Ejemplo: de un aparejo de una polea - I

El peso (W) de la tubería que está dentro de un pozo es de 136,200 Kg y se eleva a 0.3 m. por lo tanto se realiza un trabajo que se expresa:
Trabajo =fuerza x distancia
Trabajo =136,200 x 0.3 = 40,860 Kg x m
Si la carga se levanta en un segundo, se tendrá una potencia que se expresa con la fórmula siguiente:
Potencia = trabajo/tiempo
Trabajo = 40860 kg x m
Potencia = 40860 kg x m/s
En el cálculo de los caballos de fuerza (HP) que son necesarios para
efectuar el trabajo anterior se desarrolla lo siguiente.
La unidad normal de potencia es el caballo de fuerza (HP)y se expresa en el sistema métrico como:
1 caballo fuerza (H.P) = 75 Kg x m/seg.
1 kg x m/seg = 1 H.P
75
H.P = (40860) / 75 = 544.8
H.P requeridos = 544.8

En este ejemplo (Fig.13.6), la distancia del recorrido del cable en el malacate es la misma que recorre la carga, dado que el enrollado del cable es directo.

Sistema de elevación

El factor más importante para el diseño es la SARTA DE TRABAJO.
Diseño de sistema de elevación.
El punto de partida en el diseño de un equipo de elevación debe ser el sistema de aparejo de poleas. La potencia en caballos de fuerza (H.P) requerida para levantar las sartas de trabajo se calcula con la siguiente fórmula.
H.P = Fuerza (F) x velocidad (v).
Si F en Kg y v en m/seg. y 1 H.P = 75 Kg x m/seg. = 4500 kg x m/min
Nota: La formula no incluye pérdidas por fricción; cuando éstas se toman en cuenta queda claro que las necesidades de potencia serán mucho mayores.
Sistema de aparejo de poleas.
Para reducir la fuerza requerida y sacar la tubería se utiliza el dispositivo mecánico: llamado sistema de aparejo de poleas (figura 13.6)

Transmisión de energía

Se tienen dos métodos comunes utilizados para transmitir la potencia hasta los componentes de la instalación: el mecánico y el eléctrico. 

En una instalación de transmisión mecánica, la energía se transmite desde los motores hasta el malacate, las bombas y otra maquinaria. Se hace a través de un ensamble de distribución que se compone de embragues, uniones, ruedas dentadas, poleas y ejes. 

En una instalación diesel eléctrica, los motores suministran energía a grandes generadores que a su vez producen electricidad que se transmite por cables hasta un dispositivo de distribución y de éste a los motores eléctricos que van conectados directamente al equipo: el malacate, las bombas de Iodo y la mesa rotaria. 

Una de las ventajas principales del sistema diesel - eléctrico sobre el sistema mecánico; es la eliminación de la transmisión de la central de distribución y la transmisión de cadenas, así como la necesidad de alinear la central de distribución con los motores y el malacate. Los motores se colocan lejos del piso de instalación, reduciendo así el ruido de los motores.

Sistema de energía - IV

Sistema de energía - III

3) Los equipos de perforación con sistema c.a. /c.d. (corriente alterna/corriente directa) están compuestos por generadores de c.a. y por rectificadores de corriente (alterna a directa) scr' s (silicon controlled rectifier). Obtienen una eficiencia de un 98%; cuya energía disponible se concentra en una barra común (PCR) y puede canalizarse parcial o totalmente a la maquinaria de perforación (rotaria, malacate y bombas) que se requiera. 

La ventaja de este sistema es tal que, en un momento dado y de acuerdo a las necesidades, toda la potencia concentrada en las barras podría dirigirse o impulsar al malacate principal teniendo disponible una potencia de 2000 H.P. (Fig. 13.5).

Sistema de energía - II

2) Los equipos de perforación con sistema c.d./c.d. usan generadores y motores de corriente directa que tiene una eficiencia aproximada de un 95%. La eficiencia real en conjunto con la maquinaria de perforación es de 87.5% debido a pérdidas adicionales en los requisitos de fuerza de los generadores por inducción en el campo, soplador de enfriamiento, temperatura en conmutador, escobillas y longitud del cable alimentador. En este sistema, la energía disponible se encuentra limitada por la razón de que sólo un generador c.d. se puede enlazar eléctricamente a un motor c.d. dando por resultado 1600 H.P; disponibles para impulsar el malacate (Fig. 13. 4).

Sistema de energía - I

Para llevar a cabo los trabajos de perforación se cuentan con tres tipos principales de equipos, de acuerdo al sistema generador de potencia:

1. Sistema diesel mecánico (convencional)
2. Sistema diesel eléctrico c.d./c.d.
3. Sistema diesel eléctrico c.a./c.d

1) Los equipos de perforación diesel mecánicos (convencional) son aquéllos en que la transmisión de energía - desde la toma de fuerza del motor diesel de combustión interna - hasta la flecha de entrada de la maquinaria de perforación (malacate, rotaria y bombas de Iodo), se efectúa a través de convertidores de torsión, flechas, cadenas, transmisiones, cuya eficiencia mecánica varía y generalmente anda por el orden de 60% promedio (Fig. 13.3).