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Verifique que todos los dispositivos de seguri-dad estén instalados y se encuentren opera-tivos antes de hacer funcionar una bomba triplex. Eso incluye la presencia de dispositivos de apagado por sobrepresión y válvulas con discos de ruptura.
Cuando realice trabajos en una bomba, siga los procedimientos que figuran en el Estándar de Seguridad 4 de Well Services
-Instalaciones y Talleres.
Cuando realice pruebas de funcionamiento de una bomba, siga los procedimientos indicados en el Estándar de Seguridad 5 de Well
Services - Seguridad en la Locación.
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Bomba reciprocante
Aparato mecánico compuesto por diversos ele-mentos de desplazamiento positivo de acción simple: tales como los pistones o los émbolos, que se utiliza para transmitir un flujo pulsante a un fluido. Las bombas reciprocantes
empleadas por Well Services son unidades triplex (tres pistones) y quintuplex (cinco pis-tones) de acción simple.
Acción simple
Es una bomba en la que el líquido contenido en cada pistón es descargado sólo en el
movimiento hacia delante del pistón correspon-diente a medio giro de la biela.
Bomba de desplazamiento positivo
Bomba que utiliza pistones o cilindros para desplazar el fluido, normalmente bajo presión. Al cerrar una válvula en la descarga se oca-siona sobrepresión.
La finalidad de cualquier bomba es convertir la energía mecánica suministrada por un motor, turbina u otra máquina motriz en energía hidráulica de la forma más eficiente posible. Las bombas deben ser ligeras, compactas, sencillas, y fáciles de manejar y mantener, además de proporcionar la eficiencia y poten-cia requeridas.
Schlumberger Well Services utiliza bombas de alta y baja presión (también denominadas bombas de desplazamiento positivo). Las bom-bas de alta presión emplean pistones para desplazar el fluido.
En este módulo de entrenamiento se presenta una de las bombas de alta presión más uti-lizadas en la industria petrolífera: la bomba triplex.
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Al terminar este módulo, usted debería ser capaz de:
· Explicar la función de una bomba triplex
· Conocer los diferentes componentes de
una bomba triplex
· Describir el funcionamiento de una bomba triplex
· Reconocer diversos modelos de bombas
· Identificar los tamaños y especificaciones de las bombas triplex
· Hacer mantenimiento a las bombas triplex · Solucionar los problemas más habituales
de la bomba
· Revisar la bomba triplex
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Durante el entrenamiento práctico, se requiere una supervisión adecuada. Solicite asistencia a su supervisor si no está familiarizado con el funcionamiento o le preocupa algún aspecto del mismo.
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La designación genérica de bomba triplex se aplica a cualquier tipo de bomba con tres pistones. Las bombas reciprocantes con pistones son las bombas más eficientes para el bombeo de flui-dos abrasivos a alta presión (1.000 psi o más) y las que menos mantenimiento requieren.
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b) Convierte la salida del motor de bajo torque y alta velocidad de rotación en alto torque y baja velocidad de rotación, más adecuado a los requisitos del power end. El motor primario hace que la cadena se desplace sobre las
ruedas dentadas superior e inferior, montadas en el eje de piñón de la bomba. Cuando el motor primario hace girar el eje inferior, la cadena transmite la potencia al eje superior, haciéndolo girar también. Este eje transmite entonces la rotación al eje de piñón del power end. Debido a la diferencia en diámetros de las dos ruedas dentadas de la caja de cadena, la velocidad de salida del motor pri-mario se reduce y se incrementa el torque transmitido a la bomba.
Para evitar que la caja de cadena se mueva al aplicarle potencia, asegure la cadena al chasis o skid por medio de un par de barras de tor-sión.
Casi todos los modelos de bombas tienen tres componentes principales:
Caja de cadena, (también llamada reductor de
velocidad): reduce la velocidad de rotación (rpm) del eje de entrada. Well Services utiliza cajas de cadenas en las bombas de la serie PG y reductores de engranajes en la mayoría de los modelos de bombas restantes.
La caja de cadena tiene dos importantes fun-ciones:
a) Ofrece flexibilidad, permitiendo montar la bomba en distintas posiciones con respecto al eje de salida del motor pri-mario. La caja de cadena puede ir montada en cualquiera de los lados del power end.
Caja de cadena
Fluid end: recibe la energía del power end. Esta parte de la bomba triplex recibe fluido a baja pre-sión, transmite potencia al fluido y lo descarga a alta presión. La acción de bombeo mecánico es similar a la de un motor reciprocante conven-cional de combustión interna o un compresor de aire de pistón reciprocante.
Cuando el pistón se mueve hacia el power end durante la carrera de succión, la presión que hay en el interior de la cámara disminuye, entre las
válvulas de succión y de descarga. Eso hace que la válvula de succión se levante y permita la cir-culación de fluido en el manifold de succión a través de la entrada de succión, alrededor de las válvulas de succión y en el interior de la cámara. Cuando el pistón se desplaza en sentido opuesto, hacia el fluid end (carrera de descarga), el fluido que hay dentro de la cámara es expulsado hacia el exterior. La válvula de succión se cierra inmedi-atamente y el fluido levanta de su asiento la válvula de descarga, empujando el fluido hacia la cámara de descarga.
Power end: convierte la energía de rotación en
energía de movimiento alternativo. El power end funciona igual que el cigüeñal del motor de un automóvil. El eje de piñón mueve el
cigüeñal mediante los engranajes principales. Las excéntricas del cigüeñal transforman la rotación del eje principal en un movimiento alternativo. La fuerza alternativa se transmite entonces a las bielas y las crucetas,
desplazando los pistones que se encuentran en el fluid end.
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Las bombas triplex se utilizan en servicios de cementación, servicios mixtos de
cementación/fracturamiento, servicios de fracturamiento y servicios con tubería flexible.
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Las bombas de la serie PG eran las bombas más comunes en todos los equipos de
cementación hasta hace poco. Estas bombas se suministran con armazones de magnesio (bom-bas montadas en camiones) y con armazones de acero (aplicaciones costafuera). La reducción de engranajes en el
power end es interna y se consigue a través de un engranaje principal y un eje de piñón. La bomba suele ir conecta-da a una caja de cade-na, que permite lograr una mayor reducción y una mejor compen-sación.
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Estas bombas incorporan una caja de prensaestopas en el fluid end. El tamaño del pistón puede variar dentro de un cierto intervalo de valores. Para ello basta sustituir el prensaestopas.
Estas bombas se están utilizando como alternativas a las bombas de la serie PG en los últimos diseños de equipos de cementación / termi-nación. Poseen un power end de tipo cigüeñal con un reductor de engranajes enroscado.
Estas bombas tienen un diseño mucho más compacto, y poseen una potencia nominal de 600 hp, frente a los 250 hp de potencia nominal de las bombas de la serie PG. Esto es también una ventaja para los nuevos equipos de
cementación de alta potencia que se están desarrollando y resulta más adecuado para opera-ciones de bombeo continuo asociadas a servicios con tubería flexible.
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No hay válvulas ni asientos especiales para los servicios de cementación / terminación. Existen varios proveedores que suministran estos com-ponentes.
En algunas locaciones se utilizan válvulas con piezas de inserción de goma elásticas, que permiten conseguir mejores resultados en las pruebas de presión, ya que tienden a manten-er mejor la presión.
En todas las aplicaciones de bombeo de termi-nación y cementación, es necesario utilizar válvulas de succión con discos de ruptura del valor nominal correcto.
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En los servicios de terminación se recomienda utilizar un empaque con anillo inicial universal.
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En los servicios de terminación no se utiliza ningún estabilizador de succión.
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La unidad GD1250 es un modelo ligero que ofrece una elevada potencia en relación con el peso de la bomba. Se utilizó inicialmente en la Unidad de Bombeo Pod ("Pumper Pod"), una combi-nación de blender y bomba
de fracturamiento. También se utiliza en skids de alta potencia en aplicaciones costafuera como alternativa a la unidad MD1000.
Existen tres tipos de fluid ends disponibles. Dos de ellos pueden ir equipados con múltiples pistones e incorporan prensaestopas intercambiables.
MD1000
Las bombas triplex del modelo MD1000 deben su nombre a su diseñador, Michel Drevet, y a su potencia hidráulica máxi-ma de salida, que es de 1.000 hhp. A diferencia de los otros dos tipos de bom-bas triplex, el modelo de bomba MD1000 emplea una placa, en lugar de ruedas independientes, para accionar los tres pistones.
La bomba MD1000 se compone de tres bielas de empuje que forman un ángulo de 120 grados, conectadas a un plato oscilante. Cada biela de empuje está acoplada a su vez a una cruceta, que acciona un pistón. Cuando la fuerza motriz hace girar los engranajes del power end, una de las bielas de empuje queda colocada en la Posición de Avance Máximo (MFP en sus siglas en inglés), mientras la segunda se mueve hacia delante y la tercera se desplaza hacia atrás.
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Estos modelos tienen muchas ventajas con respecto a las bombas triplex convencionales, pero sólo suelen utilizarse en aplicaciones costafuera. Entre dichas ventajas destacan las siguientes:
· Eficiencia total: mientras las bombas
accionadas por cigüeñal convencional general-mente tienen una eficiencia máxima del 80%, la bomba MD1000 posee una eficiencia del 93%. Eso significa que se transmite más potencia hidráulica al fluido que se está
bombeando, que la potencia es menos intermi-tente y más continua, y que se disipa menos potencia en forma de calor. Este último aspec-to es especialmente importante, porque al ser menor la temperatura de funcionamiento, se puede utilizar un refrigerador de aceite más pequeño, lo que permite reducir el peso y el
·
Relación peso/potencia: la relación entre elpeso de la bomba MD1000 y su potencia de entrada tiene un valor de 6,68. En el caso de las bombas accionadas por cigüeñal, esta relación oscila entre 8,33 y 19,82. Eso significa que la bomba MD1000 suministra una potencia hidráulica superior a igualdad de peso. De hecho, la bomba puede ser un 33% más ligera que una bomba accionada por cigüeñal y sum-inistrar, sin embargo, la misma potencia. Eso quiere decir que la bomba permite transmitir más potencia hidráulica y se requiere trans-portar menos peso muerto. Para operaciones costafuera, donde los costos de transporte son considerables, esto representa una gran venta-ja.
·
Tamaño del pistón: a igualdad de tamaño delos pistones de una bomba MD1000 y una bomba accionada por cigüeñal, la presión de trabajo y el caudal de la bomba MD1000 son mayores.
·
Relación potencia/volumen: la relaciónentre la potencia de entrada de la bomba MD1000 y su volumen total tiene un valor de 13,52. En el caso de las bombas accionadas por cigüeñal, dicha relación está comprendida entre unos valores de 3,5 y 10. Eso significa que, a igualdad de volumen entre las dos bom-bas, la bomba MD1000 suministra mayor potencia hidráulica. Dicho de otro modo, si la potencia de ambas es la misma, el volumen total que ocupa la bomba MD1000 es menor. Por eso, en cualquier aplicación concreta, la bomba MD1000 es más pequeña y compacta que la accionada por cigüeñal, y por ende, más fácil de transportar.
·
Equilibrio: el diseño de la placa detrans-misión permite mantener perfectamente equili-brado el eje principal. Eso reduce los ruidos y las vibraciones del sistema y alarga la vida útil de los cojinetes. Asimismo, el eje principal de la bomba MD1000 está alineado con el eje del motor primario (motor o propulsor). Esto per-mite mejorar el diseño del equipo y reducir el espacio requerido.
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Las bombas HD2250 se utilizan habitualmente en servicios de frac-turamiento. En la actualidad, estas bombas se instalan con un motor primario de potencia de 2.250. Las unidades más antiguas pueden ir equipadas con una versión anterior, llamada bomba AWS 1800. Esta bomba aplica una desmultiplicación interna. Para cada tamaño de pistón se utiliza un fluid end diferente.
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Esta bomba de 11 pulgadas de carrera se diseñó inicialmente con el fin de sustituir a los fluid ends en línea. Esta bomba presenta la desventaja de pesar unas 4.000 libras más que las bom-bas HD2250, lo que dificulta su transporte en remolques.
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En los servicios de fracturamiento se utilizan válvulas con insertos pegados. Ya que de otra manera, los fluidos con agente de sostén pueden penetran por debajo del inserto haciendo que las válvulas fallen.
En todas las aplicaciones de bombeo es necesario utilizar válvulas de succión con discos de ruptura del valor nominal correcto. Existen diversos proveedores de válvulas y asientos.
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Los empaques con anillos iniciales son de uso generalizado en todos los servicios. Encontrará una descripción más detallada en la Sección 6.3.7 - Empaques.
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Normalmente, en los trabajos de fracturamiento se utiliza CO2, lo que exige que los equipos ten-gan especificaciones especiales, tales como disponer de un manifold de succión especial para CO2 que son capaces de trabajar con altas presiones de succión.
Durante el bombeo de CO2, se DEBE desconectar el estabilizador de succión taponando la cabeza de succión.
En el caso del CO2, se puede usar empaque con anillo colector y aceite lubricante estándar para presiones de hasta 5.000 psi. Si la presión supera los 5.000 psi, es necesario utilizar anillos iniciales especiales.
A presiones más elevadas, el gas de CO2 penetra el interior del anillo inicial durante el bombeo y es expulsado al final del trabajo. Eso hace que el empaque falle al realizar trabajos conven-cionales tras haber llevado a cabo un trabajo con CO2.
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En los servicios con tubería flexible los parámetros requeridos en las bombas son diferentes. Debido a la elevada presión de fricción que soportan las tuberías flexibles, existe un caudal máximo de bombeo que no puede superarse. En este tipo de aplicaciones, se recomienda uti-lizar bombas triplex especiales para tuberías flexibles
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Para transformar una bomba PG estándar de modo que sea posible destinarla a prestar servi-cios a alta presión con tubería flexible , debe utilizarse un fluid end Duralife de acero inoxid-able.
Aunque las bombas PG no están diseñadas para su uso en operaciones de bombeo contin-uo con tuberías flexibles, en estas aplicaciones los fluid ends Duralife funcionan mejor que las bombas triplex convencionales. Los pistones de 2,5 pulgadas de tamaño son idóneos para el
bombeo de caudales pequeños, y además esta bomba incorpora pistones de fluido recambi-ables. Su cuerpo en acero inoxidable hace que esta bomba sea ideal para bombear agua de
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EJEMPLO:
SPF 343
Transmisión Allison serie 9800 - 4ª velocidad (Relación 1,77 : 1)
Rpm del motor: 1.900
Relación 6,353:1 del power end HD2250 Fluid end IOPI (pistones de 5 ½)
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La mayoría de las unidades dobles de bombeo, tales como los modelos CPS y CPT, utilizan una caja de cadena estándar de 23,15 pulgadas de centro a centro, para la bomba de fondo. La caja de cadena está equipada con una cadena de 90 pulgadas de longitud.
Las bombas de mezcla tienen una caja de cadena de mayor tamaño (tramo de prolongación de 6 pulgadas) con longitud de 29,15 pulgadas de centro a centro. La cadena también puede ser de 95 eslabones. Con el fin de aumentar el tamaño de la caja de cadena, añada un separador e incremente la longitud de la cadena. Ambas cadenas se denominan Quad 80, que significa que cuentan con 80 eslabones (distancia entre un pasador y otro) y con 4 cadenas a lo ancho.
Los brazos de torque tienen la finalidad de estabilizar y controlar la reacción del torque aplicado a través de la caja de cadena. Para ajustar los brazos de torque, siga los pasos que se indican a continuación:
1. Haga girar los brazos de torque y utilice la rosca izquierda para modificar su longitud. 2. Fije uno de los brazos de torque en la posición deseada.
3. Asegúrese de que el eje de transmisión no tenga ninguna obstrucción.
4. Ajuste el otro brazo de torque en cualquier dirección para apretar la caja de cadena y blo-quear su posición.
5. Coloque todas las tuercas de seguridad y apriételas.
Caja de cadena
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En las bombas PG, se puede configurar el power end de forma que se accione desde el lado derecho o desde el lado izquierdo. Estas dos configuraciones no requieren el uso de piezas dis-tintas, sino que se diferencian en la forma de instalar el eje de piñón en el cuerpo del power end. Cuando modifique la posición del eje de piñón, vuelva a sincronizar los engranajes.
N NOOTTAA::
En ciertos casos, el power end de la serie PG gira en sentido opuesto. Esto no es habitual, pero suele ocurrir en las unidades que incorporan dos bombas PG instaladas una frente a otra impul-sadas por motores diesel convencionales.
Accionamiento a derecha Accionamiento a izquierda
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Existen 5 fluid ends diferentes disponibles para los power end de la serie PG. Los más
comunes son los fluid ends G, L y H. En su fabricación se utiliza acero AISI 4340 o de cali-dad superior.
Los fluid ends R y S se destinan a ciertas apli-caciones especiales, donde las presiones requeridas son extraordinariamente elevadas, como en trabajos de estimulación. Suelen estar re-enforzados ("auto-frettage") para pro-longar su vida útil. El re-enfuerzo es similar al proceso que se utiliza en la fabricación de cañones de artillería para aumentar la resisten-cia del metal a la fatiga. El material es someti-do a un tratamiento térmico y a un tratamiento de estabilización simultáneo a alta presión.
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La bomba triplex PG05 completa pesa 5.250 libras (2,4 toneladas). Se utiliza en unidades en skid costafuera, tales como el modelo CPS 362, donde el peso no es un factor crucial. También se emplea en ambientes corrosivos, como en áreas costafuera, donde la unidad PG03, con cuerpo de magnesio, resiste la corrosión severa. Las unidades heli-transportables CPT 372, CPT 462 y CPS 310 utilizan el modelo PG03 porque en su caso el peso es un factor de diseño importante.
*Calcule el caudal máximo de una bomba triplex partiendo de un rendimiento volumétrico del 97%.
N NOOTTAA::
Se recomienda utilizar ambas salidas de descarga cuando el caudal supere los 8,2 bpm para evitar el desgaste de la salida de descarga, el buje y el manifold. Los límites de presión máximos del fluid end se deben a la carga máxima en barra del power end, no a los límites de presión del fluid end.
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Como ocurre con cualquier otro equipo, el mantenimiento de la bomba triplex prolongará su vida útil. En este capítulo encontrará los pasos que debe seguir para conseguir el cor-recto cuidado, mantenimiento y reparación de las bombas triplex.
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La cavitación es la principal causa de deterioro de las bombas triplex durante su funcionamien-to, especialmente cuando la bomba golpea y las líneas de tratamiento vibran violentamente. Otra fuente de cavitación es la rotura prematu-ra de los discos de ruptuprematu-ra (válvulas de suc-ción) a presiones mucho más bajas que su presión de ruptura nominal. En ambos casos, el resultado ocasiona una falla en la operación. La cavitación normalmente se produce cuando: · Se utiliza para presurizar, una bomba deterio-rada o dañada que no mantiene la presión adecuada en el manifold de succión de la bomba
· Hay una fuga de aire en el manifold de suc-ción
· El bombeo es demasiado rápido como para que la bomba centrífuga pueda suministrar un caudal de fluido suficiente a la bomba triplex. La cavitación se produce cuando la cámara no está llena de líquido y el pistón pasa de suc-ción a descarga. El pistón no empuja el fluido hacia la descarga, sino que comprime el vapor causando un cambio momentáneo en la carga de la bomba y en la velocidad del pistón. Este cambio repentino de la velocidad causa una enorme tensión en el power end y en el fluid end, lo cual puede producir fatiga o falla mecánica.
La cavitación provoca lecturas incorrectas en los contadores de barriles y los registradores del trabajo. Estos contadores miden el volu-men de fluido que se bombea contando el número de revoluciones que efectúa el eje de piñón o el eje de salida del motor. Los conta-dores siguen llevando a cabo el recuento mien-tras la bomba gire, aunque no se esté bombe-ando nada.
La cavitación es más probable que ocurra cuando se bombea petróleo, incluso después de cebarla, que cuando se bombea agua, ya que el agua tiene una presión de vapor mucho menor que el petróleo.
Para evitar la cavitación, deben realizarse lo siguientes pasos: · Asegúrese de que la bomba triplex esté bien cebada purgando todo el aire del sistema.
· Asegúrese de que el amortiguador de pulsaciones esté en buenas condiciones y compruebe la purga de aire durante el cebado de una bomba en una unidad de fracturamiento.
·
Cuando bombee lodo de alta viscosi dad almacenado en tanques dedesplazamiento durante mucho tiempo, haga circular el lodo hacia los tanques antes de bombearlo con el fin de evitar que se gelatinice o limite la succión.
N NOOTTAA::
Inspeccione anualmente los fluid ends para comprobar que no haya fisuras utilizando el proceso de prueba de partícu-las magnéticas. Póngase en contacto con Gardner Denver si desea realizar una inspec-ción básica. Consulte con su encargado de mantenimiento si necesita más información.
·
No succione lechadas a bajas veloci dades. Si la lechada es espumosa y debe realizar el trabajo a alta velocidad, utilice un producto antiespumante.·
Si bombea el contenido de dos o mástanques o tiene que cambiar de tanques de desplazamiento, abra la válvula del segundo tanque antes de cerrar la del primero para evitar que entre aire en el sistema.
·
Asegúrese de que las mangueras desucción no presenten fugas de aire en las conexiones o alrededor de los
niples. Se puede realizar una prueba de presión en las mangueras de succión y en las conexiones presurizándolas cuidadosamente con una bomba cen trífuga como la RA45.
·
Si observa cualquier indicio de cavitación, reduzca el caudal de la bomba inmediatamente y corrija el problema antes de volver a aumentar el caudal.·
Si se produce cavitación al utilizar una bomba sin succión presurizada,compruebe el O-ring del manifold de succión del fluid end para ver si las mangueras y las conexiones están tienen buen sello.
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Para garantizar que el power end funcione cor-rectamente, examine y compruebe lo siguiente:
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Durante cualquier trabajo, compruebe fre-cuentemente el manómetro de lubricación del power end y la temperatura del cuerpo. Se considera que el power end se está recalen-tando cuando no se puede tocar el cuerpo más que unos segundos sin quemarse. El recalen-tamiento se produce cuando se mantiene la bomba en funcionamiento durante mucho tiem-po a una tiem-potencia cercana o igual a la máxima. Apague la bomba si se recalienta el power end.
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Preste atención a los ruidos extraños, como chasquidos o golpes. El origen de los ruidos puede ser:
1. Excéntricas flojas o chavetas dañadas
2. Engranajes principales o piñones difer enciales dañados
3. Cojinetes principales, pony rod o cojinetes de bielas gastados o dañados
4. Cigüeñal principal dañado
5. Excéntricas agrietadas
6. Los problemas registrados en el fluid end también pueden confundirse con ruidos del power end. Examine el fluid end detenidamente para descartar esta posible fuente de ruidos o golpeteos. A
ADDVVEERRTTEENNCCIIAA::
El power end puede incendiarse si se calienta demasiado. Si el power end dispone de un cuerpo de magnesio, será imposible apagar el fuego. Advertencia
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PRRÁÁCCTTIICCAA RREECCOOMMEENNDDAADDAA::
Si dispone de una manguera de agua limpia, rocíe el cuerpo con agua fría para enfriarlo si la bomba tiene que funcionar durante mucho tiempo.
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Si las chavetas o los chaveteros están flojos, oirá un golpeteo cuan-do se bombea a presión.
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La finalidad de los sellos de los pony rods es evitar las fugas de aceite y la entrada de polvo en el interior del power end. Si el extremo expuesto del pony rod presenta indicios de ral-laduras o desgaste, puede significar que los sellos estén gastados.
Se instalan anillos de limpieza en el pony rod para evitar que entre polvo o suciedad y que cause daños a los sellos del pony rod. Para que funcionen con eficacia, los anillos de limpieza deben quedar bien ajustados al pony rod en todo momento. Asimismo, los anillos de limpieza evitan que el líquido a presión pueda entrar en el power end y traspasar el sello del pony rod en el caso de que un pistón no estu-viera bien sellado.
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Durante la inspección STEM 2, retire la tapa posterior del power end o la placa de inspec-ción y toque el fondo del cuerpo para ver si hay restos de cemento o lodo. El lodo puede desgastar rápidamente los cojinetes y bujes de bronce que hay en el interior del power end.
IIMMPPOORRTTAANNTTEE::
Asegúrese de seguir los procedimien-tos de bloqueo y señalización
("LOTO") antes de acceder al interior del power end.
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Examine la superficie del cuerpo del power end para ver si hay signos de corrosión causada por productos químicos o agua salada. Raspe la corrosión con un cepillo. A continuación, aplique una capa de imprimante y pinte la zona afectada.
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Consulte el manual de mantenimiento de cada unidad para saber el lubricante que debe uti-lizar. La mayoría de las bombas llevan de fábri-ca aceite sintético.
Las bombas mecánicas o hidráulicas bombean el aceite lubricante desde el power end. A
con- tin-uación, el aceite pasa por un filtro hasta la conexión en cruz de la línea, y finalmente llega al eje principal y a las crucetas.
Cuando utilice una bomba PG en servicios de alta potencia o de bombeo continuo, será necesario un radiador de aceite externo para mantener la bomba por debajo de la temper-atura máxima de servicio.
En los servicios de fracturamiento, los power ends disponen de radiadores de aceite instala-dos de fábrica.
Gracias a una válvula de alivio de presión, se evita que la presión del sistema supere una presión determinada.
IIMMPPOORRTTAANNTTEE::::
Si el cuerpo del power end es de magnesio y se utiliza en aplica-ciones costafuera, tenga mucho cuidado para evitar la corrosión (electrolítica) causada por la sal del ambiente, ya que el power end puede deteriorarse rápidamente.
N NOOTTAA::
Cuando compruebe el nivel de aceite, retire siempre la varilla de medir y deje que salga el aire del
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ADDVVEERRTTEENNCCIIAA::
Puesto que la presión que hay en un sistema hidráulico es consecuencia de la resistencia y el caudal varía en fun-ción de las revoluciones del motor, la bomba está dimensionada de tal man-era que mantenga una presión de aceite adecuada a revoluciones bajas. Sin embargo, la presión del aceite dis-Advertencia
Hay dos tipos de filtros de aceite y configuraciones para los power ends: bypass interno y bypass externo.
Remueva el filtro y compruebe su estado. Límpielo o cámbielo si es necesario.
Para comprobar el color y la transparencia del aceite, compare una muestra del power end con otra de aceite sin usar. Gracias a un bypass que rodea el filtro de aceite, se garantiza que no se interrumpa el flujo de aceite en caso de que el filtro se tape. Este bypass se abre gracias a una válvula de alivio. En los modelos antiguos, la válvula está montada directamente en el filtro y dispone de una manguera. La válvula dirige el líquido que pasa por el bypass hacia el otro lado del filtro.
En los modelos nuevos, el bypass se encuen tra en el interior del portafiltros y viene regulado con un diferencial predeterminado. Los filtros de los nuevos modelos llevan un indicador que muestra claramente cuándo se activa el bypass del filtro: verde significa que el funcionamiento es normal; rojo significa que se ha activado el bypass. Este indicador funciona solamente cuando fluye aceite
por el filtro. Durante el funcionamiento de la
bomba, compruebe y anote el estado en un formu-lario STEM I.
Montada directamente en la parte inferior del power end hay una válvula de alivio que controla la presión de aceite. También hay un manómetro montado en el panel de control o directamente en el circuito de aceite lubricante del power end, que permite al operador controlar la presión de aceite de cada bomba.
Para regular la válvula de alivio de presión, retire la tapa grande. Para aumentar la presión a la que se dispara la válvula, haga girar el tornillo de regu-lación en el sentido de las agujas del reloj. Para reducirla, hágalo girar en sentido contrario. consecuencias desastrosas para el
power end, sobre todo cuando concur-ren las siguientes circunstancias: · El power end trabaja a revoluciones muy bajas con presiones de descarga muy elevadas.
· Las rpm son demasiado bajas como para crear suficiente presión de aceite con el fin de mantener una buena película de aceite encima de los cojinetes excéntricos.
· La carga de la biela es elevada
SIEMPRE debe vigilar y mantener la
presión del aceite del power end. Un correcto dimensionamiento del fluid end evita este tipo de fallas.
--IIMMPPOORRTTAANNTTEE::
En el interior de la tapa de los cojinetes del eje principal del power end hay unos sellos de aceite. A medida que se gastan los sellos, disminuye la presión del aceite. Puede comprobar la presión del aceite utilizando el manómetro que hay en la tapa.
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Consulte siempre a su supervisor antes de realizar cualquier ajuste.
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Hay dos tipos distintos de bombas de lubri-cación para los power ends: las de engranajes y las de paletas. Cuando una bomba de engranajes esta montada en el eje de trans-misión auxiliar ,que gira al doble de revolu-ciones que el motor, se utiliza un adaptador de transmisión de ángulo para reducir las rpm. Las bombas hidráulicas de paletas van mon-tadas directamente en los engranajes del motor a través de un eje de entrada ranurado. En ambos casos, la presión del aceite del motor aumenta si hay fugas en el sello del eje.
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Puesto que las bombas Tyrone utilizan un eje de entrada recto, hay que tener especial cuidado a la hora de instalar el adaptador de transmisión cónico. La separación del engranaje impulsor es crucial para garantizar que el engrana-je esté bien centrado con respecto al engranaje impulsor de la transmisión de ángulo. De lo contrario, la presión del aceite del power end disminuirá en situaciones críticas.
Precaución
Bomba de lubricación del power end
IIMMPPOORRTTAANNTTEE::
Las bombas de la marca Webster son obsoletas y deben sustituirse por bombas Tyrone. Encargue un kit completo de sustitución.
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Para asegurar el correcto funcionamiento del fluid end, examine y compruebe los siguientes aspectos:
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El sistema de lubricación del fluid end utiliza una bomba neumática para transferir aceite a
los pistones. Las válvulas de retención que están instaladas directamente en el fluid end evitan que entre cemento en el circuito de
usar.
El divisor de caudal utiliza dos códigos: el número 12 para indicar que el divisor descar-gará por un lado y el número 24 para indicar que el divisor descargará por ambos lados. Estos divisores codificados no pueden usarse indistintamente. Cada divisor debe completar su ciclo. Si se tapa cualquiera de los
orificios,se interrumpe el ciclo y se para el
sis-tema de lubricación. Si es necesario parar la lubricación de una bomba centrífuga, por ejem-plo, redirija la manguera hacia el depósito. Las bombas neumáticas Alemite suministran IIMMPPOORRTTAANNTTEE
Para garantizar la máxima duración del empaque, es esencial que los pistones y el empaque estén bien lubricados. Si el empaque no está bien lubricado, empezará a perder líquido al cabo de unos pocos segundos de encenderse la bomba, dañando la superficie pulida de los pistones. Esto también puede causar un recalentamiento y un deterioro del empaque, reduciendo así su vida útil.
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Las bombas Alemite empleadas para el sistema de lubricación del fluid end son unas bombas de grasa que permiten bombear aceites de alta viscosidad. C
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No reutilice el aceite de empaques, puesto que la suciedad y los restos de partículas contaminarían el sis-tema, dañarían la bomba y
taponarían los divisores de caudal. Precaución
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Las bombas Alemite también propor-cionan lubricación a la bomba cen-trífuga a tráves de una línea de descarga paralela, o un divisor de caudal en los modelos más antiguos
La salida del divisor de caudal está conectada a través de una válvula de retención al orificio del empaque de cada fluid end. Desde ahí, el aceite llega al fluid end y entra en el anillo de linterna para conseguir una distribución uni-forme del empaque.Las bombas Alemite actualmente utilizadas en la serie PG de bom-bas de cementación son del modelo 9668, con una presión de bombeo media (relación 5:1). La sección de la bomba trabaja conjuntamente con un Motor Lógico Neumático, Modelo 338066-A1.
Para ajustar el caudal de la bomba Alemite, ponga el regulador de presión de aire entre 110 y 120 psi. Ajuste la válvula dosificadora del lado de descarga para controlar la cantidad de aceite lubricante que desee.
Las bombas de última generación disponen de un filtro de aceite lubricante instalado a la sali-da de la bomba Alemite. A diferencia de las antiguas bombas Alemite, el caudal de lubri-cación no puede calcularse a partir del ruido del motor neumático. Instale un manómetro en el lado de descarga de la bomba para determi-nar la presión del aire. La presión normal está entre 30 y 40 psi.
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Si se obstruye alguna de las líneas de suministro de aceite, significa que se ha averiado todo el sistema de lubricación de los pistones. El divisor de caudal McCord no fun-ciona si alguno de sus orificios de salida está obstruido.
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En los Motores Lógicos Neumáticos del modelo 338066-A1, no utilice un sistema de lubricación por aire. Estos motores utilizan lubricante de teflón y no necesitan lubricación adicional excepto durante su man-tenimiento o reparación. Sin embar-go, necesitan aire seco y limpio.
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El sistema de lubricación de aceite con aire com-primido es un sistema muy confiable y que necesita muy poco mantenimiento. Sustituye los sistemas Alemite convencionales tanto en servicios de cementación como de fracturamiento. En 1999, este sistema se convirtió en el método estándar de lubricación de pistones en las nuevas unidades de cementación y fracturamiento. Los equipos de bombeo con válvulas antiguas se pueden modi-ficar.
Este nuevo sistema de lubricación utiliza un
depósito de aceite con aire comprimido que empuja el aceite por las líneas de suministro hasta cada orificio del empaque. Mediante las válvulas de dosi-ficación se puede regular el caudal de aceite. La válvula de dosificación está situada entre el depósi-to de aceite y la válvula de retención del orificio del empaque.
Se trata de un sistema sencillo y de fácil manten-imiento gracias a su reducido número de compo-nentes.
El sistema de lubricación ofrece las siguientes ven-tajas cuando está bien instalado:
· Reduce el consumo de aceite.
· Disminuye la cantidad de lubricante
necesario para los pistones.
· No afecta la vida útil del empaque.
· Es compatible con todos los tipos de
empaque.
· Simplifica las operaciones en zonas
ambientalmente sensibles, como las operaciones costafuera
· Utiliza aire comprimido para empujar el
lubricante hacia el empaque del pistón y las bombas centrífugas.
· No contiene ninguna pieza móvil que se
pueda atascar o averiar.
· Reduce los costos de mantenimiento.
· Ahorro anual en costos de operación
estimado en US $2.500 por unidad. Para transformar una unidad existente en un sis-tema de lubricación de aceite con aire comprimido, retire el sistema de lubricación de pistones instala-do actualmente con excepción del depósito para recoger el aceite usado. Las piezas del nuevo sis-tema incluyen lo siguiente:
· Depósito de aceite presurizado especificado
por ASME y con soporte de montaje.
· Manifold y mangueras de distribución.
· Válvulas de retención nuevas
en el fluid end.
· Anillos limpiadores detrás del anillo de lin terna para retener el aceite lubricante. P
PRREECCAAUUCCIIÓÓNN::
Este sistema incorpora un recipi-ente a presión. Siga estrictamrecipi-ente los procedimientos de uso y llena-do. Todos los usuarios deben cono-cer cómo funcionan los mecanis-mos de alivio de presión del sis-tema.
Precaución
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Siga las indicaciones de
Schlumberger Well Services dadas en el Boletín de Mantenimiento Nº
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El depósito debe tener las siguientes carac-terísticas:
·
Especificado por ASME·
Homologado para 200 psi/13,79 bar·
Capacidad máxima de 16,4 galones/62litros
·
Punto de llenado en la mirilla superior de 13,2 galones/50 litrosEl depósito tiene las siguientes medidas de seguridad:
·
Tapón de llenado de dos piezas·
Válvula esférica de tres vías hecha debronce para presión o purga
·
Válvula de alivio de presión de 150 psi·
Manómetro con líquido de 0 a 100 psi·
Tres mirillas para el nivel de líquido - presión de servicio máxima de 1.750 psi/119 bar22..
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Las piezas del fluid end que hay que modificar son las siguientes:
·
Tres válvulas de retención Haskel SS,15.000 psi
·
Tres sellos limpiadores que debeninsta-larse en las tuercas del empaque de las unidades de fracturamiento
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El manifold de distribución simplifica el encami-namiento de las mangueras. Todas las conex-iones de las mangueras llevan cierre a presión para poder realizar instalaciones de campo sin necesidad de llevar herramientas especiales ni empalmar mangueras.
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La caja de cadena necesita poco mantenimien-to si se revisa regularmente. Compruebe los siguientes aspectos:
·
Aceite contaminado·
Barras de torsión flojas en los extremos, gastadas, mal ajustadas o corroídasSi escucha algún sonido extraño, como un golpeteo, puede indicar lo siguiente:
·
La cadena golpea el interior de la caja de cadena.·
Las ranuras de la brida de acoplamientoestán gastadas.
·
Los cojinetes de la caja de cadenaestán defectuosos.
IIMMPPOORRTTAANNTTEE::
Las tuercas del empaque pueden modificarse localmente o com-prarse. Las unidades de
cementación equipadas con bom-bas PG deben disponer de una
N NOOTTAA::
Engrase las barras de torsión cuan-do realice una inspección STEM 2.
IIMMPPOORRTTAANNTTEE::
Deberá tomar medidas inmediata-mente si escucha algún ruido extraño y no identifica cuál es su causa.
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ADDVVEERRTTEENNCCIIAA::
Para garantizar un funcionamiento seguro y confiable, sólo debe utilizar los depósitos de repuesto especifica-dos. No realice ningún cambio ni util-ice depósitos fabricados localmente. Advertencia
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El fluid end es muy robusto y, por tanto,
requiere poca atención. En el apartado 6.3.7.1. se describe detalladamente el procedimiento de reempaque.
Realice los siguientes pasos antes de cada trabajo:
1. Apriete los pistones y verifique el empaque.
2. Si el empaque es doble o con anillo inicial, compruebe que las tuercas del prensaestopas no se hayan aflojado.
3. En los sistemas Alemite convencionales, ajuste el flujo de aceite que va desde la bomba Alemite hasta los empaques. Compruebe que no haya fugas en los circuitos de aire y de lubricación.
4. En los sistemas de aceite con aire comprimi-do, asegúrese de que la válvula de presión de
5. Compruebe los protectores de los Martin Decker para asegurarse de que estén coloca-dos y funcionen correctamente.
6. Compruebe detenidamente los diafragmas de goma para asegurarse de que no presenten perforaciones. Si están perforados, el cemento podría entrar en los circuitos que van al dis-positivo de apagado por sobrepresión (OPSD) y al panel de instrumentos.
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PRREECCAAUUCCIIÓÓNN::
No apriete los empaques excesiva-mente. No vuelva a apretar el empaque con anillo inicial. Precaución
7. Compruebe los OPSD en este momento para proteger el equipo y sobre todo, a los operadores en:
· En las unidades CPS-361 -con aceler-ador de aire- el OPSD corta el sumin-istro de aire al acelerador y a la trans-misión para que el motor quede con marcha en vacío y para devolver el cilin-dro de mando de la transmisión a la posición neutra.
Hay dos rangos disponibles para el OPSD: 0-10.000 psi y 0-15.000 psi. Calibre el OPSD cuando realice una prueba de presión en la bomba triplex utilizando un manómetro de precisión u otro instrumento de la manera siguiente:
1. Ajuste el OPSD a 1000 psi.
2. Aumente la presión hasta que se
dispare el OPSD, normalmente a 1000 psi +/- 500 psi.
3. Compruebe la precisión
del OPSD.
4. Ajuste la placa de calibración de manera que coincida con la presión de activación del OPSD.
5. Repita los pasos 1 a 4 con
diferentes presiones para verificar la precisión del OPSD de la unidad.
·
En unidades con transmisión estándar:al cortar el aire, se desconecta el embrague desactivando la transmisión y dejando el motor con marcha en vacío.
· En motores electrónicos: se corta la corriente eléctrica que alimenta los módulos de control electrónico de aceleración del motor dejando el motor con marcha en vacío.
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Utilice una llave de tubo para quitar y poner los retenedores. Acábelos de apretar con la ayuda de una maza.
El ajuste de los retenedores de la tapa con una llave de tubo sólo sirve para evitar que las tuercas se aflojen con las vibraciones. Por mucho que apriete las tapas no conseguirá mejorar el sello.
N NOOTTAA::
No supere la presión máxima de trabajo del fluid end.
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Después de remover las tapas de succión o descarga, saque los o-rings y los anillos de respal-do para examinar el interior y limpiar los restos de cemento y otros residuos. Después de colo-car de nuevo los o-rings y los anillos de respaldo en la ranura, engrase un poco la rosca de la tapa y el retenedor. Si aplica demasiada grasa, podría evitar que la tapa cierre bien o provocar que los o-rings y los anillos de respaldo se salgan de sus ranuras, con lo cual podría dañarlos al apretar la tapa. Si sucediera esto, saque la tapa y cambie los sellos dañados.
Tapa de la succión Tapa de la descarga
N NOOTTAA::
El taponamiento producido por exceso de grasa ocurre porque la grasa actúa igual que un fluido hidráulico incompresible dentro de un gato hidráulico. La grasa que queda atrapada entre la rosca y los o-ring evita que la tapa quede bien apretada. Al aplicar presión sobre el retenedor de la tapa, el o-ring puede ceder. Normalmente, esto ocurre cuando el o-ring de las tapas de succión o descarga, entra en la superfi-cie de sellado del fluid end. Al apretar la tapa, la grasa va quedando atrapada a medida que el o-ring empieza a sellar el paso. Sin embargo, la grasa no puede pasar y queda retenida por el o-ring, por lo que no puede apretarse del todo la tapa.
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PRRÁÁCCTTIICCAA RREECCOOMMEENNDDAADDAA::
Al instalar el buje en el extremo, insértelo primero con el borde más corto mirando hacia el fluid end para tener un sello efectivo cuando el área de sellado del fluid end está en buenas condiciones. Cuando, con el uso, la efectividad del sello empiece a disminuir, cambie el buje de sentido, colocando el borde más largo primero. Esto hace que se reposicione el o-ring a un área efectiva de sello. Este procedimiento puede prolongar la calidad del sello unos 5 ó 10 años más.
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Las válvulas se fabrican de las siguientes for-mas:
Válvulas de descarga
Se han diseñado válvulas con disco de ruptura (para succión) por dos motivos:
1. Para proteger el equipo de tratamiento y el power end por sobrepresión violenta y accidental del fluid end.
2. Para salvaguardar la integridad del
personal en caso de una ruptura del equipo de tratamiento derivada de una sobrepresión en la bomba triplex.
Las válvulas con disco de ruptura están dis-eñadas para durar al menos 500.000 ciclos de presión. Esto equivale aproximadamente a 8.300 barriles bombeados por pistón en un fluid end TG (3-3/4 pulgadas) y a 14.700 bar-riles bombeados por pistón en una bomba TH (5 pulgadas). Dadas las características de los trabajos que realizamos, las válvulas y el empaque se deteriorarían mucho antes de alcanzar este volumen.
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ADDVVEERRTTEENNCCIIAA::
No utilice nunca válvulas con disco de ruptura en la descar-ga del fluid end, ni válvulas de descarga en la succión. Advertencia
N NOOTTAA::
Válvulas de succión (disco de ruptura)
Se han dado casos de falla prematura de las válvulas con disco de ruptura. En la mayoría de los casos las razones fueron las siguientes:
·
Circulación a caudal demasiado altodurante el cebado de las bombas mientras se utilizaba suministro por gravedad: esto provoca picos de presión que no se observan en el manómetro y que superan los límites de pre-sión de las válvulas con disco de ruptura. Para cebar una bomba, utilice un caudal que no supere el 50% del caudal nominal de salida de la bomba que va a cebar.
·
Pruebas de alta presión de las líneas: sila bomba no se ha cebado correctamente, provoca que el pistón se acelere y dé sacudi-das creando un efecto de golpe de ariete. Si es posible, bombee a revoluciones bajas utilizan-do una bomba de mayor tamaño para
