TRABAJO DE INVESTIGACION

TIPOS DE BRIDAS:

Definición de Bridas.- Son accesorios para conectar tuberías con equipos (Bombas, intercambiadores de calor, calderas, tanques, etc.) o accesorios (codos, válvulas, etc.). La unión se hace por medio de dos bridas, en la cual una de ellas pertenece a la tubería y la otra al equipo o accesorio a ser conectado. Partes de una Brida:

*Ala

*Cuello

*Diámetro de pernos

*Cara

*Espejo

Tipos de caras Las caras de las bridas están fabricadas de forma estándar para mantener unas dimensiones concretas. Las caras de las bridas estándar más habituales son:

*Cara plana (FF)

*Cara con resalte (RF)

*Cara con anillo (RTJ)

Ventajas.-La ventajas de las uniones bridadas radica en el hecho de que por estar unidas por espárragos, permite el rápido montaje y desmontaje a objeto de realizar reparaciones o mantenimiento.

L as bridas más utilizadas en la industria petrolera son las que detallaremos a continuación:

1.-BRIDAS CON CUELLO PARA SOLDAR (WELDING NECK)

Estas bridas se diferencian por su largo cuello cónico, su extremo se suelda a tope con el tubo correspondiente. El diámetro interior del tubo es igual que el de la brida, esta característica proporciona un conducto de sección prácticamente constante, sin posibilidades de producir turbulencias en los gases o líquidos que por el circulan. El cuello largo y la suave transición del espesor del mismo, otorgan a este tipo de bridas, características de fortaleza aptas en sectores de tuberías sometidos a esfuerzos de flexión, producto de las expansiones en línea.Las condiciones descriptas aconsejan su uso para trabajos severos, donde actúen elevadas presiones.

2.-BRIDAS DESLIZANTES (SLIP-ON)En este tipo de bridas, el tubo penetra en el cubo de la misma sin llegar al plano de la cara de contacto, al que se une por medio de cordones de soldadura interna y externamente. Puede considerarse de montaje más simple que la brida con cuello, debido a la menor precisión de longitud del tubo y a una mayor facilidad de alineación.Brida deslizante es la que tiene la propiedad de deslizarse hacia cualquier extremo del tubo antes de ser soldada y se encuentra en el mercado con cara plana, cara levantada, borde y ranura, macho y hembra y de orificio requiere soldadura por ambos lados.

3.-BRIDAS CIEGAS (BLIND)Están destinadas a cerrar extremos de tubería, válvulas o aberturas de recipientes, sometidos a variadas presiones de trabajo. Desde el punto de vista técnico, este tipo de bridas, es el que soporta condiciones de trabajo más severas (particularmente las de mayores dimensiones), ya que al esfuerzoprovocado por la tracción de los bulones, se la adiciona el producido por la presión existente en la tubería.En los terminales, donde la temperatura sea un factor de trabajo o actúen esfuerzos variantes o cíclicos, es aconsejable efectuar los cierres mediante el acople de bridas con cuello y ciegas.

La brida ciega también es una pieza completamente sólida sin orificio para fluido, y se une a las tuberías mediante el uso de tornillos, se puede colocar conjuntamente con otro tipo de brida de igual diámetro, cara y resistencia.

4.-BRIDAS CON ASIENTO PARA SOLDAR (SOCKET WELDING)Su mayor rango de aplicación radica en tuberías de dimensiones pequeñas que conduzcan fluidos a altas presiones. De allí que las normas. ANSI B16.5 aconsejan su uso en tubos de hasta 3” de diámetro en las series 150, 300, 600, y de hasta 2 ½” en la serie 1500.En estas bridas el tubo penetra dentro del cubo hasta hacer contactocon el asiento –que posee igual diámetro interior que el tubo- quedandoasí un conducto suave y sin cavidades. La fijación de la brida al tubo se realiza practicando un cordón de soldadura alrededor del cubo.Es frecuente el uso de estas bridas en tuberías destinadas a procesos químicos, por su particular característica de conceder al conducto unasección constante.

5.-BRIDAS ROSCADAS (THREADED) Si bien presentan la característica de no llevar soldadura –lo cual permite un fácil y rápido montaje- deben ser destinadas a aplicaciones especiales (por ejemplo, en tuberías donde existan altas presiones y temperatura ambiente). No es conveniente utilizarlas en conductos donde se produzcan considerables variaciones de temperatura, ya que por efectos de la dilatación de la tubería, pueden crearse pérdidas a través del roscado al cabo de un corto período detrabajo.

Brida roscada. Son bridas que pueden ser instaladas sin necesidad de soldadura y se utilizan en líneas con fluidos con temperaturas moderadas, baja presión y poca corrosión, no es adecuada para servicios que impliquen fatigas térmicas.

6.-BRIDAS PARA JUNTA CON SOLAPA (LAP-JOINT)

Son bridas destinadas a usos muy particulares. Ellas producen el esfuerzo de acople a sectores de tubos solapados, que posteriormente se sueldan a los tubos que conformarán la línea. La capacidad de absorber esfuerzos, puede considerarse muy similar a la de las bridas deslizantes.Generalmente, se colocan en tuberías de aceros comunes o especiales que necesiten ser sometidas con frecuencia a desmontajes para inspección o limpieza. La facilidad para girar las bridas, y alinear así los agujeros para bulones, simplifica la tarea, especialmente cuando las tuberías son de gran diámetro. No es aconsejable su uso en líneas que están sometidas a severos esfuerzos de flexión.

7.-BRIDAS DE ORIFICIO

Están destinadas a ser colocadas en puntos de la línea donde existen instrumentos de medición. Son básicamente iguales a las bridas con cuello para soldar, deslizantes o roscadas; la selección del tipo en función de las condiciones de trabajo de la tubería. Radicalmente tienen dos agujeros roscados para conectar los medidores. Frecuentemente es necesario separar el par de bridas para extraer la placa de orificio; la separación se logra merced al sistema de extracción que posee,conformado por un bulón con su correspondiente tuerca alojada en una ranura practicada en la brida. Existe otro sistema de extracción, en el cual el bulón realiza el esfuerzo de separación a través de una agujero roscado practicado en la brida. Este sistema tiene una desventaja con respecto al anterior, ya que cuando se deteriora la rosca, se inutiliza la brida para tal función.

Brida loca con tubo rebordeado. Es la brida que viene seccionada y su borde puede girar alrededor de cuello, lo que permite instalar los orificios para tornillos en cualquier posición sin necesidad de nivelarlos.

TIPOS DE CUPLAS

CUPLA.- Es un dispositivo usado para conectar dos tubos o caños juntos en sus extremos con el fin de transmitir potencia. Couplings do not normally allow disconnection of shafts during operation, however there are torque limiting couplings which can slip or disconnect when some torque limit is exceeded. Acoplamientos normalmente no permiten la desconexión de los ejes durante la operación, sin embargo hay limitador de par acoplamientos que pueden deslizarse o desconectar cuando algunos se superan el límite de par. El propósito principal de las cuplas es para unir dos piezas de equipos rotativos mientras que permite un cierto grado de movimiento de desalineación o al final o en ambos. By careful selection, installation and maintenance of couplings, substantial savings can be made in reduced maintenance costs and downtime. Mediante una cuidadosa selección, instalación y mantenimiento de los acoplamientos, los ahorros sustanciales en costes de mantenimiento reducidos y el tiempo de inactividad. En la industria petrolera las cuplas más usadas son las cuplas soket,(de soldadura), cuplas roscadas y cuplas epoxi. Generalmente estos accesorios son fabricados de acero al carbono, acero galvanizado y acero inoxidable.

Así podemos mostrar los diferentes tipos de cuplas:

TIPOS DE ROSCAS

ROSCA.- Técnicamente una rosca es una arista de sección uniforme que tiene la forma de una helicoide sobre la superficie externa o interna de un cilindro, o con la forma de una espiral cónica sobre la superficie externa o interna de un cono, o de un cono truncado. Al roscado de un cilindro se lo llama rosca cilíndrica y al efectuado en un cono o en un cono truncado, rosca cónica.

Tipos normales de roscas: hay doce tipos o series de roscas comercialmente importantes, que son los que siguen:

Tipo de paso grueso: UNC y NC. Se recomienda para usos generales donde no se requieren pasos más finos.

Tipos de paso fino: UNF y NF. Esencialmente igual a la primitiva serie SAE, recomendada para la mayoría de los trabajos en la industria automotriz y aeronáutica.

Tipos de paso extrafino: UNEF y NEF. Igual que la vieja serie SAE fina, se recomienda par usar en materiales de paredes finas o cuando se requiere un gran número de filetes en una longitud dada.

Tipo de ocho hilos. SN. En esta serie hay ocho hilos por pulgada todos los diámetros desde 1 a 6 pulgadas. Esta serie es recomendada para las uniones de cañerías, pernos de pistón y otros cierres donde se establece una tensión inicial en el elemento de cierre para resistir presión de vapor, agua, etc.

Serie de doce filetes; 12UN y 12N. Esta serie tiene doce hilos por pulgada para diámetros que van de ½ a 6 pulgadas. Los tamaños de ½ a 1 ¾ pulgadas se usan en calderería.

Serie de dieciséis filetes: 16UN y 16N. Esta serie tienen dieciséis por pulgada y abarca diámetros que van desde ¾ hasta 6 pulgadas. Se usan en una amplia variedad de aplicaciones, tales como collares de ajuste, retén, etc. que requieren un filete muy fino.

Rosca amé. Rosca de diente de sierra. Rosca cuadrada. Rosca Brown sharpe.

Estos últimos cuatro tipos de rosca, que se muestran en la Fig.3 se usan principalmente para transmisión de potencia y movimiento.

Rosca normal americana para tubos: se muestra en la figura 3, es la rosca cónica normal que se usa en uniones de caños en Estados Unidos.

Rosca Métrica Normal Internacional: esta rosca también mostrada en la Fig.3, se usa mucho en tornillos de medida métrica fabricados en el continente europeo.

Usos y aplicaciones de la rosca:

Las roscas cónicas se usan en uniones de cañerías y en algunas otras aplicaciones donde se requieren uniones herméticas para líquidos. Las cilíndricas, por el contrario, son ampliamente usadas en una gran variedad de aplicaciones. El uso más común es en piezas tales como bulones, tornillos y tuercas, o como parte integral de piezas.

Tamaños

Los tamaños de las roscas se basan en el diámetro interno (ID) o en el tamaño del flujo. Por ejemplo, “1/2–14 NPT”determina una rosca de tubería con un diámetro interno nominal de 1/2 pulgada y 14 hilos en una pulgada, hecha de acuerdo al estándar de la norma NPT. Si las letras “LH” se añaden, la tubería tiene una rosca izquierda (Por sus siglas en inglés). Las formas de roscas de tubería más conocidas a nivel mundial son:NPT American Standard Pipe Taper ThreadNPSC American Standard Straight Coupling Pipe ThreadNPTR American Standard Taper Railing Pipe ThreadNPSM American Standard Straight Mechanical Pipe ThreadNPSL American Standard Straight Locknut Pipe ThreadNPTF American Standard Pipe Thread Tapered (Dryseal)BSPP British Standard Pipe Thread ParallelBSPT British Standard Pipe Thread Tapered

Nomenclatura de roscas

La Figura, muestra las formas de las roscas Unificada y Americana. La rosca externa tiene las crestas redondeadas o chatas lugar para valles redondeados. Los cuales pueden hacerse intencionadamente o ser la consecuencia de una herramienta gastada. La rosca interna tiene una cresta plana de modo que encajará con el valle redondeado del fileteado externo, y se da una pequeña redondez al valle par dejar algo de juego par la cresta plana del fileteado externo.

COPLES

Los coples y conexiones con extremos ranurados son la parte medular para la unión de tuberías y accesorios en una gran variedad de sistemas. Los coples se han diseñado para proveer juntas o uniones autocentrantes, que se adaptan a las fuerzas internas o externas de presión o vacío, vibraciones, contracciones o expansiones, etc.

El cople ejerce una fuerza de unión alrededor de toda la circunferencia de la tubería y evita la separación de ambos extremos en una forma proporcional a las fuerzas de presión ejercidas hasta su máxima presión de trabajo de diseño.

Las mejores propiedades de los coples se deben principalmente a sus características de rigidez o flexibilidad. Cuando se requieren uniones sin movimiento se utilizan los coples rígidos que en el diseño interior de la carcaza cuenta con unos seguros o rebordes dentados que oprimen fuertemente la tubería o conexión fijandolos en ambos extremos, haciendo la unión firme, además de que el cuerpo de la carcaza llena perfectamente el espacio de la ranura no permitiendole movimiento alguno. Este tipo de cople se recomienda en largas secciones contínuas de tubería o a cierta altura.

Hay sistemas que requieren de cierto grado de flexibilidad debido a los movimientos de expansión o contracción en las tuberías, causados por cambios bruscos en presiones y temperaturas. En este caso la necesidad de utilizar juntas de expansión se minimiza, e incluso se elimina por completo. El diseño flexible del cople le permite absorver y eliminar las fuerzas de torsión y compresión, especialmente las inducidas por fuerzas sísmicas. Así mismo le permite la corrección, por su propiedad de deflección, de problemas de mala alineación, causados por la impresición en su colocación a través muros o pisos, o bien cuando se instala sobre terrenos no nivelados, ya que la propiedad de deflexión es en cualquier sentido.

La utilización de coples provee además una junta conveniente ya que se desarman tan fácil y rápidamente como se instalan, ofreciendo un sencillo mantenimiento a los sistemas. Facilitando, además, la rotación periódica de las tuberías para distribuir de una manera más uniforme el desgaste interno de las mismas, sobre todo cuando el producto de que se trate sea altamente abrasivo.

El cople está conformado básicamente por :

A) Una carcaza de hierro en dos piezas que se ajustan alrededor de toda la circunferencia de la tubería o conexión, haciendo la unión y evitando la separación de los extremos, teniendo además como función la de contener al empaque contra las fuerzas internas o externas del sistema de presión o vacío. Se puede fabricar en hierro dúctil de acuerdo a la norma ASTM A-536 Grado 65-45-12, o en hierro maleable de acuerdo a ASTM A-47 Grado 32510. Los coples se ofrecen con un recubrimiento exterior con una base de pintura antimoho y corrosión sin plomo en color naranja, que los protege durante su almacenamiento o el tiempo que el material se encuentre en obra para su instalación. Sin embargo cuando el medio ambiente donde se van a instalar es altamente corrosivo se cuenta con material con recubrimiento galvanizado por inmersión en caliente o en acero inoxidable.

B) El empaque que se fabrica a base de un elastómero elástico en una sola pieza con un diseño único en forma de "C" de acuerdo a la norma ASTM A-2000, y que ofrece un sello a prueba de fugas sin importar si el sistema opera a presión o al vacío. Los "labios" del empaque se ajustan alrededor de la tubería y por el efecto del flujo en el mismo sistema se adhieren haciendo el sellado de la instalación.

Cuando el sistema trabaja a presión las cavidades internas se presurizan y cuando se trabaja en sistemas sin presión o al vacío se hace un efecto de succión, que en ambos casos se hace el sello a prueba de fugas. El empaque hace del cople un elemento con propiedades aislantes que absorben el ruido y minimizan la transmisión de vibración. Hay una gran variedad de empaques dependiendo del producto que se va a manejar, por lo que se recomienda hacer una selección adecuada para una operación eficiente del sistema.

C) Los tornillos y tuercas hexagonales cuya función es la de asegurar las dos secciones de la carcaza, con un diseño

oval en la base del cuello del tornillo para utilizar únicamente una llave para ajustar la tuerca, se fabrican de acuerdo a la norma ASTM A-183 Grado 2 en acero al carbón para resistir una fuerza tensíl mínima de 110,000 psi. Estos se ofrecen con un recubrimiento estándar a base de zinc, en caso de ambientes altamente corrosivos se pueden ofrecer en acero inoxidable.

Los coples para sistemas de tubería ranurada están disponibles en diámetros nominales de 1 a 30" (25 a 750mm). El diseño de una gran variedad de coples ofrece al instalador todo un mundo de aplicaciones en el ensamble de tuberías, conexiones y los diversos componentes de los sistemas utilizados.

Una amplia variedad de coples y empaques le permiten la selección de la combinación más adecuada a las necesidades específicas del proyecto, lo que le proporcionará el más versátil y económico sistema de instalación. Los más importantes son :

COPLE ESTANDAR F-7001COPLE RIGIDLOK F-7401

COPLE LIGHTWEIGHT F-7000COPLE RIGIDLITE F-7400COPLE HINGELOK F-7003COPLE REDUCTOR F-7010

TIPOS DE SETRANGULADORES

Estranguladores, Los estranguladores, orificios o reductores, no son otra cosa que un estrechamiento en las tuberías de flujo para restringir el flujo y aplicar una contrapresión al pozo. Los estranguladores sirven para controlar la presión de los pozos, regulando la producción de aceite y gas o para controlar la invasión de agua o arena. En ocasiones sirve para regular la parafina, ya que reduce los cambios de temperatura; así mismo ayuda a conservar la energía del yacimiento, asegurando una declinación más lenta de los pozos, aumentando la recuperación total y la vida fluyente. El estrangulador se instala en el cabezal del pozo, en un múltiple de distribución, o en el fondo de la tubería de producción.

De acuerdo con el diseño de cada fabricante, los estranguladores presentan ciertas características, cuya descripción la proporcionan en diversos manuales, sin embargo se pueden clasificar como se indica a continuación:

Estranguladores Superficiales.

a) Estrangulador Positivo. Están diseñados de tal forma que los orificios van alojados en un receptáculo fijo (porta-estrangulador), del que deben ser extraídos para cambiar su diámetro. Fig. 11.3

Las marcas más conocidas son: EPN, FIP, Cameron, y los hechizos que se fabrican en los talleres de máquinas y herramientas. El uso en la industria es amplio por su bajo costo y fácil aplicación.

b) Estrangulador ajustable. En este tipo, se puede modificar el diámetro del orificio, sin retirarlo del porta-estrangulador que lo contiene, mediante un dispositivo mecánico tipo revólver. Fig. 11.2 Una variante de este tipo de estranguladores, es la llamada válvula de orificio múltiple. Tiene un principio de operación bastante sencillo, puesto que el simple desplazamiento de los orificios del elemento principal equivale a un nuevo diámetro de orificio, y este desplazamiento se logra con el giro de un mecanismo operado manual o automáticamente y de fácil ajuste.

Dependiendo del tipo de estrangulador, se disponen con extremos roscados o con bridas y con presiones de trabajo entre 1500 y 15000

lb/pg2.

Estranguladores de fondo.

a) Estranguladores que se alojan en un dispositivo denominado “niple de asiento”, que va conectado en el fondo de la TP. Estos estranguladores pueden ser introducidos o recuperados junto con la tubería, o bien manejados con línea de acero operada desde la superficie. b) Estranguladores que se aseguran en la TP por medio de un mecanismo de anclaje que actúa en un cople de la tubería, y que es accionado con línea de acero.

Flujo Sónico a través de Estranguladores El diámetro requerido del estrangulador para controlar la producción del pozo, de acuerdo a las condiciones de operación del sistema, se puede calcular con diferentes correlaciones (Gilbert, Ros, Ashford, Omaña, etc.) Cualquier correlación que se utilice únicamente es válida cuando se tienen condiciones de flujo sónico a través del estrangulador. De otra manera la producción del pozo no será regulada y se caerá en una situación de flujo inestable, en la que las variaciones de presión corriente abajo del estrangulador se reflejarán en la formación productora, provocando fluctuaciones en la producción. Para flujo sónico el gasto es independiente de la presión corriente abajo del estrangulador.

CONSIDERACIONES GENERALES

Las siguientes consideraciones deben tenerse en cuenta cuando se está seleccionando un equipo de control de pozo:

Los equipos serán seleccionados para resistir la máxima presión de superficie anticipada;

Las preventoras de reventón consistirán en un equipo controlado remotamente capaz de cerrar el pozo con o sin la tubería en el hueco;

Soldado, rebordado, en las conexiones del eje son obligatorias en todos los sistemas de presiones superiores a 13,800 kPa (2000 psi) como adaptador para las conexiones enroscadas;

En algunas áreas puede requerirse el equipo de control de pozo adecuado para el servicio pesado; en tales casos en que la alta presión se presenta, los sistemas de BOP deben consistir en materiales metálicos resistentes al agrietamiento por falla sulfito.

Las líneas dedicadas a matar no deben ser más pequeñas que 2” nominales y se ajustarán con dos válvulas y un NRV. Las líneas de choque no deben ser más pequeñas que 3” a través del taladro y será conectado con dos válvulas al BOP donde la válvula exterior será operada hidráulicamente. Cuando las líneas de matar y las de choke son empleadas, dichas líneas no deben ser más pequeñas que 3” a lo largo del taladro y las válvulas exteriores de cada línea deben ser operadas hidráulicamente.

Durante las operaciones de perforación y workover, los rams blind/shear deben ser proporcionados en la BOP. La ram blind/shear debe siempre ser capaz de cortar la tubería de perforación/tubería de producción en uso bajo las condiciones de sin-carga y seguidamente proporciona un sello apropiado:

Los sistemas de cierre de superficie de BOP deben ser capaces de cerrar cada preventora ram dentro de 30 segundos; El tiempo de cierre no debe exceder los 30 segundos para los preventores anulares más pequeños que 508 mm (20”) y 45 segundos para los preventores anulares de 508 mm (20”) y más;

Los sistemas BOP's de cierre de superficie deben ser capaces de cerrar cada preventora ram dentro de 45 segundos. El tiempo de cerrado no debe exceder 60 segundos para las preventoras anulares;

Todas las operaciones centrales y remotas deben manejarse desde el tablero de control, todo el tiempo, estando en posición abierta o cerrada, y es libre de moverse en cualquier posición. La palanca de operación de la shear ram no debe ser cerrada con llave;

Todas las líneas de operación y conexiones extras que no son usadas en el sistema deben ser bloqueadas apropiadamente con tapones ciegos como una unidad de operación hidráulica;

Todas las cuatro válvulas o deben estar en una de las dos posiciones, completamente abierta o completamente cerrada, como es requerido; ellas no deben estar bloqueadas a la izquierda o en la posición del centro.