Repositorio Digital UTE - Universidad Tecnológica Equinoccial

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
© Universidad Tecnológica Equinoccial. 2014
Reservados todos los derechos de reproducción
II
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
III
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
IV
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
V
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
VI
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
VII
2.3.2.4
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
2.4
Válvulas de prevención de reventones (IBOP) .................. 20
CARRO Y VIGA DE GUÍA ........................................................ 24
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
VIII
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
2.5
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
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
IX
2.8.3
2.9
REGISTROS ............................................................................ 61
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
X
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
XI
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
3.1.6
DAÑOS MÁS COMUNES OCURRIDOS EN EL MOTOR
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
XII
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
3.2.8
PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCIÓN Y
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
3.2.9
PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCIÓN Y
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
3.2.10
PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCIÓN Y
MANTENIMIENTO CONTRA DAÑOS EN LOS BRAZOS (ESLABONES)
DEL ELEVADOR DEL EQUIPO TOP DRIVE. ..................................... 132
3.2.10.1 Programa general de inspección y mantenimiento de los
brazos del elevador del equipo Top Drive. ....................................... 133
XIII
3.2.11
PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCIÓN Y
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
3.2.13
PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCION Y
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
3.2.14
PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCION Y
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
XIV
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
XV
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
XVI
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
XVII
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
XVIII
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
XIX
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
XX
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.
XXI
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.
XXII
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.
1
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.
2
 Elaborar listas de verificación (check list) basadas en normativas
internacionales sobre el equipo Top Drive.
3
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
4
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.
5

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.
6

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
7
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)
8
 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).
9
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
10
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
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
11
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
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
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
12
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
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
13
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
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
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
14
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
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
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.
15
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)
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
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,
16
empezaremos a exponer los cuatro elementos que conforman el manejador
de tubería (Pipe handler).
2.3.2.1 Adaptador rotatorio
Figura 10. Adaptador rotatorio
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
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
17
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
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
18
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.
19
Figura 12. Mecanismo de inclinación
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
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.
20
Figura 13. Válvulas de prevención de reventones
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
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),
21
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.
22
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
23
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.
24
Figura 16. Carro y viga guía
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
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
25
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)
26
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
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
27
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)
28
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
29
Figura 22. Cilindros de contra peso instalados en el Top Drive
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
2.4.3 VÁLVULAS IBOP
Figura 23. Válvulas IBOP superiores e inferiores
Fuente. (Alibaba Global Trade, 2013)
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
30
utiliza para evitar que el fluido de perforación de flujo de vuelta desde la
parte inferior durante las paradas.
Figura 24. Válvulas IBOP
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
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.
31
2.4.4 ENGRANAJES DE LA TRANSMISIÓN ROTARIA
Figura 25. Cuerpo principal de transmisión
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
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.
32
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.
33
Figura 27. Caja de transmisión del equipo Top Drive
Fuente. (Alibaba Global Trade, 2013)
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)
34
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)
35
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
36
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.
37
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)
38
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
39
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
40
avanzada de forja y tratamiento térmico, y que hayan pasado la prueba de
ultrasonido pertinente
Figura 33. Brazos del elevador
Figura 34. Eslabón
Fuente. (Alibaba Global Trade, 2014)
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.
41
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)
42
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).
43
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.
44
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).
45
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.
46
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
47
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).
48

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.
49
 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.
50
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
51
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
52
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).
53
 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
54
 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
55
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
56
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)
57
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.
58
 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.
59
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
Raro
Poco probable
Posible
Muy probable
Casi seguro
1
2
3
4
5
Consecuencias
Despreciable
Menores
Moderadas
Mayores
Catastróficas
1
2
3
4
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
60
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.
61
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,
62
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.
63
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.
64
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
65
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
66

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.
67
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.
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.
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
69
 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
70

Conexiones sueltas

Abrazaderas
2.10.6 OBLIGACIONES
PROCESOS
DE
DE
HIDROCARBUROS
LAS
EMPRESAS
EXPLORACION
SEGÚN
Y
LA LEY
QUE
REALIZAN
EXPLOTACION
DE
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;
71
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.
72
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
73
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.
74
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.
75
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.
76
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.
77
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.
78
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.
79
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.
80
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.
81
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;
82
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.
83
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
Picadura
Desgaste por
sobrecarga
Descripción
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.
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.
Imagen
84
Continuación Tabla 3. Daños comunes en los engranajes de la transmisión
giratoria del Top Drive
Es un desgaste por la
presencia de un gran número
de muy pequeños orificios
distribuidos sobre toda la
Desgaste
superficie de trabajo del
por
diente. Causado por los
corrosividad
productos ácidos generados
en la oxidación del aceite o
por su contaminación con
agua (humedad).
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
Desgaste
donde mayor velocidad de
por
deslizamiento existe.
abrasividad
Esta falla se produce en
transmisiones
altamente
cargadas, y se caracteriza
Deformación
por la fluencia del material
plástica por
hacia los extremos o centro
sobrecarga
del diente en dependencia de
si la rueda es conducida o
conductora
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 fractura por impacto se
caracteriza a menudo por la
impacto
presencia de una ondulación
en el área donde fue
comprimido. Esto se debe a
una deformación plástica
severa.
85
Continuación Tabla 4. Daños comunes en los engranajes de la transmisión
giratoria del Top Drive
Este
daño
se
causa
por
sobrecarga repetida sobre un
diente. El diente es similar a una
viga voladiza que es soportada por
Fractura por uno de sus extremos. La carga
fatiga
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.
Daño en
engranajes
Daños
superficiales
Desgaste
Deformación
plástica por
sobrecarga
Daños en
dientes
Picado
Fractura
Corrosivo
Por impacto
Abrasivo
Por desgaste
Otras
Sobrecarga
Figura 46. Diagrama causa raíz de los daños en engranajes
86
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
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.
Daño
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
Solución
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.
87
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
Descripción
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
Daño
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
Solución
Suciedad o corrosión:
Aplicar
inspección
(END)
ensayo
no
destructivo y cambiar la
pieza si es necesario.
88
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
Descripción
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.
Daño
Solución
Ruido de frenos al Ruido de frenos al
frenar:
Pastillas frenar:
Cambiar
totalmente gastadas.
pastillas.
Vibraciones al frenar: Vibraciones al frenar:
Pastillas engrasadas.
Limpiar
o
cambiar
pastillas
Daño en
frenos de
disco
Daño en
discos
Daño en
pastillas
Ondulación
Ruido
Rayado
Vibrado
anormal
Daño en
mordazas
Corrosión
Cristalización
Espesor
Figura 47. Diagrama causa raíz de los daños en frenos de disco
89
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
Rotura
Descripción o causa
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.
Sobre presiones
Estallado
Uniones defectuosas
Deshilamientos y
levantamientos de
capaz
Incompatibilidad con los
fluidos
Daño en el entubado
con manifestación
exterior
Fricción
Ataques químicos en
capaz exteriores de la
manguera
Agrietamientos
Defectos de
fabricación
Desgaste natural
NO
NO
Causa indefinida
Desgaste normal que
ocurre con el tiempo y
bajo
adecuados
procesos de trabajo
Fuente. (Parker, 2010)
90
Daño en
mangueras
hidráulicas
Daño en cuerpo
de manguera
Daño union de
martillo
Deshilamiento
Corrosión en
superficie
metálica
Agrietamiento
Súper expansión
por temperatura
Estallido
Desenroscado
por vibrado
excesivo
Rotura
Mala selección
de rosca
Desgaste normal
Incompatibilidad
sello interno fluido
Figura 48. Diagrama causa raíz de los daños en las mangueras hidráulicas
del Top Drive
91
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
Fuente. (Canrig Drilling Technology LTD., 2012)
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.
92
Daño en los
brazos del
elevador
Daño por
desgaste
Daño por
elongación
Adelgazamiento
del diámetro y
perdida de
resistencia
Rayado
Corrosión
Agrietamiento
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
Corto entre espiras o
Bobina en cortocircuito
Imagen
Descripción
Contaminación interna
del motor
Fallo del esmalte de
aislamiento del hilo
Fallo del barniz de
impregnación
Rápidas oscilaciones en
la
tensión
de
alimentación.
93
Continuación Tabla 10. Daños comunes en el motor eléctrico del Top Drive
Corto entre fases
Corto en la
conexión
Corto en la salida
de la ranura o corto
dentro de la ranura
Pico de tensión
Desequilibrio de
tensión
Contaminación interna del
motor
Degradación del material
aislante por resecado,
ocasionada por exceso
de temperatura
Contaminación interna del
motor
Fallo del material aislante
Sobrecalentamiento de la
conexión debido a un mal
contacto.
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.
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
y/o de corriente entre las
fases
Fallo
en
banco
de
condensadores
Mal contacto en las
conexiones, interruptores,
contactores, disyuntores,
etc.
94
Continuación Tabla 11. Daños comunes en el motor eléctrico del Top Drive
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
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.)
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.
Rotor bloqueado
Sobrecalentamiento
Fallo de fase:
Estrella (Y): quema de
dos fases
Triangulo (Δ): quema
de una fase
Fuente. (WEG LTD., 2014)
95
Daño en
motores
eléctricos
Operación
defectuosa
Temperaturas
anormales
Daño en
bobinado
Desgaste de
piezas
Rotor
bloqueado
Corto entre
espiras
Fallas
mecánicas
Estator mal
conectado
Corto en la
conexión
Avería de
rodamientos
Corto circuito
entre fases
Corto dentro
o en la salida
de la ranura
Espirales en
contacto
Pico de
tensión
Rotor
bloqueado
Desequilibrio
de tensión
Tensiones
muy bajas
Figura 51. Diagrama causa raíz de los daños en el motor eléctrico del Top
Drive
96
3.1.6 DAÑOS
MÁS
COMUNES
OCURRIDOS
EN
EL
MOTOR
HIDRÁULICO DEL TOP DRIVE
Tabla 12. Daños comunes en el motor hidráulico del Top Drive
Daño
Contaminación
por partículas
finas
Contaminación
por materias
gruesas
Aireación y
cavitación
Descripción
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.
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.
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.
97
Continuación Tabla 13. Daños comunes en el motor hidráulico del Top
Drive
Falta de aceite
Presión excesiva
Temperatura
elevada del 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
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.
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.
98
Daño en motores
hidráulicos
Carga
escesiva
Daño
causante de
ruido
excesivo
Daño por
presión
incorrecta
Daño por
temperatura
Fluido
caliente por
exceso de
presión
Presión
excesiva
Presión muy
baja o nula
Fugas de
fluido
Enfriamiento
ineficiente
No flujo
Viscosidad
incorrecta
Desgaste o
desajuste de
partes
Rompimiento
de alambres
Acoples
desalineados
Desgaste o
desajuste de
partes
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.
99
Daño en Top
Drive
Causas
humanas
Manipulación
inapropiada
Malas
instalaciones
Causas físicas
Daño en rotores
Vibraciones
excesivas
Causas latentes
Por lubricantes
Inexistencia de
procesos de
mantenimiento
Falta de
capacitación
Falta de
supervición y
control
Ruido excesivo
falta lubricante
Frecuencia de
inspección no
acordes
Selección
incorrecta del
lubricante
Procedimientos
no adoptados
Lubricante
contaminado
Figura 53. Diagrama causa raíz de los daños generales en el equipo Top Drive
100
3.2 PROCEDIMIENTOS
MANTENIMIENTO
PARA
LA
INTEGRAL
INSPECCIÓN
DE
LAS
Y
PARTES
COMPONENTES DEL EQUIPO TOP DRIVE
Figura 54. Inspección y mantenimiento a un equipo Top Drive
Fuente. (Canrig Drilling Technology LTD., 2012)
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:
101
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.
102
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.
103
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 Prioridad 1: Requiere solución
personas,
medio
ambiente
u inmediata
(emergencia)
por
operación.
incumplimiento contractual, riesgo de
daño a personas o incumplimiento
legal o de una norma.
Mayor: Incumplimiento a la Norma, Prioridad 2: Requiere solución en un
requisito
contractual
o período máximo de 5 días o en el
recomendación de fabricante.
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.
104
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
105
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:
106
 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
107
 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
108
 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
109
 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.
110
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:
111
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
112
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
113
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.
114
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.
115
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
1
Inspección
Revisar el nivel de aceite en la
caja de engranajes.
Frecuencia
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
9
Revisar el diámetro de los ojales
de los brazos del elevador.
Mensualmente o
cuando se revise el
empaque del Washpipe
Mensualmente
10
Revisar los frenos de los motores
de perforación
Mensualmente
11
Revisar el movimiento axial del
eje principal
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
12
Cada 3 meses
116
Continuación Tabla 16. Programa generalizado de inspección para el
equipo top drive según frecuencia de tiempo.
15
16
del tubo S contra desgaste
Revisar los IBOPs contra daños
Revisar los componentes que
soportan las cargas
Cuando se rompan las
conexiones
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
1
2
3
4
5
6
7
Trabajo de lubricación
Lubricar el conjunto del tubo
de lavado (1 grasera)
Lubricar las graseras de los
sellos de aceite superiores
del cuerpo principal (2
lugares)
Lubricar el yugo actuador y
los pasadores del IBOP
Lubricar los manivelas de
activación del IBOP (2
lugares)
Lubricar
el
buje
estabilizador
Lubricar las graseras del
adaptador rotatorio (3
lugares)
Lubricar el sello de aceite
inferior del cuerpo principal
(1 lugar)
Frecuencia
Diariamente
Diariamente
Diariamente
Diariamente
Diariamente
Semanalmente
Semanalmente
Tipo de grasa
Grasa de uso
general
Grasa de uso
general
Grasa de
general
Grasa de
general
uso
Grasa de
general
Grasa de
general
uso
Grasa de
general
uso
uso
uso
117
Continuación Tabla 18. Programa de lubricación del top drive según
frecuencia de tiempo.
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Lubricar el ensamble de
rodillos (24 lugares)
Lubricar la compuerta del
cilindro del sujetador
Lubricar los pasadores del
asa (2 lugares)
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)
Lubricar el mecanismo de
inclinación de eslabones
Lubricar el soporte de
elevador y la guía de
desgaste del buje maestro
Lubricar el adaptador de
alambre
Lubricar los cojinetes de los
motores de perforación (4
lugares)
Lubricar los motores de los
sopladores (4 lugares)
Lubricar el motor de la
bomba
hidráulica
(2
lugares)
Cambiar el aceite de la caja
de engranajes y realizar un
análisis de aceite
Cambiar el filtro de aceite
de la caja de engranajes
Realizar un análisis de
aceite del sistema hidráulico
Semanalmente
Semanalmente
Semanalmente
Semanalmente
Semanalmente
Semanalmente
Semanalmente
Grasa
general
Grasa
general
Grasa
general
Grasa
general
de
uso
de
uso
de
uso
de
uso
Grasa de
general
Grasa de
general
uso
uso
Cada 3 meses
Grasa de uso
general
Grasa de motor
Cada 3 meses
Grasa de motor
Cada 3 meses
Grasa de motor
Cada 3 meses
Aceite
engranajes
de
Cada 3 meses
Cada 3 meses Aceite hidráulico
cambiar el aceite,
cada 12 meses o
antes, basado en
los resultados del
análisis de aceite
Cambiar el filtro del sistema Cada 3 meses o
hidráulico
antes
si
hay
indicaciones
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
118
Tabla 19. Lubricantes recomendados.
Rango
de
temperatura
ambiente
Castrol
Grasa de uso general
Más de -20°
Menos de C
20° C
Aceite de engranajes
Más de 21° C
7° a 30° C
-6° a 16° C
Grasa de motor
Todas las
temperaturas
Grasa MP
-
Alpha LS-320
Alpha-150
Alpha LS-68
-
Chevron
Avi-Motive
Avi-Motive W
Alpha LS-320
NL Gear 150
NL Gear 68
-
Exxon
Lidok EP2
Lidok EP1
Alpha LS-320
Spartan EP150
-
Gulf Crown
EP31
Mobilux EP1
EP Lube
HD320
MobilGear 632
EP Lube HD150
Mobil
Gulf Crown
EP32
Mobilux EP2
Shell
Alvania EP2
Alvania EP1
Omala 320
Omala 150
Spartan
EP68
EP Lube
HD68
MobilGear
626
Omala 68
Staoil
Uniway
EP2N
Multifak EP2
Uniway
EP1N
Multifak EP1
Loadway
EP320
Meropa 320
Loadway EP150
Total
Multis EP2
Multis EP1
Union
Unoba EP2
2
-
Gulf
Texaco
NGL1
AGMA
Grado
de
viscosidad.
ISO
Aceite hidráulico
-10° a 85° C
-15° a 75° C
Hyspin AWS46
AW Hyd oil
46
Nuto H46
Hyspin
AWS-32
AW Hyd oil
32
Nuto H32
-
Harmony
46AW
DTE 25
Harmony
32AW
DTE 24
Cyprina RA
Tellus 46
Tellus 32
Staioil
-
Meropa 150
Meropa 68
-
Hydraway
HMA 46
Aceite Rando
HD46
Carter EP 320
Carter EP 150
-
Azolla ZS 46
Unoba EP1
Extra Duty
NL6EP
Extra Duty
NL4EP
Carter EP
68
Extra Duty
NL2EP
Hydraway
HMA 32
Aceite
Rando
HD32
Azolla ZS 32
-
Unax AW46
Unax AW32
1
-
6EP
320
4EP
150
2EP
68
-
1
46
32
MobilGear 629
-
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
119
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
Fuente. (Canrig Drilling Technology LTD., 2012)
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
120
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.
121
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.
122
 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
123
 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.
3.2.8 PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO
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
124
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.
125
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
D 4052
D 445
D 445
D 2270
D 97
D 92
Características
Densidad a 20 °C
Viscosidad a 40 °C
Viscosidad a 100 °C
Índice de viscosidad
Punto de fluidez
Punto de inflamación
Valor
0.86 kg/dm3
22.24 mm2/s
4.91 mm2/s
152
-48 °C
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.
126
3.2.9 PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO
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.
127
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.
3.2.9.2 Programa general de inspección y mantenimiento de los
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
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
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.
128
Figura 67. Revisión del juego de engranajes
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
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).
129
Figura 68. Revisión del nivel de aceite en la caja de engranajes
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
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).
130
Figura 69. Revisión del flujo de aceite en la caja de engranajes
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
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.
131
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.
3.2.10 PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO
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.
132
Figura 70. Brazos del elevador en operación
3.2.10.1
Programa general de inspección y mantenimiento de los
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.
133
Figura 71. Forma de medir el desgaste de los eslabones con el calibrador
Fuente. (Canrig Drilling Technology LTD., 2012)
Figura 72. Verificación y comparación del desgaste en los brazos del
elevador del equipo Top Drive
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
134
3.2.11 PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO
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.
135
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
Fuente. (Canrig Drilling Technology LTD., 2012)
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.
136
5. Inspección visual del estado del vástago (rayas, poros, golpes, corrosión
o flexión)
Figura 75. Inspección visual de los cilindros de contrapeso
Fuente. (Alibaba Global Trade, 2013)
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.
137
Figura 76. Rectificación de cilindros hidráulicos
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
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
Fuente. (Alibaba Global Trade, 2013)
138
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
139
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.
140
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
Fuente. (Parker, 2010)
141
Frecuencia de inspección de mangueras rotarias del equipo Top Drive
Tabla 24. Frecuencia de inspección de mangueras rotarias del equipo Top
Drive
Mangueras
Equipos
móviles
Equipos
estacionarios
15 Días
Mensual
X
X
Trimestral
X
Fuente. (Parker, 2010)
3.2.13 PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCION Y MANTENIMIENTO
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
142
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.
143
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.
144
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
Fuente. (Canrig Drilling Technology LTD., 2012)
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.
145
Figura 83. Inspección de las rejillas de ventilación del motor eléctrico
Fuente. (National Oil Well Varco, 2011)
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.
146
Figura 84. Inspección de partes móviles del motor eléctrico
Fuente. (Canrig Drilling Technology LTD., 2012)
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
147
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.
3.2.14 PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCION Y MANTENIMIENTO
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.
148
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
Verificación de fugas
Diario Semanal Mensual Semestral
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
149
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.
150
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 PESI -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,
151
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
152
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”.
153

"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
154
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.
155
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:
156
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
INSPECCIÓN N°
PROGRAMA DE
PLAN DE
FECHA
CONTROL INTEGRAL
INSPECCION Y
DEL EQUIPO TOP
DIA
MES
AÑO
MANTENIMIENTO
DRIVE
CLIENTE:
Compañía operadora
EMPRESA CONTRATISTA Y
Empresa de servicios:
EQUIPO:
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
perforación
equipo Top Drive de
___________,
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
________.
157
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
ITEM
SI
NO
OBSERVACIONES
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
ITEM
SI
NO
OBSERVACIONES
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
ITEM
SI
NO
OBSERVACIONES
Se encuentran asegurados
y en buen estado los
tornillos
de
ajuste,
pasadores
y
uniones
roscadas.
Las luces indicadores están
en buen estado
158
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.
Se
encuentran
los
eslabones del elevador
están bien asegurados y
con adecuados diámetros
para su función.
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.
Las condiciones físicas del
cuello de ganso (tubo en S),
está comprometido con
desgaste
e
incorrecta
limpieza.
Las rejillas de circulación de
aire están limpias y sin
obstrucción.
El estado de los frenos de
disco, (mordaza, pastillas y
No debe haber contacto en
ningún momento.
Mirar la Figura 71 y Figura 72
Realizar inspecciones END
cada 1500 horas.
Utilizar boroscopio para
visualización interna.
159
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
ITEM
SI
NO
OBSERVACIONES
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
Si no es así, se debe utilizar
adecuada grasa en los
grasera manual para hacerla
diferentes
graseros
y
adecuada
ensamblajes.
La operatividad y limpieza
Para verificar use llaves Allen
de la válvula IBOP es la
(necesarias para esta válvula),
adecuada.
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
ITEM
SI
NO
OBSERVACIONES
Existe
suficiente
y
Si no es así, se debe utilizar
adecuada lubricación en el
grasera manual para hacerla
pasador del elevador.
adecuada
Existe
suficiente
y
Si no es así, se debe utilizar
adecuada lubricación en la
grasera manual para hacerla
160
válvula IBOP superior.
adecuada
Existe
suficiente
y
Si no es así, se debe utilizar
adecuada lubricación en los
grasera manual para hacerla
pasadores del sistema de
adecuada
contrapeso.
Existe
suficiente
y
adecuada lubricación en los
Si no es así, se debe utilizar
pasadores de los cilindros
grasera manual para hacerla
del
mecanismo
de
adecuada
inclinación.
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
ITEM
SI
NO
OBSERVACIONES
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
ITEM
SI
NO
OBSERVACIONES
Existe suficiente y bajo
adecuadas condiciones el
aceite del mando hidráulico.
Los
dientes
de
los
Mirar la Tabla 2 y Figura 45
161
engranajes se encuentran
libres de daños en su
estructura metálica.
Se
encuentran
los
eslabones del elevador
están bien asegurados y
Mirar la Figura 71 y Figura 72
con adecuados diámetros
para su función.
Las condiciones físicas del
cuello de ganso (tubo en S),
Utilizar boroscopio para
está comprometido con
visualización interna.
desgaste
e
incorrecta
limpieza.
PLAN DE INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO ANUAL DEL EQUIPO TOP
DRIVE
ITEM
SI
NO
OBSERVACIONES
La viga de guía del top
Anualmente se deben realizar
drive presenta adecuadas
inspecciones END partículas
condiciones generales.
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:
162
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.
163

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.
164
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.
165

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.
166
NOMENCLATURA
ARCH
API
IADC
OHSAS
ISO
Agencia de Regulación y Control Hidrocarburífero
American Petroleum Institute
International Association of Drilling Contractors
Occupational Health and Safety Assessment Series
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
167
BIBLIOGRAFÍA
1 INECPRO. (2014). Catálogo de productos.
2 Aficionados a la mecánica. (28 de 06 de 2014). Obtenido de
http://www.aficionadosalamecanica.net/frenos-3.htm
3 Alibaba Global Trade. (2013). Catálogo cilindros de contrapeso.
4 Alibaba Global Trade. (2013). Catálogo de cajas de transmisión Top
Drive.
5 Alibaba Global Trade. (2013). Catálogo Válvulas IBOP.
6 Alibaba Global Trade. (2014). Catálogo de maquinaria.
7 American Petroleum Institute. (1996). RP 7L Requerimientos para
inspecciones, mantenimiento, y remanufacturación del equipo de
perforación. Washington, D.C.
8 American Petroleum Institute. (1999). Spec 8C Especificaciones para
equipos de levantamiento de perforación y producción. Washington,
D.C.
9 American Petroleum Institute. (2004). Spec 16A Especificación
detallada de los equipos de perforación. Washington, D.C.
10 American Petroleum Institute. (2012). RP 8B Práctica recomendada
para procedimientos de inspección, mantenimiento, reparación y
remanufactura de equipos de levantamiento. Washington, D.C.
168
11 American Petroleum Institute. (2014). Spec Q1 Especificación de los
requisitos de manufactura del sistema de gestión de calidad en
organizaciones para la industria del petróleo y gas natural.
Washington, D.C.
12 Aprendizaje virtual PEMEX. (2011). Metología del análisis causa raíz
(ACR). México D.F.
13 Canrig Drilling Technology LTD. (2012). Top Drive product bulletins.
14 Constitución de la República del Ecuador. (2008). Ecuador.
15 Correa, J. (2012). Pruebas no destructivas END.
16 Decreto ejecutivo 2393. (1998). eglamento de seguridad y salud de
los trabajadores y mejoramiento del medio ambiente de trabajo .
Quito.
17 Digerman. (2011). Guía de frenos de disco.
18 Directionaldrilling. (20 de 05 de 2014). Ingenieria de Petróleos.
Obtenido de http://www.ingenieriadepetroleo.com/2010/01/sistematop-drive-en-la-perforacion-de.html
19 El Centro de Recursos del Departamento de Seguros. (2011). El
Análisis de Fallas con Diagramas de Árbol. Texas.
20 Fitzgerald, A. (2003). Electric Machinery. Mc.Graw Hill.
21 Garzon, M. (2006). Mantenimiento de Torres de Perforación Petrolera.
Quito.
169
22 GIAS Group. (2013). Proceso de prearranque para equipos de
perforación.
23 González, R. (2012). Principio de funcionamiento de los engranajes.
Madrid: Universidad Politécnica de Madrid.
24 Gulf Electroquip LTD. (2014). Drilling motors.
25 Halies hydraulic pump INC. (2013). Catálogo de motores.
26 Hawker, D., & Vogt, K. (2001). Manual de Perforación: Procedimientos
y Operaciones en el Pozo. Ontario: Calgary.
27 Hawker, D., & Vogt, K. (2002). Manual de perforación. Alberta:
DataLog.
28 Ingenieria de Petróleo.
(28 de 06 de
2014). Obtenido
de
http://www.ingenieriadepetroleo.com/2010/01/sistema-top-drive-en-laperforacion-de.html
29 Instituto Politécnico Nacional. (2011). Mantenimiento industrial.
México D.F.
30 Interempresas. (2014). Mantenimiento de motores eléctricos.
31 Kluber Lubrication. (2010). La lubricación de grandes accionamientos
de corona dentada.
32 Ley de Hidrocarburos del Ecuador. (2009). Ecuador.
33 Ministerio de Relaciones Laborales. (2005). Codigo de Trabajo. Quito.
170
34 National Oil Well Varco. (2011). Sistema de perforación Top Drive
N.O.V.
35 Ortiz, D. (2008). Equipos y herramientas de perforación, procesos
operativos en armada, desarmada y traslado de equipos. Quito.
36 Parker. (2010). Manguera hidráulica, terminales y equipo.
37 Patterson, D. (2010). Care and operating manual. National OilWell
Varco.
38 Poberaj. (2014). Catálogo de mangueras hidráulicas. Buenos Aires.
39 Quanah LTD. (2011). Hydraulic motors.
40 Rega, P. (2011). Motores eléctricos. Santa Fe.
41 Reliability and Risk Management S.A. (2010). Inspección basada en
Riesgo e Integridad Mecánica. Zulia.
42 Rodríguez, H. (2010). Propuesta de mejoras de mantenimiento al Top
Drive del taladro PDV-02, mediante la aplicación del análisis causa
raíz y el uso de herramientas predictivas. Anzoátegui.
43 Sistendca. (2010). Introducción a los ensayos no destructivos (END).
44 Slideshare.
(15
de
06
de
2014).
Obtenido
de
http://www.slideshare.net/mrdjtntmx/deteccin-analtica-de-fallas-daf
45 WEG LTD. (02 de 07 de 2014). Daños en los bobinados de los
motores
eléctricos.
Obtenido
de
http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-danos-en-los-bobinadosmotores-trifasicos-50036032-guia-instalacion-espanol.pdf
171
46 Zuñiga,
J.,
&
Jaramillo,
G.
(2013).
Estandarización
de
las
inspecciones técnicas y de seguridad industrial de los equipos de
reacondicionamiento de pozos que operan en el Ecuador. Quito.
172
ANEXOS
Anexo 1. Permiso de EP Petroecuador para trabajos en
caliente
173
Anexo 2. Permiso de EP Petroecuador para trabajos en frío
174
Anexo 3. Permiso de trabajo para intervención en pozos en
Petroamazonas EP
175
Anexo 4. Permiso de trabajo en frío 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
181
182
Anexo 9. Check List para taladros de perforación de Repsol
183
184
185