índice de viscosidad 152 D 97 Punto de fluidez -48 °C D 92 Punto de inflamación 184 °C

Fuente. (Kluber Lubrication, 2014)

3.2.8.4 Procedimiento de control de la presión hidráulica por el

circuito.

1. Soltar el tapón protector de cada una de las conexiones de control

2. Acoplar un manómetro a cada una de las conexiones de control según

condiciones de presión descritas por fabricante

3. Realizar un corto recorrido de prueba.

127


CONTRA DAÑOS EN LOS ENGRANAJES DENTADOS DE LA

TRANSMISIÓN ROTARIA DEL EQUIPO TOP DRIVE.

El proceso de rodaje inicial de cualquier caja de engranes, requiere de

ciertas precauciones, ya que es necesario que las superficies de los dientes,

se asienten entre sí, puliéndose mutuamente. Generalmente el fabricante,

indica el método a seguir para poner su equipo en servicio, pero si no fuera

así, deberá seguir las siguientes recomendaciones.

Figura 65. Superficie de la transmisión dentada

Fuente. (Kluber Lubrication, 2010)

3.2.9.1 Acciones iniciales para una optima operación de los engranajes

de la transmisión rotaria del equipo Top Drive

1. Cuando un engranaje entra en servicio por primera vez, debe lubricarse

con un aceite de una viscosidad un poco mayor a la recomendada.

2. El rodaje inicial, deberá ser con carga muy ligera, o sin carga (o sea que

no transmita movimiento o potencia) hasta que aparezca una línea o

franja brillante (línea de contacto), a lo largo de la carga del diente más o

menos 10 horas.

128

3. Cuando el proceso de rodaje haya terminado, se deberá cambiar el

aceite, ya que tendrá pequeñas partículas de metal debido al

asentamiento del engranaje.


engranajes dentados de la transmisión rotaria del equipo Top

Drive.

1. Drenar el aceite de la caja de engranajes.

2. Retirar la cubierta de acceso y el plato adaptador para revisar el juego de

los engranajes primarios y secundarios. `

Figura 66. Retiro de la cubierta de acceso a la caja de engranajes


3. Introducir un pedazo de alambre de soldar entre los engranajes primarios

y secundarios y medir el espesor de las dos áreas planas producidas por

la superficie de los dientes usando un calibrador micrométrico Figura 67.

Si el juego en el engranaje primario es más de 0.030 pulgadas. o si el

juego en el engranaje secundario es más de 0.040 pulgadas, quiere decir

que hay desgaste excesivo del engranaje o una falla de los cojinetes.

129

Figura 67. Revisión del juego de engranajes


4. Revisar los dientes del engranaje contra picaduras o desgaste corrosivo

cuando se revisa el juego del engranaje

5. Con los motores impulsores y el sistema hidráulico apagados, verificar

que el nivel de aceite (identificado por una bola de corcho flotante) se

encuentra en el medio del vidrio de nivel ubicado en el plato adaptador de

la bomba de lubricación montada en el lado de la caja de engranajes

Siempre revisar el nivel de aceite después de operar la unidad cuando el

aceite de transmisión esté caliente. Revisar el nivel de aceite (color

marrón oscuro).

130

Figura 68. Revisión del nivel de aceite en la caja de engranajes


6. Retirar los tapones de tubería de 3 pulgadas del cuerpo principal y revisar

el flujo de aceite de los rociadores (dos en el cuerpo, dos en la cubierta)

mientras que la bomba de lubricación está funcionando.

7. Verificar que el aceite salga de los orificios de drenaje del engranaje

superior en cada juego de engranajes compuesto (indicando que el

orificio superior no esté tapado) y que el aceite fluya por el canal de

descarga desde el cojinete de empuje (indica que el orificio inferior no

esté tapado).

131

Figura 69. Revisión del flujo de aceite en la caja de engranajes


3.2.9.3 Inspección anual de la bomba de aceite lubricante de la caja de

transmisión rotaria.

Cada 12 meses, desensamblar la bomba de lubricación de la caja de

engranajes y revisar los componentes de la bomba contra desgaste y daños

como se detalla a continuación:

1. Drenar el aceite de la caja de engranajes y desconectar las líneas

hidráulicas del ensamble de la bomba.

2. Remover el ensamble de la bomba sacando los ocho tornillos con

alambre de seguridad que sujetan el plato adaptador de la bomba al

cuerpo principal.

3. Desensamblar el adaptador ranurado, la bomba y la Caja.

132

4. Revisar los componentes del ensamble de la bomba, cambiando las

partes desgastadas o dañadas. Prestar atención a la estría entre la

bomba y el motor, los engranajes y los costados de la bomba y del motor.

5. Ensamblar el conjunto de la bomba de lubricación usando la orden

inversa de los pasos de des ensamblaje.


CONTRA DAÑOS EN LOS BRAZOS (ESLABONES) DEL

ELEVADOR DEL EQUIPO TOP DRIVE.

Revisar semanalmente la integridad del limitador de inclinación de eslabones

y el dispositivo de ajuste. Cambiar o apretar los componentes si los

espaciadores o tuercas estén muy sueltos. Si los dos limitadores intermedios

no están ajustados de forma igual, puede ser una indicación de un posible

problema (por ejemplo, si los espaciadores en los dos ensambles de

inclinación de eslabones tienen diferentes espesores). La falta de realizar

esta inspección o de reemplazar los componentes podría resultar en daños

al equipo y lesiones al personal del equipo de perforación.

133

Figura 70. Brazos del elevador en operación


brazos del elevador del equipo Top Drive.

1. Usar calibradores para medir el desgaste en los ojales de los eslabones

del elevador.

2. Para determinar la resistencia de los eslabones desgastados, medir (con

calibradores) el desgaste en los ojales y comparar las mediciones con la

Figura 72 para determinar la capacidad actual. La capacidad del juego de

eslabones es determinada por el eslabón más débil.

134

Figura 71. Forma de medir el desgaste de los eslabones con el calibrador


Figura 72. Verificación y comparación del desgaste en los brazos del

elevador del equipo Top Drive


135


CONTRA DAÑOS EN LOS CILINDROS DE CONTRAPESO DEL

EQUIPO TOP DRIVE

Figura 73. Sistema de contrapeso del Top Drive

3.2.11.1 Procedimiento para desarmar un Cilindro Hidráulico

Para poder hacer una inspección de las partes internas de los cilindros

hidráulicos se hace imprescindible desmontar o desarmar el mismo, con el

fin de llegar a todas sus partes e inspeccionar y revisar los posibles daños

ocurridos, el proceso de desmontaje sigue los siguientes pasos:

1. Abre ambos puertos del cilindro hidráulico y drena el aceite de éste.

2. Sujeta el cilindro por su base en un tornillo de banco.

3. Quita el retenedor en el extremo de la barra del cilindro. Puede ser una

tuerca o una llave ajustable. Probablemente necesitarás una herramienta

especial.

4. Saca todo el ensamblaje de la barra del cilindro.

5. Asegura la barra en un tornillo de cierre suave.

136

6. Desatornilla la tuerca de cierre que sostiene el pistón a la barra.

7. Quita todos los sellos y anillas del pistón y del cilindro. Usa un gancho de

sello para quitar las anillas en O y las de respaldo si es necesario. Quita

también cualquier limpiador de barra o pieza adicional de sellado.

3.2.11.2 Acciones de inspección en cilindros de contrapeso del

equipo Top Drive

1. Revisar fugas internas, los cuales se pueden verificar por reducción en

las velocidades de desplazamiento o por perdidas de potencia.

2. Revisar fugas externas, los cuales se pueden detectar por perdidas de

fluido en diferentes partes del cilindro, los cuales ocasionan pedidas de

velocidad, potencia y consumo de aceite.

Figura 74. Fugas externas de fluido en cilindros hidráulicos


3. Observar la ocurrencia de fisuras en el diámetro exterior de la camisa,

soldaduras y tapas frontal y posterior.

4. Revisar si hay ruidos (rechinar o tabletear) que se puedan presentar y

estos pueden ser generados por desgaste en guías, movimientos

forzados por desgaste en anclajes o des alineamientos en estructuras,

por rotulas o bujes oxidadas en pivotes; por falta de lubricación o por

estar reventadas y por fluidos inadecuados.

137

5. Inspección visual del estado del vástago (rayas, poros, golpes, corrosión

o flexión)

Figura 75. Inspección visual de los cilindros de contrapeso


6. Cuando se decide bajar el cilindro de la máquina, este se debe

desensamblar inspeccionar y reparar en un lugar adecuado donde se

disponga de las herramientas y equipos adecuados (metrología,

maquinados, rectificados, procesos de soldadura e información técnica),

limpieza y aparatos de ensayos y pruebas, para garantizar en forma total

su mantenimiento.

3.2.11.3 Procedimiento de mantenimiento en cilindros de

contrapeso del equipo Top Drive

1. Rectificar las camisas internamente, manteniéndose dentro del rango de

tolerancia de acuerdo a los ajustes dados por los fabricantes. Otras

alternativas si el desgaste se sale del estándar son cromar internamente

para recuperar medida y al mismo tiempo darle una vida útil mayor que la

original y otra alternativa es reemplazar los cilindros, debido a desgastes

demasiado grandes, que se pasen de 0.5 mm en diámetro.

2. Rectificar los vástagos, manteniéndose dentro del rango de tolerancia de

acuerdo a los ajustes dados por los fabricantes. Otras alternativas

implican Remplazar de acuerdo a las fallas presentadas.

138

Figura 76. Rectificación de cilindros hidráulicos


3. De acuerdo a los desgastes generados, del pistón y de las tapas se

podrían recuperar o dependiendo de su estado se podrían fabricar.

4. Los pivotes u horquillas dependiendo de los desgastes generados se

pueden reconstruir o dependiendo de su estado se podrían fabricar.

5. Los sellos se deben cambiar y en lo posible utilizar kits originales, pero si

estos no se consiguen existen diferentes alternativas como son: Sellos de

marcas reconocidas que se pueden ajustar a los alojamientos originales

o también se pueden fabricar con proveedores locales.

Figura 77. Sellos y bandas de los cilindros hidráulicos


139

3.2.12 PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCION Y MANTENIMIENTO

CONTRA DAÑOS EN LAS MANGUERAS ROTARIAS DEL EQUIPO

TOP DRIVE

Figura 78. Mangueras hidráulicas del equipo Top Drive

Inspeccione la cubierta visualmente para detectar señales de abrasión,

protuberancias, grietas o cortes, observe fijamente para detectar qué es lo

que causó los daños. Por ejemplo, ¿Qué es lo que está causando la

abrasión? ¿Se está frotando contra un componente metálico u otra

manguera? Verifique la dureza sintiendo la manguera al tacto. Tenga

cuidado. Es posible que esté caliente, si la manguera está dura, revise para

ver si está cerca de una fuente térmica.

Esté atento a su equipo. Sus ojos, oídos y nariz son las mejores

herramientas de inspección. Confíe en sus sentidos. Si éstos le dicen que

hay algo que no está bien, revíselo para evitar que provoque la ruptura no

deseable de un ensamble de manguera.

Las fugas pueden ocurrir en la manguera, en el acoplamiento y/o en el

extremo roscado. Las siguientes son señales de fugas: Charcos de fluido

140

dentro o alrededor del equipo, bajo nivel de fluido en el depósito, una

manguera grasienta o sucia. Observe para detectar de dónde proviene la

fuga, pero tenga sumo cuidado al hacerlo.

Percibe el olor de aceite quemado. Ésta es una señal de calor excesivo.

Mida la temperatura; inspeccione y verifique con cuidado todos los

ensambles de la manguera

Se puede ver el refuerzo de alambre de la manguera, ésta es una señal

de daños a la manguera. Sustituya el ensamble de la manguera.

La manguera está caliente al tacto si no la puede sujetar durante cinco

segundos, es posible que la temperatura operativa este demasiado

elevada. Mida la temperatura y compárela con las especificaciones de

fabricante

Si cualquier paso de la inspección indica un problema (o incluso un problema

potencial), deberá revisarlo y repararlo inmediatamente.

3.2.12.1 Criterios y pruebas necesarias para el mantenimiento y

correcta preservación de las mangueras rotarias.

Presión de rotura

Es importante saber al realizar prácticas de inspección sobre todo para

encontrar fugas en la manguera, que la mayoría de estas tienen un factor de

diseño de presión de 4:1, lo cual significa que la presión de rotura

(destrucción de la manguera) es como mínimo 4 veces la presión de trabajo

indicada por el fabricante.

141

Prueba de presión

Esta prueba se realiza generalmente de acuerdo con un método definido por

la norma ISO 1402. La prueba se debe efectuar a temperatura ambiente

normal en un banco de pruebas usando agua u otro líquido adecuado. La

manguera se deberá presurizar durante 30 a 60 segundos al doble de su

presión de trabajo. No deberá producirse ninguna fuga ni caída de presión.

Radio de curvado de la manguera

El radio de curvado mínimo de una manguera es el radio mínimo que puede

doblarse la manguera mientras funciona a la presión de trabajo máxima

admisible indicada por el fabricante. Curvar la manguera por debajo del radio

de curvado mínimo puede provocar deformación de la misma y la

correspondiente pérdida de resistencia mecánica, dando lugar a una posible

rotura. Se debe permitir una longitud recta mínima de 1,5 veces el diámetro

exterior de la manguera (D) entre el terminal y el punto donde comience la

curva.

Figura 79. Radio de curvatura al inspeccionar mangueras


142

Frecuencia de inspección de mangueras rotarias del equipo Top Drive

Tabla 24. Frecuencia de inspección de mangueras rotarias del equipo Top

Drive

Mangueras 15 Días Mensual Trimestral

Equipos móviles

X X

Equipos estacionarios

X



CONTRA DAÑOS EN LOS MOTORES ELECTRICOS DE

IMPULSIÓN DEL EQUIPO TOP DRIVE.

Un motor cuando comienza ha sobre trabajar, es decir, que trabaja por

encima de sus valores nominales, va disminuyendo su periodo de vida; esto

nos lleva a concluir que si no se realiza un buen plan de mantenimiento el

motor no durará mucho. Un plan de mantenimiento debe realizarse tomando

en cuentas las fallas que están ocurriendo en los motores.

Figura 80. Motor eléctrico del equipo Top Drive

143

3.2.13.1 Actividad generalizada de inspección y mantenimiento en

los motores eléctricos del equipo Top Drive.

Cuando el motor queda almacenado por un largo periodo antes de la

colocación en operación, queda expuesto a influencias externas, como

fluctuaciones de temperatura, humedad, agentes agresivos, etc. Los

espacios vacíos en el interior del motor, como de los rodamientos, caja

de conexiones y bobinas, quedan expuestos a la humedad del aire, que

se puede condensar y, dependiendo del tipo y del grado de

contaminación del aire, también sustancias agresivas pueden penetrar en

estos espacios vacíos. Todas estas influencias aumentan el riesgo de

daño antes del arranque del motor.

Todos los motores suministrados deben ser probados y estar en

perfectas condiciones de operación.

Las superficies maquinadas son protegidas contra corrosión. El embalaje

deberá ser revisado con forme al plan de inspección para verificar si no

sufrió eventuales daños durante el trabajo.

Cualquier daño en la pintura o en las protecciones contra oxidación de

las partes maquinadas deberá entrar en mantenimiento preventivo.

3.2.13.2 Programa detallado de inspección y mantenimiento en los

motores eléctricos del equipo Top Drive.

Para el óptimo desempeño del motor deben ser verificados los siguientes

ítems:

1. Los tornillos de fijación del motor deberán estar apretados.

144

2. Medir la resistencia de aislamiento de las bobinas, certificándose de que

esta dentro del valor prescripto.

Figura 81. Medición de la resistencia de asilamiento de las bobinas

Fuente. (Interempresas, 2014)

3. Verificar si el motor está limpio y si fueron removidos los embalajes,

instrumentos de medición y dispositivos de alineación del área de trabajo

del motor.

4. Los componentes de conexión del acoplamiento deben estar en perfectas

condiciones de operación, debidamente apretados y engrasados, cuando

sea necesario.

5. El motor debe estar alineado correctamente.

6. Inspeccionar las conexiones de los cables de los accesorios (protectores

térmicos, puesta a tierra, resistencias de calentamiento, etc.).

7. Verificar si todas las conexiones eléctricas están de acuerdo con el

esquema de conexión del motor.

8. El motor debe estar correctamente con puesta a tierra.

145

9. Los conductores conectados a los bornes principales del estator y del

rotor deben estar adecuadamente apretados para imposibilitar un

cortocircuito o que eventualmente se suelten.

Figura 82. Bornes del motor eléctrico


10. Inspeccionar el sistema de refrigeración. En los motores (sopladores

centrífugos), Como son motores con ventilación independiente, se

verificar el sentido de rotación de los ventiladores.

146

Figura 83. Inspección de las rejillas de ventilación del motor eléctrico


11. Las entradas y salidas de aire del motor deben estar sin obstrucciones.

12. Verificar si la tensión y la frecuencia de alimentación están de acuerdo

con los datos de la placa de identificación del motor.

13. Verificar si el motor se encuentra bien asentado, si hay dos motores

revisar si están alineados.

14. Las partes móviles del motor deben ser protegidas para evitar

accidentes, Las tapas de las cajas de conexión deben estar fijadas

correctamente; y todos los tornillos del motor deben estar debidamente

apretados.

147

Figura 84. Inspección de partes móviles del motor eléctrico


3.2.13.3 Programa de inspección periódico del motor eléctrico del

equipo Top Drive.

Tabla 25. Frecuencia de inspección del motor eléctrico del equipo Top Drive

Diariamente

Revisar si no hay ruidos y vibraciones extrañas o fuera de lo normal.

Mensualmente

Revisar si no hay ruidos y vibraciones extrañas o fuera de lo normal.

Inspeccionar el funcionamiento del conjunto de partes internas del motor

Testear el trabajo del motor en búsqueda de irregularidades de su trabajo

Asegurarse que los rodillos no permanezcan en contacto con buje de cortocircuito después de arranque.

Observar el estado de las escobillas, porta escobilla y anillos colectores.

Semestralmente

Limpiar el conjunto, aspirando la suciedad del interior del compartimiento;

Inspeccionar los contactos macho y hembra de cortocircuito por posibles desgastes, marcas de chispas, suciedad o puntos calientes.

Limpiar los contactos con una lija fina y solvente adecuado

Revisar los anillos colectores

Revisar las escobillas y porta escobilla

Medir la resistencia de aislamiento de los anillos colectores y porta escobilla.

Ajustar las conexiones (eléctricas y mecánicas).

Lubricar las partes mecánicas (evitar exceso de grasa).

Anualmente

Ajustar las conexiones (eléctricas y mecánicas)

Inspeccionar y ajustar el actuador electromecánico (limpieza, reajuste, revisión de los rodamientos y partes mecánicas).

Revisar el estado de los rodamientos del rodillo que mueve el buje de cortocircuito, y si necesario, substituirlos.

Revisar el estado de los rodamientos del disco soporte de los pernos de

148

Continuación Tabla 26. Frecuencia de inspección del motor eléctrico del

equipo Top Drive

elevación, si necesario substituirlos.

Revisar el estado del rodamiento que se encuentra en contacto con el disco de elevación.


CONTRA DAÑOS EN LOS MOTORES HIDRAULICOS DE

IMPULSIÓN DEL EQUIPO TOP DRIVE.

Figura 85. Componentes de un motor hidráulico

Fuente. (Halies hydraulic pump INC., 2013)

La verificación del desgaste se hace con la comparación del flujo de drenaje

y/o la velocidad de giro. Con un motor de pistones axiales con drenaje

externo todas las fugas se conectan al tanque por esa conexión. Si el flujo

por el drenaje es excesivo comparado con el que tenía cuando nuevo, el

desgaste es excesivo. Esto se puede probar con un flujómetro. En un motor

de paletas o de piñones con dreno externo, el flujo saliente solo indica las

fugas por las partes estacionarias, por lo tanto las fugas de un motor

desgastado no se incrementa casi con el desgaste, por eso se deben

comparar las revoluciones cuando nuevo y en la actualidad. En los motores

con dreno interno por la misma razón se debe comparar la disminución de

revoluciones Para determinar el grado de desgaste. Otra forma es comparar

contra las gráficas de características del motor descritas por fabricante.

149

3.2.14.1 Frecuencia de inspección y mantenimiento del sistema del

motor hidráulico del equipo Top Drive.

Tabla 27. Frecuencia de inspección del motor hidráulico del equipo Top

Drive

Sistema hidráulico Diario Semanal Mensual Semestral

Verificación de fugas X

Nivel de aceite X

Inspección visual del tanque X

Inspección visual de mangueras X

Verificar ajustes de conexiones X

Cambio de filtro de aceite X

Cambio de aceite X

150

CAPÍTULO IV

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

4.1 NORMA PETROECUADOR SI – 003

4.1.1 PERMISOS DE TRABAJO

Resolución No. 187

4.1.1.1 PROCEDIMIENTOS PARA LA EMISIÓN DE LOS PERMISOS DE

TRABAJO.

1. Permiso de trabajo. Se emitirá en un formulario elaborado por cada Filial

de acuerdo a la naturaleza de su trabajo, siguiendo los lineamientos del

diseño presentado en el ANEXO 1, ANEXO 2 y ANEXO 6.

2. Elaboración de un permiso de trabajo. El jefe del área o instalación donde

se va a realizar el trabajo debe autorizar su ejecución y llenar el

Formulario previsto para el caso, en el cual debe incluirse una

descripción muy concreta de las tareas a realizarse, las condiciones y

clase de equipos involucrados y las precauciones que se requieran.

En el permiso de trabajo debe constar la firma de responsabilidad de quién

lo emite y del ejecutor.

3. Podrán emitir Permisos de trabajo dentro de sus respectivas áreas:

Supervisores, Jefes de Turno, Jefes de Áreas y funcionarios de nivel

jerárquico superior en la misma línea funcional.

151

4. El Permiso de trabajo se circunscribe, únicamente, al área de ejecución y

será autorizado luego de inspeccionar obligatoriamente los equipos o

sistemas donde se realizará el trabajo, utilizando para ello las listas de

verificación y el conocimiento y experiencia que se tenga al respecto.

5. El Permiso de trabajo autoriza la ejecución de una tarea claramente

definida. Si es necesario una derivación o ampliación del trabajo

originalmente concebido, se procederá a emitir un nuevo permiso de

trabajo.

6. El Emisor del Permiso de trabajo, en caso de considerarlo necesario,

solicitará a la Unidad de Seguridad Industrial un Certificado de Inspección

de Seguridad, con fines de asesoría y de orientación para la toma de

decisiones, el cual contendrá los procedimientos de seguridad que deben

seguirse.

Es obligatoria la obtención de un Certificado de Inspección de Seguridad,

previo a la autorización de los siguientes trabajos:

Apertura de equipo clase A.

Ingreso de personal al interior de espacios confinados.

Trabajos de Radiografía Industrial.

7. Las etiquetas de advertencia, se regirán a lo estipulado en la Norma PE-

SI -008.

"SEÑALES DE SEGURIDAD"

8. Cuando existan condiciones especiales de riesgo para la realización de

un trabajo, que no estén totalmente cubiertas por el Permiso de Trabajo,

152

se deberá realizar una reunión entre los responsables de Operaciones,

Mantenimiento, Seguridad Industrial, Inspección Técnica y demás áreas

involucradas, para analizar las condiciones bajo las cuales se llevará a

cabo, suscribiendo un acta, donde se anotará claramente la secuencia de

ejecución, procedimientos de trabajo, medidas de seguridad y demás

recomendaciones pertinentes.

9. Participación de Seguridad Industrial: Verificar el cumplimiento de lo

expuesto en el Permiso de Trabajo, emitir Certificados de Inspección de

Seguridad (CIS) con las medidas y recomendaciones de seguridad

pertinentes, ofrecer protección contra incendios en los casos en que se

considere necesario y entregar los equipos y elementos de protección

personal especiales que se requieran.

4.1.1.2 EJECUCIÓN DEL TRABAJO

1. Es obligación de los trabajadores acatar los procedimientos de seguridad

para evitar accidentes. La seguridad individual de los participantes en un

trabajo es responsabilidad de su Jefe inmediato y del emisor del permiso;

quienes deben hacer cumplir tanto los requisitos indicados en el Permiso

de trabajo, como en las Normas de seguridad vigentes.

2. El original del Permiso de trabajo debe estar en poder del ejecutante en

el lugar del trabajo y copias en la Jefatura del área respectiva y en

Seguridad Industrial.

3. El ejecutor del trabajo y el emisor del permiso o su delegado deben

verificar que las recomendaciones indicadas en el Permiso de trabajo se

cumplan, manteniendo una supervisión constante.

4. La protección contra incendios, durante la realización de trabajos en

caliente, es responsabilidad del ejecutante. La Unidad de Seguridad

153

Industrial proporcionará protección permanente en trabajos en caliente,

en equipos considerados de clase A.

4.1.1.3 FINALIZACIÓN DEL TRABAJO.

1. Tanto el ejecutante como el emisor del permiso harán constar la

finalización del trabajo en el espacio previsto para ello en el Permiso de

trabajo.

2. Las etiquetas de advertencia deberán ser retiradas por el ejecutante y el

emisor del permiso una vez terminado el trabajo.

4.1.1.4 DISPOSICIONES GENERALES

1. Un trabajo no podrá ser ejecutado si falta una firma en el Permiso de

trabajo correspondiente.

2. Durante la ejecución de un trabajo autorizado que ponga en riesgo al

personal o a las instalaciones y ante una situación anormal, el ejecutante

o el emisor, suspenderá el trabajo cancelando el Permiso de trabajo

correspondiente.

3. Todo Permiso de trabajo debe ser emitido por un período de validez

determinado; cumplido el cual y si fuera necesario ampliar el plazo se

procederá a emitir un nuevo permiso.

Los incumplimientos a las disposiciones contempladas en esta norma

serán considerados como faltas graves de seguridad industrial y

serán sancionadas de acuerdo a lo establecido en:

“Reglamento Interno de Seguridad Industrial de PETROECUADOR y

sus Filiales”.

154

"Código de Trabajo".

"Reglamento de Seguridad y Salud de los Trabajadores" y

"Mejoramiento del Medio Ambiente de Trabajo".

Y; demás reglamentos, normas y leyes pertinentes.

4.1.2 PERMISOS DE TRABAJO NECESARIOS PARA LA OPERACIÓN

DEL EQUIPO

Se requerirán permisos de trabajo antes de comenzar cualquier operación.

Los permisos se deben solicitar al ingeniero de seguridad, el cual debe tener

las firmas de Rig Manager y Company man. El permiso de trabajo

identificará las preocupaciones específicas del sitio, tratará de

preocupaciones de seguridad y cubrirá políticas generales de las empresas

perforadoras.

Además se solicitará:

Certificación del Top Drive

Permisos de trabajo

4.2 CONTROL INTEGRAL DEL EQUIPO TOP DRIVE (LISTAS

DE CHEQUEO Y PLAN DE INSPECCION Y

MANTENIMIENTO)

Se denomina lista de chequeo a la lista de comprobación que sirve para

servir de guía y recordar los puntos que deben ser inspeccionados en

función de los conocimientos que se tienen sobre las características y

riesgos de las instalaciones. Viene a ser un cuestionario de preguntas en el

que se responderá SI o NO, concretamente es una lista de comprobación de

155

determinadas condiciones de trabajo compuesta por varios ítems que

pueden contener una o varias preguntas según sea el caso.

Figura 86. Check list (Lista de chequeo)

La lista de chequeo debe referirse básicamente a cuatro aspectos distintos

de la prevención de riesgos laborales:

Al agente material: instalaciones, máquinas, herramientas, sustancias

peligrosas, suelos, paredes, objetos.

Al entorno ambiental: orden y limpieza, ruido, iluminación, temperatura,

condiciones higrométricas, corrientes de aire.

A las características personales de los trabajadores: conocimientos,

aptitudes, actitudes, grado de adiestramiento, comportamiento.

A la empresa u organización: gestión de la prevención, formación,

métodos y procedimientos, sistema de comunicaciones.

156

Cada supervisor encargado de la prevención que deba realizar una

inspección debe elaborar y adaptar las listas de chequeo a las circunstancias

de cada momento según corresponda, deben de ser lo más claros e

inteligibles que sea posible. A ser posible un ítem o cuestión debe contener

una sola pregunta que haga referencia a un solo elemento y no a varios. Y

otras preguntas para determinar la causa de su inseguridad, para poder

tener toda la información posible relacionada a ese equipo. A continuación

se presenta la lista de chequeo sugerida, es la guía para la inspección y

mantenimiento integral del equipo Top Drive de perforación:

157

4.3 LISTA DE CHEQUEO TOTAL FINAL PROPUESTA POR EL

AUTOR DEL MANUAL DE INSPECCIÓN Y

MANTENIMIENTO INTEGRAL DEL EQUIPO TOP DRIVE Y

EL CONTROL INTEGRAL.

Tabla 28. Lista de chequeo total final propuesta por el autor del manual de

inspección y mantenimiento integral del equipo Top Drive y el control

integral.

MEMBRETE GENERAL DEL CHECK LIST PARA EL EQUIPO TOP DRIVE

PROGRAMA DE CONTROL INTEGRAL

DEL EQUIPO TOP DRIVE

PLAN DE INSPECCION Y

MANTENIMIENTO

INSPECCIÓN N°

FECHA

DIA MES AÑO

CLIENTE: Compañía operadora

EMPRESA CONTRATISTA Y

EQUIPO:

Empresa de servicios:

RIG N°:

TIPO DE EQUIPO: Modelo, Serie, Marca

INSTALACION: Pozo:

UBICACIÓN: Campo:

INSPECTOR: Quién realizo la inspección

OBJETIVO: Ejemplo: Prestar los servicios de

inspección para el aseguramiento de la

integridad del equipo Top Drive de

perforación ___________, con el

propósito de cumplir con los estándares

Nacionales e internacionales y

Recomendaciones de los fabricantes.

ALCANCE: Ejemplo: Se aplica al TOP DRIVE en las

instalaciones del RIG N° _______,

ubicado en el pozo _________ - Campo

________.

158

INSPECCION A LA ORGANIZACIÓN

ITEM SI NO OBSERVACIONES

Existe implantado un sistema de Gestión de la prevención de Riesgos laborales.

Se imparte formación e información a los trabajadores.

Se hacen evaluaciones de los riesgos presentes en los puestos de trabajo de la empresa.

Existen libros de instrucciones para los equipos de trabajo y las maquinas presentes.

INSPECCION AL PERSONAL


Presenta el personal hábitos de trabajo correctos

Ocupan los trabajadores un puesto de trabajo adecuado a sus aptitudes personales (capacidad auditiva, vista, limitaciones de locomoción, etc.)

INSPECCION DEL ENTORNO AMBIENTAL


El suelo se mantiene limpio y exento de sustancias resbaladizas

Las zonas de paso están libres de obstáculos

El nivel de iluminación es suficiente

La iluminación cumple con criterios de anti-explosión

INSPECCION GENERALIZADA DEL EQUIPO TOP DRIVE


Se encuentran asegurados y en buen estado los tornillos de ajuste, pasadores y uniones roscadas.

Las luces indicadores están en buen estado

159

Es adecuado el funcionamiento de los indicadores de escala: medidor de torque, medidor de ajuste de torsión, RPM.

Los mandos del panel de control del Top Drive funcionan correctamente.

Existe entre el Top Drive y la manguera rotaria contacto o golpee.

No debe haber contacto en

ningún momento.

Se encuentran los eslabones del elevador están bien asegurados y con adecuados diámetros para su función.

Mirar la Figura 71 y Figura 72

Existe correcta instalación de las válvulas IBOP.

El actuador IBOP está instalado y asegurado.

En las mangueras hidráulicas de los controladores existen fugas, o daños de cuerpo y unión.

Se encuentra en adecuado funcionamiento el sistema de refrigeración del aceite.

Se encuentran en correctas condiciones las líneas del motor eléctrico.

Se encuentran en correctas condiciones las líneas y válvulas del motor hidráulico

Existe integridad en la pieza metálica de cuerpo y dientes de los piñones del Top Drive.

Realizar inspecciones END

cada 1500 horas.

Las condiciones físicas del cuello de ganso (tubo en S), está comprometido con desgaste e incorrecta limpieza.

Utilizar boroscopio para visualización interna.

Las rejillas de circulación de aire están limpias y sin obstrucción.

El estado de los frenos de disco, (mordaza, pastillas y

160

disco) es adecuado para las funciones de este componente.

Los niveles de aceite en todos los puntos de observación presentan el nivel permitido.

Los cilindros de contrapeso están exentos de fugas de fluido hidráulico o daños físicos.

PLAN DE INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO DIARIO DEL EQUIPO TOP DRIVE


Presentan buenas condiciones las conexiones de las mangueras rotarias y conexiones eléctricas.

Los niveles de aceite en todos los puntos de observación presentan el nivel permitido.

Existe suficiente o adecuada grasa en los diferentes graseros y ensamblajes.

Si no es así, se debe utilizar grasera manual para hacerla

adecuada

La operatividad y limpieza de la válvula IBOP es la adecuada.

Para verificar use llaves Allen (necesarias para esta válvula), use linterna para observación

interna.

Existe armonía operativa en el sistema hidráulico, Bombas centrifugas, nivel de aceite, presión de operación.

La temperatura del aceite en el sistema de engranajes, es adecuada con especificaciones de fábrica.

PLAN DE INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO SEMANAL DEL EQUIPO TOP DRIVE


Existe suficiente y adecuada lubricación en el pasador del elevador.


adecuada

Existe suficiente y adecuada lubricación en la


161

válvula IBOP superior. adecuada

Existe suficiente y adecuada lubricación en los pasadores del sistema de contrapeso.


adecuada

Existe suficiente y adecuada lubricación en los pasadores de los cilindros del mecanismo de inclinación.


adecuada

Se encuentran libre, limpias y sin anomalías el carro y la viga de guía

Las salidas de aire del motor eléctrico principal del Top Drive se encuentran libres, limpias y sin anomalías.

Los cables del motor eléctrico se encuentran sin daños de cuerpo y exentas de mal contacto eléctrica.

El sistema de freno de disco está libre de desgaste de partes o fugas hidráulicas de la mordaza.

PLAN DE INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO MENSUAL DEL EQUIPO TOP DRIVE


Existe adecuado estado en las partes internas del motor eléctrico principal.

Los cilindros de contrapeso están exentos de fugas de fluido hidráulico o daños físicos.

Se encuentra en adecuadas condiciones y sin desgaste el asa de la Swivel y su conexión con el gancho viajero.

PLAN DE INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO SEMESTRAL DEL EQUIPO TOP DRIVE


Existe suficiente y bajo adecuadas condiciones el aceite del mando hidráulico.

Los dientes de los Mirar la Tabla 2 y Figura 45

162

engranajes se encuentran libres de daños en su estructura metálica.

Se encuentran los eslabones del elevador están bien asegurados y con adecuados diámetros para su función.

Mirar la Figura 71 y Figura 72

Las condiciones físicas del cuello de ganso (tubo en S), está comprometido con desgaste e incorrecta limpieza.

Utilizar boroscopio para visualización interna.

PLAN DE INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO ANUAL DEL EQUIPO TOP DRIVE


La viga de guía del top drive presenta adecuadas condiciones generales.

Anualmente se deben realizar inspecciones END partículas

magnéticas, líquidos penetrantes y ultrasonido.

Las condiciones de desgaste del motor principal y sus subcomponentes son adecuadas.

Las condiciones de desgaste y rectificación de los frenos de disco son aceptables o adecuadas para su función.

El rotor del motor principal, sellos, conductores y otros componentes están en correcto estado.

REALIZADO POR:

REVISADO POR:

APROBADO POR:

FECHA:

OBSERVACIONES:

163

CAPÍTULO V

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 CONCLUSIONES

Al término de este trabajo, se han obtenido las siguientes conclusiones y

recomendaciones:

La realización de este trabajo demuestra la necesidad de implementar un

manual generalizado de inspección y mantenimiento integral para el

equipo Top Drive acorde a la normativa internacional y a estándares de

calidad, que permitan conservar las funciones y prolongar la vida útil de

trabajo de los sistemas que componen el equipo Top Drive.

La información proporcionada por este documento así como los

diagramas y tablas presentados sirven como un sistema de orden y una

guía importante para realizar planes de ejecución en las acciones de

campo, aportando de esta forma con la seguridad y calidad en los

trabajos de inspección y mantenimiento integral; así como la

implementación de procedimientos y programas de intervención al equipo

Top Drive.

La elaboración de este documento permite conocer la función y la

importancia de cada uno de los sistemas y los elementos que componen

el equipo Top Drive, así bien teniendo un amplio conocimiento del Top

Drive realizar revisiones periódicas al mismo aplicando los

procedimientos planteados; siendo este documento una guía valiosa para

la toma de decisiones operacionales.

164

El documento permite planear, hacer, verificar y actuar para tomar

medidas preventivas en los elementos puntuales del programa de control

integral del equipo Top Drive, así convirtiéndose en un importante

instrumento para la capacitación a los operadores en el taladro de

perforación, también siendo un gran aporte académico para la

Universidad Tecnológica Equinoccial.

El complemento fundamental del manual de inspección y mantenimiento

es la lista de chequeo o también denominado programa de control

integral del equipo Top Drive, de donde obtenemos la lista de resultados

para determinar si nuestro equipo está funcionando en perfecto estado o

necesita de acciones correctivas, para evitar detención de las

operaciones del taladro de perforación.

165

5.2 RECOMENDACIONES

Un manual para los correctos procedimientos de inspección y

mantenimiento de equipos específicamente para este caso el Top Drive,

siempre debe estar en una mejora continua, por lo que basándonos en

esta idea toda empresa que lo utilice como guía de labores reales, así

como los estudiantes en su continuo aprendizaje deberá tomar acciones

de mejoramiento de los conceptos y las guías aquí dichas con respecto a

los hallazgos encontrados en labores hechas, así como la aparición de

nuevas tecnologías tanto en el caso del Top Drive así como nuevas

formas de inspección y mantenimiento del mismo.

Se recomienda a las empresas o a quién pueda interesar, el uso de este

manual durante los procesos de contratación de personal, como

información útil para la capacitación en temas propios del documento ya

que contiene información que se presenta de forma fácil para un rápido y

optimo aprendizaje.

Realizar una estandarización del proceso de montaje y desmontaje del

equipo Top Drive, ya que en la actualidad se posee un proceso de

montaje y desmontaje de todo el taladro de perforación y no uno

específico del equipo Top Drive.

Se recomienda para futuras acciones de inspección y mantenimiento del

equipo Top Drive llevar un registro histórico de fallas e inconvenientes

ocurridos en el mismo, en el que se especifique el tipo de falla, tiempo

fuera de servicio, tiempo en reparación, solución aplicada a la falla.

Se recomienda tener muy en cuenta este documento técnico al momento

de realizar acciones de montaje y desmontaje, ya que esos son

momentos ideales para ejecutar una inspección más a fondo del equipo

Top Drive.

166

Cumplir estrictamente con los períodos a los cuales se debe realizar el

Check list, caso contrario se reducirá la efectividad del mismo para

determinar posibles fallas del equipo Top Drive.

Cada vez que se realiza la inspección técnica y la ejecución del check list

del equipo Top Drive contar con la presencia del ingeniero de seguridad y

del Company Man, para de esta forma evitar que se pasen por alto

parámetros que son importantes al momento de realizar trabajos en el

taladro de perforación.

167

NOMENCLATURA

ARCH Agencia de Regulación y Control Hidrocarburífero

API American Petroleum Institute

IADC International Association of Drilling Contractors

OHSAS Occupational Health and Safety Assessment Series

ISO International Organization for Standardization

ASME American Society of Mechanical Engineers

ASTM American Society for Testing and Materials

DDM Derrick Drilling Machine

IBOP Internal Blow Out Preventer

TD Top Drive

AC Alternating current

DC Direct Current

PSI Pounds-force per square inch

BHA Bottom Hole Assembly

Spec Specification

RP Recommended Practice

MP Partículas magnéticas

PT Líquidos penetrantes

UT Pruebas de ultrasonido

RPM Revoluciones por minuto

END Ensayos no destructivos

DAF Detección analítica de fallas

ACR Análisis Causa Raíz

168

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motores-trifasicos-50036032-guia-instalacion-espanol.pdf

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inspecciones técnicas y de seguridad industrial de los equipos de

reacondicionamiento de pozos que operan en el Ecuador. Quito.

173

ANEXOS

Anexo 1. Permiso de EP Petroecuador para trabajos en caliente

174

Anexo 2. Permiso de EP Petroecuador para trabajos en frío

175

Anexo 3. Permiso de trabajo para intervención en pozos en Petroamazonas EP

176

Anexo 4. Permiso de trabajo en frío para taladros en Petroamazonas EP

177

Anexo 5. Permiso de trabajo en caliente para taladros en Petroamazonas EP

178

Anexo 6. Permiso de trabajo general para taladros en Petroamazonas EP

179

Anexo 7. Permiso de trabajo general para taladros en CNPC

180

Anexo 8. Top Drive product Bulletin Canrig Recomendaciones del programa de inspección de top drives

marca Canrig Drilling Technology Ltd

183

Anexo 9. Check List para taladros de perforación de Repsol

universidad tecnolÓgica...

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