facultad de ingenierÍa civil y mecÁnica carrera de...
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UNIVERSIDAD TCNICA DE AMBATO
FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y MECNICA
CARRERA DE INGENIERA MECNICA
TEMA: Pruebas mecnicas de vlvulas de compuerta, slidas y
expandibles, componentes de cabezales de produccin de
petrleo y su influencia para garantizar el funcionamiento
bajo la norma API 6 A (ISO 10423) en la empresa Mission
Petroleum S.A.
Trabajo de Investigacin
Previa la Obtencin del Grado Acadmico de Ingeniero Mecnico
Autor: Carlos Patricio Vargas lava
Tutor: Ing. Mg. Jorge Guamanquispe
AMBATO ECUADOR
2013
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ii
CERTIFICACIN
En mi calidad de Tutor del trabajo de investigacin sobre el tema Pruebas
mecnicas de vlvulas de compuerta, slidas y expandibles, componentes de
cabezales de produccin de petrleo y su influencia para garantizar el
funcionamiento bajo la norma API 6 A (ISO 10423) en la empresa Mission
Petroleum S.A. presentado por el Seor Carlos Patricio Vargas lava, estudiante
de la facultad de ingeniera Civil y Mecnica, carrera de Ingeniera Mecnica,
considero que dicho informe investigativo rene los requisitos y mritos
suficientes para ser sometido a la evaluacin del jurado examinador designado por
el consejo.
EL TUTOR
.
Ing. Mg. Jorge Guamanquispe
C.I.: 1802039485
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AUTORA
El contenido de la presente investigacin desarrollada bajo el tema Pruebas
mecnicas de vlvulas de compuerta, slidas y expandibles, componentes de
cabezales de produccin de petrleo y su influencia para garantizar el
funcionamiento bajo la norma API 6 A (ISO 10423) en la empresa Mission
Petroleum S.A., as como las opiniones e ideas, vertidas, comentarios de
resultados y anlisis son de exclusiva responsabilidad del autor.
.
Carlos Patricio Vargas lava
CI: 180262760-2
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DEDICATORIA
Esta tesis se la dedico a Dios quin supo guiarme por el buen camino, darme
fuerzas para seguir adelante y no desmayar en los problemas que se presentaban.
A mi familia quienes por ellos soy lo que soy.
A mi esposa y mi bella hija por su apoyo y comprensin, por esos momentos de
compaa que me brindaron.
Para mis padres por su apoyo, consejos, comprensin. Me han dado todo lo que
soy como persona, mis valores, mis principios, mi carcter, mi empeo, mi
perseverancia, mi coraje para conseguir mis objetivos.
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v
AGRADECIMIENTO
En general quisiera agradecer a todas y cada una de las personas que han vivido
conmigo la realizacin de esta tesis, que no necesito nombrar porque tanto ellas
como yo sabemos que les agradezco el haberme brindado todo el apoyo,
colaboracin, nimo pero sobre todo cario y amistad.
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vi
NDICE GENERAL
CERTIFICACIN .................................................................................................. ii
AUTORA .............................................................................................................. iii
DEDICATORIA .................................................................................................... iv
AGRADECIMIENTO ............................................................................................ v
NDICE GENERAL............................................................................................... vi
INDICE DE FIGURAS .......................................................................................... ix
NDICE DE TABLAS ......................................................................................... xiii
NDICE DE CUADROS ...................................................................................... xvi
NDICE DE ANEXOS ........................................................................................ xvii
RESUMEN ............................................................................................................ xx
ABSTRACT ......................................................................................................... xxi
Captulo I ................................................................................................................. 1
1. Problema de investigacin ................................................................................ 1
1.1 Tema: ........................................................................................................... 1
1.2 Planteamiento del problema ........................................................................ 1
1.3 Justificacin ................................................................................................. 7
1.4 Objetivos de la investigacin .................................................................... 10
Captulo II ............................................................................................................. 11
2. Marco terico .................................................................................................. 11
2.1 Antecedentes invesgativos ........................................................................ 11
2.2 Fundamentacin filosfica ......................................................................... 50
2.3 Fundamentacin legal ................................................................................. 50
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vii
2.4 Categoras fundamentales ........................................................................... 52
2.5 Hiptesis ..................................................................................................... 52
2.6 Sealamiento de variables ......................................................................... 52
Captulo III ............................................................................................................ 53
3. Metodologa .................................................................................................... 53
3.1 Enfoque ..................................................................................................... 53
3.2 Modalidad bsica de la investigacin ........................................................ 53
3.3 Nivel o tipo de investigacin ..................................................................... 54
3.4. Poblacin y muestra. .................................................................................. 56
3.5 Operacionalizacin de variables ................................................................ 57
3.6 Recopilcin de informacin ...................................................................... 59
3.7 Procesamiento de la informacin .............................................................. 60
Captulo IV ............................................................................................................ 61
4. Anlisis e interpretacin de resultados ........................................................ 61
4.1 Anlisis e interpretacin ............................................................................ 61
4.2 Pruebas de presin API 6 A (ISO 10423) ................................................. 67
4.3 Comparacin de sellos usados y nuevos en vlvulas de compuerta .......... 73
4.4 Anlisis del comportamiento de varios tipos de tefln y nylon en la
fabricacin de sellos para vlvulas de compuerta 2-1/16 5000 PSI ................ 82
4.5 Verificacin de la hiptesis ....................................................................... 90
Captulo V ........................................................................................................... 107
5. Conclusiones y recomendaciones ................................................................... 107
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viii
5.1 Conclusiones ........................................................................................... 107
5.2 Recomendaciones .................................................................................... 108
Captulo VI .......................................................................................................... 109
6. Propuesta ....................................................................................................... 109
6.1 Datos informativos .................................................................................. 109
6.2 Antecedentes de la propuesta .................................................................. 111
6.3 Justificacin ............................................................................................. 111
6.4 Objetivos ................................................................................................. 112
6.5 Anlisis de factibilidad ............................................................................ 112
6.6 Fundamentacin ...................................................................................... 113
6.7 Metodologa ............................................................................................. 153
6.8 Administracin ........................................................................................ 156
6.9 Prevencin de la evaluacin .................................................................... 159
Bibliografa ......................................................................................................... 161
Linkcografas....................................................................................................... 162
Anexos ................................................................................................................ 163
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ix
INDICE DE FIGURAS
Figura 1 - 1: Ubicacin de la Empresa Mission Petroleum S.A. ............................ 7
Figura 2 - 1: Vlvula de Compuerta Marca NO 2-1/16 5000 PSI .................... 12
Figura 2 - 2: Circuito Oleohidrulico Convencional simplificado........................ 16
Figura 2 - 3: Actuacin de la presin de manera uniforme en todas las direcciones
sobre un volumen de fluido ................................................................................... 19
Figura 2 - 4: Teorema de Bernoulli ....................................................................... 21
Figura 2 - 5: Rgimen Laminar y Turbulento ....................................................... 24
Figura 2 - 6: Principios Fsicos ............................................................................. 29
Figura 2 - 7: Principio de Pascal ........................................................................... 29
Figura 2 - 8: Ecuacin de Continuidad ................................................................. 31
Figura 4 - 1: Accesorios Banco de pruebas hidrostticas MP 003 ........................ 68
Figura 4 - 2: Partes de una vlvula ARRAY ......................................................... 71
Figura 4 - 3: Vlvula 2-1/16 5000 PSI ............................................................... 71
Figura 4 - 4: Pruebas de presin cuerpo ................................................................ 72
Figura 4 - 5: Inspeccin visual vlvula de compuerta ........................................... 72
Figura 4 - 6: Prueba de presin sello ..................................................................... 73
Figura 4 - 7: Banco de pruebas hidrosttico MP 003 ............................................ 73
Figura 4 - 8: Sello vlvula de compuerta 2-1/16 5000 PSI ................................. 73
Figura 4 - 9: Asiento de vlvula de compuerta 2-1/16 5000 PSI ........................ 74
Figura 4 - 10: Verificacin de hiptesis a una cola ............................................... 94
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x
Figura 4 - 11: Verificacin de hiptesis a una cola ............................................... 98
Figura 4 - 12: Verificacin de hiptesis a una cola ............................................. 101
Figura 4 - 13: Verificacin de hiptesis a una cola ............................................. 104
Figura 6 - 1: Banco de pruebas hidrosttico........................................................ 110
Figura 6 - 2: Consola de control y banco de pruebas hidrosttico ...................... 110
Figura 6 - 3: Ring Gaskets (Junta Anular) .......................................................... 116
Figura 6 - 4: Circuito caracterstico bomba hidrulica accionada por aire ......... 116
Figura 6 - 5: Esquema Bomba hidrulica ............................................................ 117
Figura 6 - 6: Unidad de fuerza y banco de pruebas hidrostticas ....................... 117
Figura 6 - 7: Unidad de fuerza accionada por aire .............................................. 118
Figura 6 - 8: Estructura banco de pruebas hidrosttico ....................................... 118
Figura 6 - 9: Mangueras de alta presin .............................................................. 127
Figura 6 - 10: Brida acanalada ............................................................................ 128
Figura 6 - 11: Brida para 5000 PSI ..................................................................... 128
Figura 6 - 12: Soporte cilindro de prueba ........................................................... 129
Figura 6 - 13: Medidas para trabajo en posicin de pie ...................................... 130
Figura 6 - 14: rea de trabajo ............................................................................. 130
Figura 6 - 15: Diagrama cuerpo libre 1soporte lateral ........................................ 131
Figura 6 - 16: Diagrama cuerpo libre 2 soporte lateral ....................................... 131
Figura 6 - 17: Anlisis en el puto C .................................................................... 132
Figura 6 - 18: Anlisis en el puto D .................................................................... 133
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xi
Figura 6 - 19: Anlisis en el puto E..................................................................... 134
Figura 6 - 20: Eje de soporte ............................................................................... 135
Figura 6 - 21: Esquema de la fuerza.................................................................... 136
Figura 6 - 22: Diagrama de cuerpo libre ............................................................. 136
Figura 6 - 23: Diagrama de fuerza cortante ........................................................ 137
Figura 6 - 24: Diagrama de momentos ................................................................ 138
Figura 6 - 25: Cilindro de prueba ........................................................................ 139
Figura 6 - 26: Diagrama de cuerpo libre cilindro de prueba ............................... 140
Figura 6 - 27: Soporte cuas de sujecin ............................................................ 143
Figura 6 - 28: Diagrama de cuerpo libre 1 soporte cua de sujecin .................. 144
Figura 6 - 29: Diagrama de cuerpo libre 2 soporte de cua de sujecin ............. 144
Figura 6 - 30: Anlisis punto D ........................................................................... 145
Figura 6 - 31: Diagrama punto E......................................................................... 146
Figura 6 - 32: Cua de sujecin .......................................................................... 147
Figura 6 - 33: Diagrama cua de sujecin .......................................................... 148
Figura 6 - 34: Proximidad a un eje ...................................................................... 148
Figura 6 - 35: Diagrama de cuerpo libre ............................................................. 149
Figura 6 - 36: Diagrama fuerza cortante ............................................................. 149
Figura 6 - 37: Diagrama de momentos ................................................................ 150
Figura 6 - 38: Dimensionamiento cua de sujecin ............................................ 151
Figura 6 - 39: Punto D ......................................................................................... 151
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xii
Figura 6 - 40: Punto E ......................................................................................... 152
Figura 6 - 41: Elemento de prueba ...................................................................... 153
Figura 6 - 42: Brida acanalada ............................................................................ 154
Figura 6 - 43: Base cilindro de prueba ................................................................ 154
Figura 6 - 44: Soporte cua ................................................................................. 154
Figura 6 - 45: Cua ............................................................................................. 155
Figura 6 - 46: Cilindro de pruebas ...................................................................... 155
Figura 6 - 47: Soporte cilindro de pruebas .......................................................... 155
Figura 6 - 48: Equipo para pruebas de presin ................................................... 156
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NDICE DE TABLAS
Tabla 1 - 1: Fallos en sellos de vlvulas identificados por Fichas de Recepcin de
Trabajo .................................................................................................................... 9
Tabla 2 - 1: Velocidades recomendadas del fluido en tuberas ............................. 18
Tabla 2 - 2: Consecuencias del aumento o disminucin de la temperatura .......... 25
Tabla 2 - 3: Rangos de presiones de trabajo en aplicaciones comunes en la
industria ................................................................................................................. 28
Tabla 2 - 4: Partes de una vlvula ......................................................................... 44
Tabla 3 - 1: Datos de las vlvulas de compuerta slidas y expandibles ............... 56
Tabla 4 - 1: Problemas para las fugas en vlvulas ................................................ 64
Tabla 4 - 2: Daos en las vlvulas 2-1/16" 5000 PSI............................................ 65
Tabla 4 - 3: Daos en las vlvulas 3-1/8" 3000 PSI .............................................. 65
Tabla 4 - 4: Daos en las vlvulas 3-1/8" 5000 PSI .............................................. 66
Tabla 4 - 5: Daos en las vlvulas 4-1/16" 5000 PSI............................................ 66
Tabla 4 - 6: Daos en las vlvulas 4-1/16" 3000 PSI............................................ 67
Tabla 4 - 7: Materiales cuerpo vlvula de compuerta de 2000 a 5000 PSI .......... 69
Tabla 4 - 8: Material interno vlvula de compuerta de 2000 a 5000 PSI .............. 70
Tabla 4 - 9: Pruebas hidrostticas vlvulas 2-1/16 5000 PSI a presin de trabajo.
............................................................................................................................... 74
Tabla 4 - 10: Comparacin entre sellos usados y sellos nuevos vlvulas 3-1/8
5000 PSI a presin de trabajo................................................................................ 75
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xiv
Tabla 4 - 11: Comparacin entre sellos usados y sellos nuevos vlvulas 3-1/8
3000 PSI a presin de trabajo................................................................................ 77
Tabla 4 - 12: Comparacin entre sellos usados y sellos nuevos vlvulas 4-1/16
5000 PSI a presin de trabajo................................................................................ 78
Tabla 4 - 13: Comparacin entre sellos usados y sellos nuevos vlvulas 4-1/16
3000 PSI a presin de trabajo................................................................................ 80
Tabla 4 - 14: Pruebas de presin Sello PTFE 100 % (Tefln blanco) .................. 83
Tabla 4 - 15: Pruebas de presin Sello PTFE R-2 (Tefln color blanco hueso) ... 84
Tabla 4 - 16: Pruebas de presin Sello PTFE R-4 (Tefln color negro) ............... 86
Tabla 4 - 17: Pruebas de presin Sello Nylon Poliamida (Duraln) ..................... 87
Tabla 4 - 18: Nmero de Ciclos vlvula 2-1/16 5000 PSI .................................. 92
Tabla 4 - 19: Nmero de ciclos, pruebas de presin sello de tefln PTFE R-2
(color blanco hueso) .............................................................................................. 93
Tabla 4 - 20: Nmero de Ciclos vlvula 2-1/16 5000 PSI .................................. 96
Tabla 4 - 21: Nmero de ciclos, pruebas de presin sello nylon poliamida
(Duraln) ............................................................................................................... 97
Tabla 4 - 22: Nmero de Ciclos vlvula 2-1/16 5000 PSI ................................ 100
Tabla 4 - 23: Nmero de ciclos, pruebas de presin sello tefln PTFE 100 % .. 100
Tabla 4 - 24: Nmero de Ciclos vlvula 2-1/16 5000 PSI ................................ 103
Tabla 4 - 25: Nmero de ciclos, pruebas de presin sello tefln PTFE R-4 ....... 103
Tabla 4 - 26: Nmero de ciclos ........................................................................... 105
Tabla 4 - 27: Tendencia del nmero de ciclos en porcentaje .............................. 106
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xv
Tabla 6 - 1: Especificaciones del equipo............................................................. 114
Tabla 6 - 2: Tubo capilar para alta presin ......................................................... 121
Tabla 6 - 3: Tabla tubo capilar alta presin......................................................... 122
Tabla 6 - 4: Dimensiones estndar manmetro Wika ......................................... 122
Tabla 6 - 5: Vlvula de dos vas rectas ............................................................... 123
Tabla 6 - 6: Vlvula de dos vas en ngulo ......................................................... 124
Tabla 6 - 7: Seleccin bomba .............................................................................. 124
Tabla 6 - 8: Mangueras de alta presin ............................................................... 127
Tabla 6 - 9: Dimensionamiento bridas segn la medida nominal ....................... 129
Tabla 6 - 10: Tabla de pesos ............................................................................... 136
Tabla 6 - 11: Costos directos ............................................................................... 157
Tabla 6 - 12: Costos mano de obra...................................................................... 157
Tabla 6 - 13: Costos construccin ....................................................................... 158
Tabla 6 - 14: Costos administracin de tesis ....................................................... 158
Tabla 6 - 15: Presupuesto final............................................................................ 159
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NDICE DE FLUJOGRAMAS
Flujograma 2 -1: Mecnica de Fluidos.................................................................. 14
Flujograma 2 -2: Estado de la Materia .................................................................. 15
Flujograma 4 -1: Pruebas de presin hidrosttica ................................................. 63
Flujograma 6 -1: Diseo y seleccin de Mecnica de elementos ....................... 120
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xvii
NDICE DE ANEXOS
ANEXO A - 1: Registro de pruebas de presin, vlvuals 2-1/16 5000 PSI Sello
PTFE 100% ......................................................................................................... 165
ANEXO A - 2: Registro de pruebas de presin, vlvuals 2-1/16 5000 PSI Sello
PTFE 100% ......................................................................................................... 166
ANEXO A - 3: Registro de pruebas de presin, vlvuals 2-1/16 5000 PSI Sello
PTFE 100% ......................................................................................................... 167
ANEXO A - 4: Registro de pruebas de presin, vlvuals 2-1/16 5000 PSI Sello
PTFE 100% ......................................................................................................... 168
ANEXO A - 5: Registro de pruebas de presin, vlvuals 2-1/16 5000 PSI Sello
PTFE R-2 ............................................................................................................ 169
ANEXO A - 6: Registro de pruebas de presin, vlvuals 2-1/16 5000 PSI Sello
PTFE R-2 ............................................................................................................ 170
ANEXO A - 7: Registro de pruebas de presin, vlvuals 2-1/16 5000 PSI Sello
PTFE R-2 ............................................................................................................ 171
ANEXO A - 8: Registro de pruebas de presin, vlvuals 2-1/16 5000 PSI Sello
PTFE R-2 ............................................................................................................ 172
ANEXO A - 9: Registro de pruebas de presin, vlvuals 2-1/16 5000 PSI Sello
PTFE R-4 ............................................................................................................ 173
ANEXO A - 10: Registro de pruebas de presin, vlvuals 2-1/16 5000 PSI Sello
PTFE R-4 ............................................................................................................ 174
ANEXO A - 11: Registro de pruebas de presin, vlvuals 2-1/16 5000 PSI Sello
PTFE R-4 ............................................................................................................ 175
ANEXO A - 12: Registro de pruebas de presin, vlvuals 2-1/16 5000 PSI Sello
PTFE R-4 ............................................................................................................ 176
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ANEXO A - 13: Registro de pruebas de presin, vlvuals 2-1/16 5000 PSI Sello
Nylon Poliamida ................................................................................................. 177
ANEXO A - 14: Registro de pruebas de presin, vlvuals 2-1/16 5000 PSI Sello
Nylon Poliamida ................................................................................................. 178
ANEXO A - 15: Registro de pruebas de presin, vlvuals 2-1/16 5000 PSI Sello
Nylon Poliamida ................................................................................................. 179
ANEXO A - 16: Registro de pruebas de presin, vlvuals 2-1/16 5000 PSI Sello
Nylon Poliamida ................................................................................................. 180
ANEXO A - 17: Reporte tcnico para la reparacin vlvulas 4-1/16 5000 PSI
............................................................................................................................. 181
ANEXO B - 1: Especificaciones Perfiles UPN.DIPAC ..................................... 183
ANEXO B - 2: Ecificaciones Barras de Nylon Duralon distribuidor SOLPAC
S.A. ...................................................................................................................... 184
ANEXO B - 3: Especificaciones Barras Teflon distribuidor SOLPAC S:A. ..... 185
ANEXO B - 4: Acero AISI 4140 ........................................................................ 186
ANEXO B - 5: Regla de especificaciones de bridas segn norma API 6 A. ...... 187
ANEXO B - 6: Tabla de medidas nominales segn norma API 6 A. ................. 188
ANEXO B - 7: Valres crticos de t.................................................................... 189
ANEXO B - 8: Tabla Validacin de especficaciones API 6 A .......................... 190
ANEXO B - 9: Vlvulas 2-1/16 5000 PSI partes de ensamble y materiales..... 191
ANEXO B - 10: Vlvulas 2-1/16 5000 PSI dimenciones. ................................ 192
ANEXO C - 1: Banco de pruebas hidrosttica modelo 1400 & 1400 API. ........ 194
ANEXO C - 2: Bomba Hidraulica accionada por aire ........................................ 196
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xix
ANEXO C - 3: Funcionamiento bomba Hidraulica accionada por aire.............. 197
ANEXO C - 4: Circuito de instalacin de la bomba Hidraulica accionada por aire
............................................................................................................................. 198
ANEXO C - 5: Especificaciones bomba Hidraulica accionada por aire ............. 199
ANEXO D - 1: Flujo de procedimiento, Pruebas de Presin .............................. 202
ANEXO D - 2: Procedimiento, Pruebas de Presin. ........................................... 203
ANEXO D - 3: Instructivo para Ensamble de Vlvulas de Compuerta. ............. 204
ANEXO D - 4: Instructivo Prueba de Presin. Asientos de Vlvulas. ............... 205
ANEXO E - 1: Norma API, Anexo F (Informativo), Validacin de
Procedimientos .................................................................................................... 207
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xx
UNIVERSIDAD TCNICA DE AMBATO
FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y MECNICA
INGENIERA MECNICA
Pruebas mecnicas de vlvulas de compuerta, slidas y expandibles,
componentes de cabezales de produccin de petrleo y su influencia para
garantizar el funcionamiento bajo la norma API 6 A (ISO 10423) en la empresa
Mission Petroleum S,A
Autor: Carlos Patricio Vargas lava
Tutor: Ing. Mg. Jorge Guamanquispe
Fecha: 9 de octubre de 2013
RESUMEN
El presente trabajo de investigacin determin los factores que afectan al
adecuado funcionamiento de las vlvula de 2-1/16 5000 PSI reparadas en la
empresa Mission Petroleum S.A., cuando se someten a pruebas de presin
hidrosttica a presin de prueba de trabajo 5000 PSI, verificando la utilizacin del
material adecuado para la fabricacin del sello de asientos de vlvulas mediante
un anlisis de varios materiales: Tefln PTFE 100% (Tefln color Blanco),
Tefln PTFE R-2 (Tefln color blanco hueso), Tefln PTFE R-4 (Tefln color
negro) y Nylon (Duraln) mediante lineamientos de la Norma API 6 A (ISO
10423) variando el nmero de ciclos aplicado, datos que sirvieron para realizar un
anlisis estadstico inferencial para determinar la influencia del material del sello
de asiento de vlvula en el correcto funcionamiento de la vlvula de 2-1/16 5000
PSI.
De igual manera se determin el nmero de ciclos correspondientes en cada
prueba de presin hidrosttica realizada en vlvulas de 2-1/16 5000 PSI,
fundamentos que determin la realizacin de pruebas de presin hidrostticas
utilizando un banco de pruebas hidrostticas facilitando un control de
permeabilizacin de las vlvulas reparadas.
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xxi
TECHNICAL UNIVERSITY OF AMBATO
FACULTY OF CIVIL AND MECHANICAL ENGINEERING
MECHANICAL ENGINEERING
"Mechanical testing of gate valves, solid and expandable, heads components oil
and its influence to ensure the operation under the standard API 6A (ISO 10423)
in Mission Petroleum Company S, A"
Author: Carlos Patricio Vargas lava
Tutor: Mr. Mg. Jorge Guamanquispe
Date: October 09, 2013
ABSTRACT
The present research identified the factors affecting the proper functioning of the
valve 2-1/16" 5000 PSI repaired at Mission Petroleum Company SA, when
subjected to hydrostatic pressure test work test pressure 5000 PSI verifying the
use of appropriate materials for manufacturing the valve seat seal by an analysis
of various materials: 100% Teflon PTFE (Teflon white), R-2 Teflon PTFE
(Teflon-white color), PTFE Teflon R-4 (Teflon black) and nylon (Duralon) by
guidelines of API 6A standard (ISO 10423), varying the number of cycles applied,
data used for inferential statistical analysis to determine the influence of the
material of the valve seat seal the proper functioning of the valve 2-1/16 "5000
PSI.
Similarly, we determined the number of cycles for each hydrostatic pressure test
valves made of 2-1/16 "5000 PSI fundamentals that determined performing
hydrostatic pressure tests using a hydrostatic test facilitating permeation control
valve repair.
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1
CAPTULO I
1. PROBLEMA DE INVESTIGACIN
1.1 TEMA:
PRUEBAS MECNICAS DE VLVULAS DE COMPUERTA, SLIDAS Y
EXPANDIBLES, COMPONENTES DE CABEZALES DE PRODUCCIN DE
PETRLEO Y SU INFLUENCIA PARA GARANTIZAR EL
FUNCIONAMIENTO BAJO LA NORMA API 6 A (ISO 10423) EN LA
EMPRESA MISSION PETROLEUM S.A.
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.2.1 CONTEXTUALIZACIN
El sector petrolero en el mundo sufre cambios vertiginosos en la tecnologa y
procedimientos que utiliza, podemos apreciar en la actualidad estos cambios, los
mismos han ocasionado que las intervenciones de cualquier actividad petrolera en
el mundo, equipos y procedimientos asuman mayor control en el cumplimiento de
normas establecidas para la actividad, estos controles son ms estrictos, los cuales
son realizados por entes relacionados a la actividad sean estos del estado o
entidades privadas extranjeras dedicadas a la actividad petrolera.
El problema se da a nivel mundial, slo los pases con grandes reservas
petrolferas pueden cumplir en un 100% (tecnologa de punta) con las actividades
de control ya que pueden solventar el alto costo de implementar tecnologa de
punta en su actividad petrolera, estos pases generan tecnologas propias.
En el Ecuador las polticas de control en el sector petrolero en un 97% son
adoptadas de normas internacionales, el 3% restante son normas ecuatorianas
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2
dirigidas a esta actividad1, por consiguiente adoptar tecnologa y servicios
petroleros tiene un costo elevado para el Ecuador; tomando en cuenta los
procesos que conlleva la industria petrolera en sus actividades de exploracin,
perforacin, extraccin, y almacenamiento, se deben cumplir con los controles,
existiendo diversos sistemas y mtodos para los mismos.
Es as que la industria ecuatoriana del petrleo requiere del desarrollo tecnolgico
del ms alto nivel con la finalidad de proveer y dar soporte continuo a sus
demandas de control en las actividades, para lo cual es necesario disponer de
equipos que estn a un nivel ptimo y acorde a las regularizaciones
internacionales.
La empresa Mission Petroleum S.A. establecida en el Oriente ecuatoriano, en sus
12 aos de experiencia ha demostrado que su trabajo de reparacin de vlvulas
para cabezales de produccin es indiscutiblemente bueno.
Sin embargo, siendo sta una empresa calificada que cuenta con una certificacin
otorgada por la API2 que norma todo lo referente al petrleo y al gas natural, est
en la obligacin de contar en sus instalaciones con todos los elementos necesarios
para dar cumplimento a los parmetros dictados en la norma API 6 A, al no ser as
API en sus procesos de recertificacin levantara no conformidades las cuales
conllevara a la no recertificacin perdiendo la empresa las posibilidades de
seguir prestando servicios en el sector petrolero.
1.2.2 ANLISIS CRTICO
La empresa Mission Petroleum S.A. establecida en la ciudad de Quito, Provincia
de Pichincha y su campamento base establecido en Jivino Verde Provincia de
Sucumbios se encarga de realizar, coordinar y planificar trabajos en el sector
1 Fuente: Coordinador de Investigacin, Faculta Latinoamericana de Ciencias Sociales (FLACSO),
sede Ecuador, Guillaume Fontaine, Las Polticas Petroleras de cara al Desarrollo Sostenible en el
Per y el Ecuador.
2American Petroleum Institute
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3
petrolero de diferentes empresas relacionas con la produccin y extraccin del
petrleo ecuatoriano, su iniciativa de ser certificada por API principalmente y por
otras normas relacionadas con el sector petrolero ha sido una de las mejores
decisiones tomadas por la empresa, obteniendo resultados de conformidad en sus
servicios prestados.
Tenemos que destacar como primera fase, se invirti en la adquisicin de un
equipo para pruebas de presin hidrostticas para el departamento de Vlvulas y
Cabezales, garantizando el correcto funcionamiento de vlvulas reparadas por la
empresa, posteriormente se adquiri un segundo y tercer equipo de pruebas
hidrostticas para la zona de ensamblaje de equipos nuevos. En total la empresa
cuenta con tres bancos de pruebas hidrostticas ya obsoletos con los cuales se
realizan los ensayos de pruebas de presin a elementos nuevos y reparados.
Las empresas clientes de Mission Petroleum S.A., beneficiarios directos indicaron
que la certificacin de cada vlvula reparada en los talleres de la empresa ayud a
mejorar la confianza del uso de equipos reparados para el sector petrolero
reconociendo a la empresa como lder en prestaciones de servicios petroleros.
En una segunda etapa se adquieren el segundo y tercer equipo, ubicndolos en
otras zonas que no contaban con este sistema de pruebas de presin, obteniendo
los mismos resultados que con el primer equipo ubicado en Vlvulas y Cabezales.
Segn los departamentos de Zona 2 y Vlvulas y Cabezales en sus registros de
trabajo denominado Ficha de Recepcin de Trabajo (FRT), diariamente se reparan
y se certifican entre 20 a 30 vlvulas, mediante el sistema de pruebas de presin
hidrosttica. Adems es necesario anotar que cada equipo de prueba tiene una
capacidad de presin hasta 10000 PSI, dividindose en un equipo mvil y dos
estacionarios.
Su vida til es de 3 aos y se los identifica en la empresa con un cdigo asignado,
MP001, MP002 y MP003. Los bancos de prueba de presin hidrosttica tienen
una bomba hidrulica que es la encargada de elevar la presin hasta llegar a
presiones de trabajo requeridas. Cada banco de pruebas de presin hidrosttica
-
4
tiene una capacidad mxima de presin de trabajo de 10000 PSI, teniendo en un
inicio que abastecerse con un banco de pruebas para realizar pruebas de presin de
los trabajos de reparacin y certificacin de vlvulas nuevas.
La empresa Mission Petroleum S.A. est comprometida con la certificacin de
equipos nuevos y reparados en sus talleres por lo que ve la necesidad de cambiar y
adquirir bancos de pruebas de presin nuevos, esta necesidad de cambio se da por
el alto porcentaje de requerimientos que tiene al mes. Segn reportes de trabajo de
Mission Petroleum S.A. la empresa repara y certifica alrededor de 70 vlvulas por
mes3.
Est cantidad no solo incluye los trabajos de reparacin en el departamento de
vlvulas y cabezales sino adems la certificacin de vlvulas nuevas y la
certificacin de vlvulas en la locacin del pozo de petrleo.
La distancia entre locaciones de los pozos de petrleo alcanza hasta 700 Km del
campamento base. La adquisicin de equipos de pruebas de presin mviles y
estacionarios est a cargo de la empresa Mission Petroleum S.A., siendo todos los
equipos certificados e importados hasta el campamento base cumpliendo con los
lineamientos de la norma API 6 A (ISO 10423), logrando ser la primera empresa
que presta este tipo de servicios certificado en el Oriente ecuatoriano en la
actualidad.
1.2.3 PROGNOSIS
El diseo de un equipo de pruebas de presin hidrosttica para ensayar vlvulas
de compuerta componentes de cabezales de produccin de petrleo servir para
satisfacer la necesidad de cambio de los equipos obsoletos de la empresa Mission
Petroleum S.A. verificando el correcto funcionamiento de las vlvulas reparadas
en el departamento de Vlvulas y Cabezales como para certificar vlvulas nuevas
utilizadas en zona 2, considero est la parte fundamental en la certificacin de
3 Fuente: Reportes de trabajo de Zona 2 y Departamento de Vlvulas y Cabezales de la empresa
Mission Petroleum S.A. mes de febrero de 2013.
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5
vlvulas por parte de la empresa, alcanzando resultados que permiten comprobar
si las partes cambiadas en la reparacin de vlvulas y la certificacin de vlvulas
nuevas utilizadas en cabezales de produccin de petrleo validan su correcto
funcionamiento a travs de datos proporcionados por el banco de pruebas con sus
respectivos registros de presin, nmero de ciclos y tiempo de presurizacin;
logrando de esta manera aplicar correctamente los lineamientos de la norma API 6
A (ISO 10423)4.
Creciendo como empresa y cumpliendo firmemente con los procedimientos
certificados que posee la empresa para contribuir con el desarrollo de servicios de
calidad en el sector petrolero del pas, sin dejar a un lado el cuidado del medio
ambiente y precautelando la salud integral del trabajador; la transformacin de la
manera de realizar pruebas de presin hidrosttica en los talleres de la empresa
Mission Petroleum S.A. hacia una manera mucho ms cmoda de operar los
equipos, reduccin de costos en el proceso de pruebas de presin hidrosttica,
reduccin de tiempo, rebaja de los ndices de contaminacin por aguas
contaminadas.
Adjudicacin de los trabajadores a una cultura ms limpia de trabajo y proteccin
al medio ambiente y ahorro en la contratacin de nuevo personal para operar estos
equipos. Afectando al sector petrolero ecuatoriano, a las familias de los
trabajadores que en ella trabajan de una manera positiva generando ganancias.
1.2.4 FORMULACIN DEL PROBLEMA
Cmo inciden las pruebas de presin en vlvulas de compuerta, slidas y
expandibles, componentes de cabezales de produccin de petrleo para garantizar
el funcionamiento bajo la norma API 6A (ISO 10423) en la empresa Mission
Petroleum S.A.?
4 Anexo E, norma API
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6
1.2.5 PREGUNTAS DIRECTRICES
Se realizan pruebas de presin para certificar vlvulas de compuerta reparadas
en la empresa Mission Petroleum S.A.?
Qu daos presentan las vlvulas de compuerta para causar el funcionamiento
incorrecto de las mismas en el sector petrolero?
Qu datos se puede registrar mediante un banco de pruebas de presin de
vlvulas de compuerta en la empresa Mission Petroleum S.A.?
Existen bancos de pruebas de presin que permitan garantizar el funcionamiento
de vlvulas de compuerta reparadas bajo la norma API 6A (ISO 10423)?
1.2.6 DELIMITACIN DEL PROBLEMA
1.2.6.1 Delimitacin temporal
La realizacin de la investigacin sobre pruebas mecnicas en vlvulas de
compuerta se va a realizar entre los meses de enero a octubre 2013.
1.2.6.2 Delimitacin espacial
El proyecto se llev a cabo con la autorizacin de la Empresa Mission Petroleum
S.A. campamento base ubicado en el Cantn Shushufindi, Provincia de
Sucumbos, Jivino Verde (El Proyecto) Km 1 Va Shushufindi, como se indica en
la figura 1-1, mientras que la investigacin se complementar con la informacin
terica realizada en la biblioteca de la Facultad de Ingeniera Civil y Mecnica,
otra parte terica se obtendr en los departamentos de Ingeniera y Reparacin de
la empresa Mission Petroleum S.A. ubicado en el campamento base de la
empresa. Pruebas de presin se realizarn en el campamento base de la empresa.
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7
Figura 1 - 1: Ubicacin de la Empresa Mission Petroleum S.A.
Fuente: Google mapshttps//maps.google.com.ec/maps?hl=es-419
1.2.6.3 Delimitacin de Contenido
El estudio de pruebas de presin hidrostticas en vlvulas de compuerta, slidas y
expandibles, se concentrarn en:
CAMPO: Ingeniera Mecnica.
REA: Mecnica de Fluidos, Diseo de elementos, Medio Ambiente.
ASPECTO: Vlvulas de compuerta slidas y expandibles-Norma API 6 A (ISO
10423) especificacin PR1.
1.3 JUSTIFICACIN
Mission Petroleum S.A. es una empresa certificada dedicada al desarrollo y
construccin de cabezales de boca de pozo para produccin de pozos de petrleo,
en el Ecuador y Per, Mission Petroleum S.A. disea, fabrica y comercializa
equipos para produccin de petrleo ya sea para perforacin o
reacondicionamiento de pozos petroleros, as como reparacin y validacin de
equipos petroleros como vlvulas de compuerta.
Los clientes externos manifiestan que es una empresa certificada que presta
servicios de reparacin de equipos petroleros ubicada estratgicamente en la zona
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8
oriental, utilizando para el desarrollo de sus actividades, equipos certificados,
permitiendo una mayor eficiencia en cada una de sus operaciones las cuales se
complementan avalando el trabajo realizado en talleres de la empresa
garantizando su crecimiento y permanencia en el sector petrolero.
Por otro lado, el tema es de gran inters ya que en la actualidad el sector petrolero
del Ecuador trabaja estrictamente bajo normas nacionales e internacionales
reflejando conocimientos para un futuro profesional, aplicando conocimientos
adquiridos durante la carrera estudiantil, recordando conceptos fundamentos
tcnicos que se aplicarn para el desarrollo del presente proyecto, justificndose la
necesidad de analizar los frecuentes daos que generan las fallas de vlvulas de
compuerta para cabezales de boca de pozo para produccin de petrleo, entre esos
el diseo de un banco de pruebas de presin hidrosttico para validar el correcto
funcionamiento de vlvulas de compuerta reparadas bajo los lineamientos de la
norma API 6 A (ISO 10423).
Consiguiendo establecer de mejor manera los lineamientos de la norma API 6A
(ISO 10423), permitiendo certificar vlvulas reparadas.
Enfocndose en alargar la vida til del equipo, con el propsito de implementar
prcticas normalizadas llevando un adecuado registro para la validacin de
pruebas de presin, proporcionando mejor calidad de trabajo a los operadores,
contribuyendo significativamente en la disminucin en tiempos de entrega.
El equipo es necesario debido a que mediante l se podr garantizar el sello
correcto y probado a condiciones reales de operacin de la vlvula.
Si nos vamos a las cifras concretas, los principales problemas para reparacin
relacionados en ste mbito son los siguientes:
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Tabla 1 - 1: Fallos en sellos de vlvulas identificados por Fichas de Recepcin de Trabajo
FRT CLIENTE FECHA PROBLEMA
13256 PETROAMAZONAS EP 22-5-2013
Sello metal metal desgastado,
graseros en mal estado, ring grove
desgastado, ring gaskets desgastados.
13257 PETROAMAZONAS EP 24-5-2013
Sello metal-tefln desgastado, graseros
en mal estado, compuerta desgastada,
reten packing desgastados, elementos
X+Tree.
13259 EP PETROECUADOR 28-5-2013
Sello metal metal desgastado,
graseros en mal estado, ring grove
desgastado, ring gaskets desgastados,
ring Bonnet desgastado, compuertas
daadas.
13260 SCHLUMBERGUER 2-6-2013
Sello metal tefln desgastado,
graseros en mal estado, ring grove
desgastado, ring gaskets desgastados,
ring Bonnet desgastado.
Fuente: Departamento de Vlvulas y Cabezales Mission Petroleum S.A.
La tabla 1-1 detalla algunos de los trabajos en los que se pudieron certificar los
cambios de los sellos y partes constitutivas de las vlvulas sometidas a prueba.
Todo esto hace prever que la puesta en marcha de un proyecto de esta magnitud
beneficiara directamente los intereses de la empresa Mission Petroleum S.A.
Finalmente, un punto importante considerado es que el banco de pruebas de
presin podra ser ampliado en capacidad y funcionalidad de acuerdo a las
necesidades de la empresa a futuro.
Inclusive, el diseo permitir una adaptacin para proyectos como un banco de
pruebas hidrostticas para distintos tipos de vlvulas bridadas y roscadas,
elementos de equipos de perforacin, se podra probar tuercas de golpe, Casing
Head Housing, Tubing Head Spool, etc.
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1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN
1.4.1 OBJETIVO GENERAL
Realizar pruebas de presin en vlvulas de compuerta, slidas y expandibles,
componentes de cabezales de produccin de petrleo y su influencia para
garantizar el funcionamiento bajo la norma API 6 A (ISO 10423) en la empresa
Mission Petroleum S.A.
1.4.2 OBJETIVOS ESPECFICOS
Comprobar si se realizan pruebas de presin para certificar vlvulas de compuerta
reparadas en la empresa Mission Petroleum S.A.
Determinar qu daos presentan las vlvulas de compuerta para causar el
funcionamiento incorrecto de las mismas en el sector petrolero.
Analizar qu datos se puede registrar mediante un banco de pruebas de presin en
vlvulas de compuerta bridadas en la empresa Mission Petroleum S.A.
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CAPTULO II
2. MARCO TERICO
2.1 ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS
2.1.1 ANTECEDENTES
Existen trabajos similares como Diseo y construccin de un banco de pruebas
para sellos de cilindros hidrulicos de pistn de doble efecto de hasta una longitud
de 1,5 metros de carrera y 0,25 metros de dimetro de pistn con capacidad de
hasta 20 mega pascales para la empresa GERCASA S.C. en el cual citamos
algunas conclusiones.
Jos Roberto Coloma Caza y Eduardo Xavier Rivadeneira Burbano exponen en su
trabajo de investigacin:
Se dise, construy y automatiz un banco de pruebas sellos de cilindros
hidrulicos de doble efecto de hasta 1,5 m de carrera y 0.25 m de dimetro de
pistn con capacidad de 20 MPa para la Empresa Gercasa S.C.
En lo referente a las variables reales de funcionamiento, podemos indicar que se
logr obtener la seal de manera precisa magnitudes como presin y temperatura.
En las pruebas efectuadas encontramos que la mquina presentaba flexibilidad
para adaptarse a cada uno de los elementos a probar; as como tambin, su
maniobrabilidad y estabilidad.
Estas conclusiones nos permiten ver que por medio de un banco de pruebas
podemos determinar y medir variables de prueba.
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12
Cuando se inici la exploracin del petrleo, hace ms de 30 aos en el oriente
ecuatoriano, la importancia para el Pas de ah en adelante hasta nuestros das ha
sido trascendental, ya que la economa se basa en la produccin de petrleo.
El actual trabajo se basa en que el Ecuador actualmente depende de un 99% de
tecnologa extranjera, importada especialmente de Estados Unidos, Brasil,
Venezuela, China, cuyo costo representa un egreso alto para el Ecuador.
Figura 2 - 1: Vlvula de Compuerta Marca NO 2-1/16 5000 PSI
Fuente: Carlos Vargas
El control de vlvulas de compuerta bridadas para cabezales de produccin en la
industria se lo realiza durante los 365 das del ao, las condiciones de estos
equipos en el campo deben ser ptimas, ya que de ellos depende que no existan
fugas ni prdidas de presin en los cabezales de boca de pozo para produccin
ver figura 2-1. La generacin de tecnologa para el rea petrolera por parte del
Gobierno del Ecuador es mnima, todas las inversiones son realizadas por capital
privado, nacional o extranjero.
La poltica petrolera y las condiciones econmicas del Ecuador se han
complementado para dar como resultado la no creacin de tecnologa y solo ser
un pas de consumo de servicios petroleros, por los altos costos que conlleva la
industria petrolera no solo en el Ecuador sino a nivel mundial.
Cabe mencionar que en el Ecuador existen empresas con capital privado y
tecnologa desarrollada por ecuatorianos dedicada a la prestacin de servicios
petroleros, por ejemplo Sertecpet, Mission Petroleum S.A.
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13
2.1.2 FUNDAMENTO TERICO
2.1.2.1 Mecnica de Fluidos
Es la parte de la fsica que se ocupa de la accin de los fluidos en reposo o
en movimiento, as como de las aplicaciones y mecanismos de ingeniera que
utilizan fluidos. La mecnica de fluidos es fundamental en campos tan diversos
como la aeronutica, la ingeniera qumica, la mecnica de motores.
La mecnica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales:
la esttica de fluidos, o hidrosttica, que se ocupa de los fluidos en reposo, y la
dinmica de fluidos, se encarga de los fluidos en movimiento.
El trmino de hidrodinmica se aplica al flujo de lquidos o al flujo de los gases a
baja velocidad, en el que puede considerarse que el gas es esencialmente
incompresible.
La aerodinmica, o dinmica de gases, se ocupa del comportamiento de los gases
cuando los cambios de velocidad y presin son lo suficientemente grandes para
que sea necesario incluir los efectos de la compresibilidad.
Entre las aplicaciones de la mecnica de fluidos estn la propulsin a chorro, las
turbinas, los compresores y las bombas.
La hidrulica estudia la utilizacin en ingeniera de la presin del agua o
del aceite.
http://www.monografias.com/Fisica/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/categoria-accion/categoria-accion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtmlhttp://www.monografias.com/Quimica/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/cinematica-dinamica/cinematica-dinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/hidrostatica-hidrodinamica/hidrostatica-hidrodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teohttp://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICOhttp://www.monografias.com/trabajos10/gase/gase.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/turbo/turbo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/obtencion-aceite/obtencion-aceite.shtml -
14
Flujograma 2 -1: Mecnica de Fluidos
Fuente: Carlos Vargas
a) Fluido
Es cualquier sustancia con capacidad para fluir, como es el caso de los lquidos y
los gases. stos se caracterizan por carecer de una forma propia y por lo tanto,
adoptan la forma del recipiente que los contiene.
Por otra parte, los lquidos (difcilmente compresibles) poseen volumen propio
mientras que los gases (compresibles), ocupan la totalidad del volumen del
recipiente que los contiene.
Mecnica de Fluidos
En Movimiento En Reposo
Efectos sobre su
entorno
Dinmica de
Fluidos
Esttica de
Fluidos
Estudia los Fluidos
Y
-
15
Flujograma 2 -2: Estado de la Materia
Fuente: Carlos Vargas
Fluidos hidrulicos.
Caractersticas esenciales del fluido hidrulico se detallan a continuacin:
Buena cualidad lubricante.
No ataca al material.
Buen comportamiento viscosidad temperatura.
Elevada resistencia trmica y a la oxidacin.
Compresibilidad reducida.
Reducida tendencia a formar espuma.
Elevada densidad.
Buena capacidad de conduccin trmica.
Difcil inflamabilidad para aplicaciones especiales.
Toxicidad nula.
Costos reducidos.
Bajo costo de mantenimiento.
Estado de la Materia
Solido Lquido
(Fluido)
Forma y
Volumen definido
Deformables
Lquido Gas
Incompresibles Compresibles
-
16
Adems, para un funcionamiento seguro de los sistema hidrulicos la correcta
seleccin del fluido es tan importante como la seleccin de las partes
componentes.
Por ello es imperativo que se sigan las instrucciones del fabricante, por ejemplo
sobre resistencia al envejecimiento, predisposicin a la formacin de espuma,
tolerancia al plomo y metales no ferrosos, limpieza en las condiciones de
suministro y filtrabilidad.
Velocidades del fluido en circuitos.
De acuerdo a la figura 2-2 se puede apreciar los cuatro tipos de tuberas que
conforman cualquier circuito: las de aspiracin, las de presin, las de retorno y las
que cumplen con la doble funcin de presin y retorno.
Figura 2 - 2: Circuito Oleohidrulico Convencional simplificado
Fuente:http://endrino.pntic.mec.es/~hotp0056/jl_amador/hidraulica.htm
Las tuberas de aspiracin (1).
Son tuberas que van desde el interior del depsito del cualquier fluido que este
contenga hasta la entrada de la bomba figura 2-2. El extremo libre de la tubera
debe encontrarse sumergido en el fluido con el objeto de evitar la aspiracin de
aire. Debe procurarse que sean de la menor longitud posible con objeto de facilitar
la aspiracin del fluido.
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17
El dimetro interior debe ser generoso para que la velocidad del fluido sea lenta y
no forzar la aspiracin de la bomba. Por estas tuberas circula el fluido a la
velocidad ms lenta de todo el circuito. El sentido del flujo es siempre el mismo
ya que se dirige hacia la bomba. Son tuberas que en general no soportan presin.
Los conductos de presin (2).
Son tuberas que van desde la salida de impulsin de la bomba hasta el
correspondiente distribuidor del actuador figura 2-2, en este caso un cilindro. En
estas tuberas la velocidad puede ser la ms rpida y depender tambin de la
presin de trabajo del circuito.
El sentido del flujo es siempre el mismo y se dirige desde la bomba hasta el
mencionado distribuidor. Estas tuberas se encuentran sometidas a la mayor
presin que se produce en el circuito.
Tuberas de retorno (5).
Son tuberas por las que el fluido retorna desde el distribuidor mencionado hasta
el depsito figura 2-2. El fluido circula con una presin ms baja. La velocidad
debe ser algo ms lento que en los conductos de presin y el sentido del flujo
tambin es constante y se dirige siempre desde el distribuidor hacia el depsito.
Las tuberas de distribucin hacia los actuadores (3) y (4).
Son tuberas que cumplen la doble funcin de tuberas de presin y de retorno,
dependiendo del sentido del movimiento del vstago cuando el accionador es un
cilindro, y del sentido de giro del eje, cuando tal accionador es un motor
hidrulico o un accionador rotatorio. Para nuestra figura 2-2, donde el vstago del
cilindro avanza, la tubera (3) se comporta como de presin y la (4) como tubera
de retorno.
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18
Tabla 2 - 1: Velocidades recomendadas del fluido en tuberas
Tuberas
Velocidad de Fluido en m/s
Presiones de trabajo en bar
0 - 25 bar 25 - 100 bar 100 - 300 bar
De Presin 0.3 3.5 m/s 3.5 4.5 m/s 4.5 6 m/s
De
Alimentacin 0.5 -1.0 m/s
De Retorno 1.5 2.0 m/s
Fuente: Carlos Vargas
Al aumentar la presin del circuito puede aumentarse tambin la velocidad de
circulacin del fluido hasta el valor de 6 m/s, e incluso ms en determinadas
aplicaciones.
Por otro lado, en los conductos de alimentacin y retorno, al no existir presin la
velocidad puede mantenerse constante entre los valores aproximados que se
muestran en la tabla 2-1.
Es importante adems analizar los tipos de tuberas: rgidos y flexibles,
conocindose, tambin este ltimo como manguera, y que son las lneas
conductoras para transportar el fluido de prueba por todo el sistema.
La eleccin de una tubera viene determinada por dos datos tales como:
Caudal que fluye por unidad de tiempo.
Presin soportada por las paredes5.
b) Presin
La presin se define como la cantidad de fuerza ejercida sobre un rea. Definimos
la medida en el sistema Ingls como libras por pulgada cuadrada, por sus siglas
PSI (pound per square inch). Se establece en la ecuacin 2-1.
5 Severino F. Prez Remesal Mecnica de fluidos y MH, pag. 6 http://ocw.unican.es/ensenanzas-
tecnicas/mecanica-de-fluidos-y-maquinas-hidraulicas/materiales/T06.pdf
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19
Ec. 2-1
Dnde:
P = Presin
F = Fuerza
A = rea
Blaise Pascal, un cientfico del siglo XVII, describi dos importantes principios
acerca de la presin6:
La presin acta uniformemente en todas direcciones sobre un pequeo volumen
de fluido. En un fluido confinado entre fronteras slidas, la presin acta
perpendicularmente a la frontera. Estos principios, en ocasiones llamados leyes de
Pascal, se ilustra en la figura 2-3.
Figura 2 - 3: Actuacin de la presin de manera uniforme en todas las direcciones sobre un
volumen de fluido
Fuente: Robert Moth, Mecnica de Fluidos, 4ta Edicin, captulo I pag18
6 PDF Notas para el curso de Fsica Universitaria, Mecnica de Fluidospag. 5 tomado de:
http://www.uia.mx/campus/publicaciones/fisica/pdf/12Mecanicadefluidos.pdf
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20
Cadas de presin o prdida de carga.
Aunque se conoce que en todo sistema existen prdidas, el responsable del diseo
de la instalacin debe procurar que las prdidas de carga o de presin en las
conducciones se reduzcan a unos mnimos razonables. La prdida de carga o
rendimiento en tuberas rectas o mangueras de alta presin depende de varios
factores: rugosidad superficial del interior de tubo o manguera, longitud de los
mismos, seccin de paso, viscosidad del aceite y velocidad media de circulacin
del fluido.
En lo que respecta a las condiciones del tubo, manguera y al aceite, el responsable
del diseo no puede hacer mucho debido a que los valores le vienen impuestos por
el fabricante de estos productos.
En lo que se refiere a la longitud del tubo, lo imponen los requerimientos de la
instalacin, donde, por razones evidentes, debe ser lo ms corta. Adems, debe
conseguir que el fluido circule por las tuberas o mangueras de alta presin a una
velocidad adecuada, o en rgimen laminar, con el objeto de no superar el nmero
de Reynolds crtico. Para ello bastar con dimensionar de manera adecuada el
dimetro interior de las tuberas y o mangueras de alta presin para cada caso.
Las prdidas de carga en las conducciones se expresan por las cadas de presin
que tiene lugar en los diferentes tramos.
Esta prdida de carga en un determinado tramo se puede calcular pero para
nuestro trabajo estas prdidas son mnimas por lo tanto son despreciables y no se
calculan ya que la presin en el circuito no es constante.
c) Caudal
Es la cantidad de fluido que pasa por un conducto en un tiempo determinado.
Tomando ahora en cuenta la figura 2-4, y a dos secciones transversales
cualesquiera A1 y A2, situadas a las alturas h1 y h2 desde un plano de referencia,
se cumplir, segn el mencionado teorema y teniendo en cuenta la conservacin
de energa:
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21
Figura 2 - 4: Teorema de Bernoulli
Fuente: Physics de R. A. Serway. Fourth Editionhttp:
//share.pdfonline.com/23b7abbc4f1f4aa4bc061d5dac6ba6b6/DinamicaDeFluidos.htm
Ec. 2-2
En Donde:
h1 y h2 = Alturas de referencia en [m].
v1 y v2 = Velocidades del fluido en las secciones A1 y A2.
p1 y p2 = Presiones estticas en [N/m2].
g = Aceleracin de la gravedad en [m/s2].
= Densidad del lquido en [Kg/m3].
eT1 y eT2 = Energa trmica por unidad de peso, expresada en m.
Considerando las altas presiones empleadas en oleohidrulica, tal expresin puede
simplificarse. Es as, que pueden perfectamente omitirse las diferencias de nivel o
alturas de las secciones y las diferencias de energa trmica.
La expresin anterior quedar de la siguiente manera.
-
22
Ec. 2-3
Teniendo en cuenta la ecuacin 2-3, en la prctica se cumple pues que toda
disminucin de seccin en una conduccin por donde fluye un fluido, se traduce
en un aumento de la velocidad y, por tanto, en una disminucin de la presin, y
viceversa.
Por otro lado, si por un tubo de secciones desiguales circula un lquido de manera
continua, por cada tramo de tubera pasarn los mismos volmenes de lquido por
unidad de tiempo.
El caudal Q que fluye por el tubo es el volumen V del lquido que circula por l
por unidad de tiempo t.
Ec. 2-4
Ahora bien, el volumen V es tambin igual al rea de cada seccin por la longitud
L. Sustituyendo v en la ecuacin 2-4 por su valor, se tiene7:
Ec. 2-5
Rgimen laminar y turbulento, nmero de Reynolds.
Al circular un lquido por un conducto tiene lugar una prdida de carga como
consecuencia de cierta resistencia que opone la pared interior de la tubera y el
rozamiento interno entre las propias partculas del fluido.
7ROCA RAVELL, Felip. Oleohidrulica bsica Diseo de Circuitos. Madrid: Edicions UPC,
1997.
-
23
Para una conduccin recta, dichas prdidas dependern de la rugosidad interior de
la pared del tubo, de la longitud de ste, y de la velocidad del fluido.
De acuerdo a la velocidad de circulacin del fluido, y de acuerdo a cmo se
comporten las partculas en su desplazamiento, pueden considerarse dos tipos de
rgimen: el rgimen laminar y el turbulento.
En el caso del rgimen laminar, el fluido circula a velocidad reducida, segn se
representa en la figura 2-5 (a), caracterizando su partculas por moverse en lnea
recta segn trayectorias paralelas al eje del tubo. Este tipo de flujo es el ideal en
las transmisiones oleohidrulicas pero no siempre es posible.
Tal y como se aprecia en la figura 2-5 (c), en este tipo de rgimen las partculas de
aceite adheridas a la superficie interior del tubo permanecen estacionarias, o lo
que es lo mismo, tienen la velocidad nula. La velocidad de dichas partculas va
aumentando desde dicha pared hasta el eje del tubo donde se hace mxima, segn
la variacin aproximada mostrada en la figura 2-5 (c). Se considera velocidad
media del fluido (Vm), aquella velocidad supuestamente constante que hara
circular un caudal determinado o volumen de lquido por unidad de tiempo.
Cuando los valores de la velocidad media alcanzan y sobrepasan un determinado
valor, se dice que se ha llegado a lo que se denomina velocidad crtica.
A partir de ah las partculas, segn se muestra en la figura 2-5 (b), estn dotadas
de un movimiento desordenado cambiando continuamente de direccin al
entrecruzarse ente s formando torbellinos. A este tipo de rgimen se lo denomina
turbulento.
La distribucin aproximada de las velocidades de las partculas se muestra en la
figura 2-5 (d), donde tambin las velocidades en la pared del conducto son nulas,
hacindose mximas en el centro o eje geomtrico longitudinal, pero con una
variacin en toda la seccin algo distinta de la que se produce en el rgimen
laminar.
-
24
Figura 2 - 5: Rgimen Laminar y Turbulento
Fuente: Nmero de Reynolds, Hidrulica Tema 4 Conceptos bsicos y ecuaciones principales del
flujo de fluidos
El tipo de rgimen existente en una tubera puede determinarse mediante el
nmero caracterstico de Reynolds ecuacin 2-6, que es adimensional y est
referido a conducciones de seccin circular. Tal nmero se obtiene a travs de la
expresin:
Ec. 2-6
Dnde:
= Densidad del lquido en [Kg/m3].
V = Velocidad media en el conducto en [m/s].
d = Dimetro interior de la tubera en m.
= Viscosidad absoluta o dinmica en [kg/ms].
g = Aceleracin de la gravedad en [m/s2].
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25
La experiencia muestra que la velocidad crtica o de transicin de un rgimen
laminar a uno turbulento se alcanza para un valor caracterstico de Reynolds8:
Re = 2300
En las conducciones empleadas en oleohidrulica no conviene superar este
significativo nmero, en el conjunto de la instalacin ello no es posible debido al
elevado nmero de estrangulaciones y cambios bruscos en la direccin del fluido
que se producen en los propios componentes del circuito como en los
distribuidores, los reguladores de caudal, las vlvulas antiretorno y en los diversos
tubos (capilares) y racores de unin que se emplean.
d) Viscosidad
La viscosidad de un fluido cualquiera este sea no es una propiedad fija, sino que
vara, y a veces mucho, con la temperatura. Es una propiedad de las sustancias
fluidas definindola como la resistencia que ofrecen las molculas que configuran
el fluido al deslizarse unas sobre otras. La viscosidad es a los lquidos como el
rozamiento es a los slidos. Las consecuencias del aumento o disminucin de la
temperatura se detallan en la tabla 2-2:
Tabla 2 - 2: Consecuencias del aumento o disminucin de la temperatura
Vis
cosi
dad
Den
sid
ad
Fri
cci
n
Co
mp
resi
n
Fu
gas
In
tern
as
Efi
cien
cia
Bo
mb
a
Vel
oci
dad
Act
uad
or
Aumento de la
temperatura - - - - + - -
Disminucin de la
Temperatura + + + + - + +
Fuente: Oleohidrulia Fluidos Hidrulicos pdf, Universidad de Oviedo, rea de Mecnica de
Fluidos
8 Nmero de Reynolds, Hidrulica Tema 4 Conceptos bsicos y ecuaciones principales del flujo de
fluidos
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Tenemos que recordar que:
Una viscosidad muy elevada conduce a grandes prdidas por rozamiento y flujo,
medible como cada de presin y sobre calentamiento del fluido. Una viscosidad
demasiado baja origina fugas, un mayor desgaste y con ello un
sobrecalentamiento del fluido. Cuanto mayor es el ndice de viscosidad menor es
la dependencia de esta con la temperatura.
e) Oleohidrulica
La oleohidrulica o tcnica del aceite comprimido9 en la industria moderna ha
crecido debido a que este medio posee ventajas como la versatilidad, implantacin
simple, silenciosa y de control sencillo tanto de la fuerza, como de la velocidad de
los mecanismos que componen las mquinas.
Una ventaja adicional son las elevadas presiones de trabajo que permiten
transmitir grandes esfuerzos a travs de actuadores lineales o lneas de presin
concebidos para este fin como bombas o cilindros hidrulicos.
Dentro de las ventajas que ofrecen los medios de transmisin oleohidrulicos
frente a soluciones mecnicas convencionales, pueden destacarse lo siguiente:
Movimientos suaves, silenciosos y libres de vibraciones.
Posibilidad de invertir fcilmente el sentido de la marcha o flujo.
Regulacin sencilla de las velocidades de trabajo.
Posibilidad de conseguir arranques y paradas progresivas en los
movimientos del flujo.
Auto engrase de todos los componentes.
Algunos de los inconvenientes comparados con las transmisiones mecnicas son:
9ROCA RAVELL, Felip. Oleohidrulica bsica Diseo de Circuitos. Madrid: Edicin UPC,
1997. p. 7.
-
27
Para generar presin y caudal es necesario disponer de un motor y una
bomba, adems de otros componentes auxiliares.
Es precisa una purga previa de las burbujas de aire que contienen tuberas,
mangueras y aparatos diversos.
Se originan a veces ciertas prdidas del fluido por los aparatos y por los
racores de unin de las tuberas y mangueras de alta presin.
Mediante esta forma de transmisin de energa, pueden conseguirse movimientos
lineales o rotatorios.
El ms utilizado es sin lugar a duda la bomba hidrulica accionada por aire, que
consta de camisa, pistn, eje y o vstago que se desplaza linealmente para
producir el trabajo.
Aplicaciones Generales de la Oleohidrulica.
Debemos considerar que las presiones que se presentan en la oleohidrulica estn
consideradas dentro de cuatro grandes grupos:
Baja Presin: hasta 1015.3 PSI.
Media Presin: del orden de 3045.8 PSI.
Alta presin: 5801.5 a 8702.3 PSI.
Altsima presin: por encima de 14504 PSI.
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28
Tabla 2 - 3: Rangos de presiones de trabajo en aplicaciones comunes en la industria
Rangos de presiones de trabajo en aplicaciones comunes en la industria
Aplicaciones Oleohidrulica
Campos de
aplicacin
Subdivisin de los
campos de aplicacin Sistemas hidrulicos
Rango de presin
en bar
Caballetes de ajuste para
laminadores. 315 420
Hidrulicos de fijacin 50 300
Prensas Prensas en general 215 315
Prensas de alta presin hasta 1000
Mquinas para
plsticos
Mquinas de inyeccin y de
soplado 150 210
Mquina de moldeado a
presin 250 hasta 315
Tcnica de bancos de
ensayo
Ensayo de materiales 250 290
Equipos de simulacin
Excavadoras, mquinas
para tneles 350 420
Hidrulica en
tcnicas
especiales
Tcnicas especiales
Mecanismo de traslacin,
accionamientos de timn de
aviones
150 400
Bombas de pistn/
reductores
hidrostticos
Mquinas especiales hasta 315
Accionamientos rotativos
en:
rea industrial hasta 315
Sector mvil hasta 420
rea de bancos de ensayo hasta 300
Cabrestantes hasta 200
Fuente: Carlos Vargas
Conceptos y leyes fundamentales de la oleohidrulica.
La oleohidrulica se basa en los principios de la hidrosttica o de la hidrodinmica
que constituyen la mecnica de fluidos. Los lquidos no son compresibles (en
trminos prcticos), al contrario de lo que ocurre con los gases. Carecen de forma
propia y adoptan la que tiene el recipiente donde se introducen.
Adems, si sobre una masa lquida se ejerce una fuerza, sta se transmite a todos
sus puntos. As, la fuerza F, figura 2-6, aplicada al mbolo A, origina una presin
-
29
que se transmite en todas las direcciones y cuyo valor es idntico en cualquier
punto.
Figura 2 - 6: Principios Fsicos
Fuente: Introduccin a la mecnica de fluidos R. Roca Viilapag. 79
Pascal menciona lo siguiente: La presin ejercida sobre la superficie libre de un
lquido, se trasmite ntegramente igual y en todas direcciones. Este principio se
aplic en la construccin de la famosa prensa hidrulica.
sta consiste en dos cilindros asimtricos de material resistente llenos con lquido
y con mbolos en sus extremos libres. Al ejercer una fuerza en el cilindro menor y
originar una presin, sta se transmite a travs del lquido y llega hasta el otro
extremo y mueve el mbolo mayor.
La fuerza en este mbolo debe ser mayor para que al dividirse entre el rea,
tambin mayor, origine la misma presin inicial.
Figura 2 - 7: Principio de Pascal
Fuente: Qumica y algo ms, tema La Hidrosttica pag. 2
http://www.quimicayalgomas.com/fisica/teorema-de-pascal-prensa-hidraulica
-
30
Como las presiones son iguales: p1 = p2, se tiene:
Ec. 2-7
La ecuacin 2-7 nos indica que la fuerza FB en el cilindro mayor, ser tantas
veces mayor como el rea B sea mayor que el rea A.
En otras palabras, la prensa hidrulica resulta ser un multiplicador de fuerzas. La
prensa hidrulica se aplica en: frenos hidrulicos, gatas hidrulicas, sillones
hidrulicos, trituradores, compactadores, etc.
Si estudiamos el movimiento del aceite en los sistemas oleohidrulicos se
considerar ste como fluido ideal al cual se le aplicarn en su momento los
coeficientes de correccin correspondientes. De esta forma las leyes
fundamentales de la hidrodinmica clsica pueden ser tambin aplicadas a este
tipo de transmisin energtica.
Considerando ahora un fluido perfecto, el principio de conservacin de la energa
permite relacionar las energas a travs del conocido Teorema de Bernoulli. A
continuacin se presenta un conducto cualquiera de seccin variable y de forma
irregular en su conjunto. Entre cualquiera de las secciones consideradas en dicho
conducto se cumple:
-
31
Figura 2 - 8: Ecuacin de Continuidad
Fuente: Physics de R. A. Serway. Fourth
Editionhttp://share.pdfonline.com/23b7abbc4f1f4aa4bc061d5dac6ba6b6/DinamicaDeFluidos.htm
A1 * v1 = A2 * v2 = Q = Constante Ec. 2-8
En donde:
A1 y A2 = Secciones transversales del conducto en [m2].
v1 y v2 = Velocidades medias respectivas de dichas secciones en [m/min].
Q = Caudal del fluido en [m3/min].
2.1.2.2 Banco tipo de pruebas de presin hidrosttica
El banco equipo efecta una prueba, prueba hidrosttica de presin, el cual se
describe a continuacin:
Se genera la prueba en condiciones reales de trabajo de la vlvula de compuerta
bridada, se efecta el anlisis y se registra los datos obtenidos.
El equipo que se utiliza para realizar pruebas mecnicas de vlvulas de compuerta
bridada, slida y expandibles es de carcter hidrosttico, que utiliza un fluido de
prueba compuesto por agua y aceite soluble ver figura 2-9, siendo lo ms ptimo
para realizar las pruebas de presin en vlvulas de compuerta bridada.
-
32
Figura 2 -9: Banco de pruebas hidrostticas mvil MP003
Fuente: Carlos Vargas
a. Tanque reservorio de fluido de prueba.
b. Circuito de distribucin de fluido de prueba a alta presin por tubera.
c. Bomba.
d. Circuito de alimentacin de aire.
Estos bancos de prueba de presin son diseados para satisfacer los
requerimientos normados, las pruebas de presin realizadas en vlvulas de
compuerta reparadas, asegurando su correcto funcionamiento en su perodo de
uso.
Son de funcionamiento sencillo y permite la manipulacin del equipo por parte de
un solo operario para realizar varias pruebas a un nmero ilimitado de vlvulas
segn el requerimiento de la empresa Mission Petroleum S.A.
Los bancos de prueba se adaptan a cualquier tamao nominal de vlvulas al igual
que la presin mxima de trabajo.
El funcionamiento de un banco de pruebas de presin est basado en un circuito
hidrosttico.
El cual consta de un compresor que genera el flujo de aire necesario en el circuito,
un generador de presin que utiliza un pistn y el flujo de aire para elevar la
presin en el fluido e inyectar en el elemento a prueba hasta llegar a la presin
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33
deseada de trabajo por medio de mangueras de alta presin, el fluido en mencin
es una mescla de agua y aceite soluble el cual es bombeado a la vlvula de
compuerta a travs del circuito10
.
Figura 2 -10: Banco de pruebas Hidrostticas modelo 1400 API
Fuente: http Catalogo//www.caldertesters.com/1400.php.htm
2.1.2.3 Instrumentacin
a) Barton
Son los registradores fsicos estndar de la industria petrolera para la medicin
precisa, fiable y de grabacin de la presin, la presin diferencial, y la
temperatura.
Figura 2 - 11: Barton, medidor de presin
Fuente: Catlogo digital Directindustry.http://www.directindustry.es/prod/cameron/grabadoras-de-
papel-circulares-25235 62411.html
10Especificaciones Caldertesters tomado de: http://www.caldertesters.com/1400.php.htm
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34
b) Manmetro
El manmetro es un instrumento de medicin utilizado para medir la presin en
los fluidos contenidos en recipientes cerrados, generalmente determinando la
diferencia de la presin entre el fluido y la presin local11
.
Figura 2 - 12: Manmetro
Fuente: http: Catlogo Wika//www.wika.es/upload/DS_PM0210_es_es_35681.pdf
2.1.2.4 Pruebas mecnicas de vlvulas de compuerta
Se define como prueba de presin a la presurizacin de una vlvula fuera de
operacin, con el fin de verificar la hermeticidad de los componentes y
conexiones bridadas, utilizando como elemento principal un fluido no corrosivo
(mezcla de agua y aceite soluble).
Todo equipo nuevo o reparado debe ser sometido a una prueba de presin
(hidrosttica), en los talleres de la empresa Mission Petroleum S.A. o en la
locacin si as lo dispusieren.
La Norma API 6 A (ISO 10423), establece claramente las prcticas recomendadas
de cmo realizar la prueba hidrosttica, con el fin de garantizar la integridad de la
prctica.
11 http://www.wika.es/upload/DS_PM0210_es_es_35681.pdf
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35
Figura 2 -13: Vlvula de compuerta
Fuente: Carlos Vargas
Por lo general, un elemento reparado y probado con anterioridad en los talleres del
fabricante figura 2-13 no debera ser probado nuevamente despus de su
instalacin, a menos que sea requerido por la persona indicada representante del
cliente o si existe alguna sospecha de que el equipo sufra algn dao durante el
transporte, por lo que la prueba se llevar en efecto de acuerdo al procedimiento o
a las especificaciones del caso.
Caractersticas.
La prueba hidrosttica se aplica cuando se reemplazan los internos en una vlvula
reparada, figura 2-13, para verificar cualquier vlvula y/o se certifica vlvulas
nuevas.
La prueba de presin hidrosttica nos permite:
Determinar la calidad de la ejecucin del trabajo de reparacin de la
vlvula de compuerta bridada.
Comprobar las condiciones de operacin para garantizar la seguridad tanto
de las personas como de las instalaciones.
Detectar fugas.
Verificar la resistencia mecnica de los sellos de asientos de vlvulas.
Probar la hermeticidad de los accesorios.
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36
Normalizacin para realizar pruebas hidrostticas.
La realizacin de pruebas de presin hidrosttica a vlvulas reparadas en los
talleres de Mission Petroleum S.A. y validar el correcto funcionamiento de
vlvulas nuevas, est normalizado, ests normas generan la base del diseo y los
lineamientos de pruebas de equipos para petrleo.
2.1.2.5 Pruebas Hidrostticas
Procedimiento para la preparacin de la prueba Hidrosttica.
Preparar una prueba hidrosttica significa que se deben tomar todas las
precauciones inherentes a todo el proceso; es como preparar el escenario de un
gran acontecimiento. Esto es por el riesgo que presenta la operacin.
De acuerdo con lo expuesto se debe considerar lo siguiente:
Adecuar el sitio de trabajo para permitir el fcil acceso para realizar la
inspeccin.
Hacer un anlisis razonable de todos los pasos del procedimiento normado
para hacer la prueba, a fin de asegurarse que el elemento que est bajo
prueba no sufra daos inesperados.
No est permitido por ningn motivo golpear el equipo, ni tratar de
corregir fugas entre bridas con llaves, mientras el sistema est presurizado.
Asegurarse que todos los dispositivos de alivio de presin, tales como,
vlvulas de retencin y similares, accesorios de instrumentacin, entre
otros, estn en perfectas condiciones.
Montar adecuadas conexiones de alimentacin y descarga del fluido de
prueba, de tal manera que el sistema pueda ser llenado y drenado en un
tiempo razonable; as mismo, prever adecuado y efectivo aislamiento para
tales conexiones.
Disponer de una adecuada bomba hidrosttica para realizar la prueba, un
manmetro por lo menos, calibrado y ubicado donde pueda ser visto
fcilmente por el personal responsable de monitorear la prueba.
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37
Asegurarse que la presin no se exceda del valor de la presin de trabajo
del equipo durante la prueba.
Instalacin de la bomba para la prueba Hidrosttica.
Para la instalacin de una bomba de prueba hidrosttica, se debe tomar en cuenta
algunas recomendaciones, tales como:
Revisar todo el sistema de conexiones de la bomba, verificando su
completo y correcto ajuste.
Conectar la manguera de suministro de aire comprimido a la bomba y
hacerla funcionar para verificar su estado de operatividad.
Instalar el dispositivo de registro de la prueba de presin entre el elemento
y la bomba, figura 2-14.
Usar material sellador (tefln) en todas las juntas roscables usadas en la
prueba. Verificar la conexin de la manguera de alta presin desde el
equipo de pruebas al equipo sometido a prueba.
Figura 2 - 14: Instalacin de la bomba
Fuente: Carlos Vargas
Prueba de Hermeticidad.
Esta prueba generalmente es realizada por requerimientos de operaciones del
elemento, teniendo un resultado exitoso en la pruebas bajo las normativas se la da
por aceptada. Como su nombre lo indica, el objetivo es el de probar la
hermeticidad del elemento.
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Se realizan dos pruebas de hermeticidad de las vlvulas especialmente en las
juntas bridadas, cuerpo de la vlvula (prueba de cuerpo) y en los sellos de
asientos de vlvulas elemento que permite el sellado de la compuerta de la vlvula
(prueba de sellos).
Consideraciones Tcnicas para realizar la prueba Hidrosttica.
Tomar en consideracin que la presin de prueba en la lnea de prueba no debera
exceder de la mxima presin permitida en cualquier componente instalado en la
lnea e incluido en la seccin en prueba.
Una vez que la prueba haya sido establecida o determinada, es importante
asegurarse que tal presin no sea excedida durante la prueba.
En caso de fugas por tapones, no tratar de ajustarlos durante la prueba
hidrosttica. Un falso movimiento y la energa acumulada en el sistema pueden
expulsar el tapn a alta velocidad y causar daos irreparables a personas o
instalaciones. La permanencia de la prueba deber seguir lo establecido en la
normativa API 6 A (ISO10423), de manera que la inspeccin y certificacin
cumpla lo requerido.
El rango de presin de los manmetros que van a ser utilizados para la prueba
hidrosttica, debe ser tal que la presin de la prueba quede comprendida entre el
30% y el 70% de la amplitud del rango del manmetro.
Antes de la prueba hidrosttica, toda la lnea o equipo debe ser revisado
asegurndose de que el sistema pueda ser