Presión Interior - I

En el diagrama simplificado de cuerpo libre (figura 7.2) la tendencia de la fuerza F1 para reventar el tubo es vencida por la resistencia de las paredes del tubo, misma que se representa por una fuerza F2. F1 es el resultado de la presión ( br p ) que actúa en el interior dentro del área proyectada ( Lds ) y está dada por la ecuación (13).

Tensión - III

La fuerza de tensión para falla de la rosca en el cople se calcula con la ecuación (9):

Donde: j 2 d =Diámetro interior nominal de la conexión. b d = Diámetro exterior de la conexión (caja). Estos diámetros se registran en la base de las últimas cuerdas perfectas. La ecuación (12) se emplea para calcular la fuerza de tensión por falla del piñón.

IMPORTANTE Del conjunto de fórmulas por utilizar en el diseño de tuberías de revestimiento se recomienda emplear los mínimos valores específicos.

Tensión - II

El cálculo de la fuerza de tensión en la junta se conoce con la ecuación (5):

L =Longitud de la sección roscada de la junta. Las ecuaciones anteriores son para rosca de 8 hilos redonda. Para rosca buttress normal se consideran las ecuaciones (6) y (7). El área de la sección transversal del cuerpo del tubo se calcula con la ecuación (6):

Tension - I

El cálculo de la fuerza de tensión por la ecuación es la mínima fuerza para producir una deformación dentro del mismo esfuerzo a la deformación ( p s ) del tubo, empleando para este cálculo hasta el mínimo de espesor de pared, que en valor representa un 87.5 % del espesor nominal. Las fórmulas siguientes consideran la fuerza requerida para provocar una fractura en la junta con un mínimo de tensión (jalón); se recomienda emplear el valor más bajo. 

La ecuación (3), se emplea para el cálculo del área de la rosca y considera el último hilo roscado perfecto.  

Ajp=0.7854 x [(dn- 0.1425)2 –d2] (3) Donde: dn = Diámetro nominal del tubo. d = Diámetro interior del tubo. Para el cálculo de la fuerza de tensión que induce a la fractura se emplea la ecuación (4):

 Ften= 0.95 x Ajp x ult s (4) 

Donde: ult s = Esfuerzo de deformación antes de alcanzar la ruptura.

Tensión

La resistencia a la tensión del tubo se puede calcular empleando un diagrama simplificado de cuerpos libres como el que se muestra a continuación:

La fuerza Ften
, tiende a jalar el tubo prescindiendo de la fuerza contraria F2
que aporta la conformación de las paredes del tubo; F2 esta dada por la ecuación
(1):
F2 = p s x AS (1)
Donde:
AS =Área de la sección transversal del tubo.
La resistencia de tensión esta dada por la ecuación (2):
Ften =0.7854 x p s x (d2n
- d2)

CEMENTACIONES

PROPIEDADES API DE LAS TUBERÍAS DE REVESTIMIENTO 

Las propiedades más importantes de la T.R son los valores promedios de tensión y presiones interior y de colapso. La fuerza de tensión es resultado del peso propio del conjunto de tubos suspendidos por debajo del punto de interés. La resistencia a la cedencia del cuerpo del tubo es la fuerza de tensión que origina que el tubo exceda el límite elástico o mínimo esfuerzo a la deformación ( P s ). Para la unión correspondiente a cada tubo se considera la que se conoce como junta o cople. El promedio de presión interior se calcula como la mínima presión interior necesaria para ocasionar la ruptura del tubo en ausencia de presión exterior y carga axial de tensión. El promedio de presión de colapso es la mínima presión requerida para aplastar el tubo, en ausencia de presión interior y carga axial. Las normas API aportan fórmulas con las que se calcula el comportamiento de las tuberías de revestimiento. A través de este tema se explicará cómo calcular la tensión, la presión interior y la presión de colapso.

Diseño por colapso. - VI

De los valores calculados y anotados en la tabla, se verifica que el punto donde se puede ejercer menor presión por el espacio anular es a 5,694.0m, que le corresponde a la T.P. de 2 7/8” - °P - 105.

Observaciones:

Se ha realizado el diseño por colapso, tomando como base los conceptos de la elipse biaxial, la propiedad de la tubería que se reduce por tensión es la presión al colapso, siendo entonces el punto débil a comparación de la presión interna.