Analisis de fallas en perno

Análisis de falla en perno de sujeción de unidad de bombeo mecánico Lufkin a640d – 427 – 144
Ing. Henry Santamaría de la Cruz*
*Magister en Ingeniería Mecánica. Docente Catedrático Universidad Autónoma del Caribe. Programa de Ingeniería Mecánica E-mail: henry.santamaria@uniautonoma.edu.co

RESUMEN Este artículo presenta el análisis de falla de un perno de sujeción de una unidad de bombeomecánico marca Lufkin; modelo A640D – 427 – 144. El informe se encuentra estructurado en las siguientes partes principales: Antecedentes, Examen macroscópico de la parte fallada, identificación del modo de falla, inspección microscópica, análisis de resultados, conclusiones y recomendaciones. Las unidades de bombeo mecánico son muy utilizadas por la industria petrolera nacional, por lo tanto, seencuentran en muchas zonas petroleras del país. Las fallas de pernos en estos tipos de máquinas son muy comunes, no siendo así los análisis de falla. Por lo que este trabajo pretende ser una primera aproximación al estudio de falla de pernos de sujeción en unidades de bombeo mecánico. Palabras clave: Análisis de falla, modos de falla, perno, unidad de bombeo mecánico. ABSTRACT This article presents theanalysis of failure of a bolt of subjection of a mechanical pumping unit Lufkin; model A640D - 427 - 144. The report is structured in the following main parts; Antecedents, macrocospic Examination of the failed part, identification of the failure modes, microscopic inspection, analysis of results, conclusions and recommendations. The units of mechanical pumping very are used by the national oilindustry, therefore, they are in many oil zones of the country. The bolt failures in these types of machines are very common, not being therefore the fault analyses. Because this work tries the first approach to the study of failure of subjection bolt in mechanical pumping units. Keywords: Analysis of failure, failure modes , bolt, mechanical pumping units.

NOMENCLATURA Resistencia mínima deprueba [Lb/in2] Resistencia de fluencia mínima [Lb/in2] Resistencia a la tensión mínima [Lb/in2] Símbolos (Kpsi) 1000 [Lb/in2] INTRODUCCIÓN La falla ocurrió en el perno de sujeción que mantiene unido los componentes denominados horse head 36

y working beam, tal como se muestra en la Fig. 1. En la Fig. 2 se presenta la panorámica general del colapso del horse head. Los componentes nombradospertenecen a una unidad de bombeo mecánico de hidrocarburos. Las especificaciones técnicas del equipo se presentan en la Tab. 1. La falla generó daño en las estructura y mecanismos de balancín. Además de esto el motor que transmitía la potencia tuvo un doblez que obligó al cambio de este dispositivo.

Vol. 5, No. 2, Julio - Dic de 2007

Figura 1. Ubicación de los componentes en la unidad de bombeo.do el colapso del componente horse head y pandeo del extremo libre de la barra lisa. Un esquema del equipo completo se presenta en la figura 3. La falla ocurrió el día septiembre 27 de 2004 en horas de la madrugada. Figura 3. Esquema de unidad de bombeo mecánico.

Tabla 1. Especificaciones técnicas.

Las horas de servicio e historial de mantenimiento de la bomba no se encuentran disponiblesal momento del análisis. Según datos suministrados, el perno de sujeción correspondería a un tornillo de 3/4”-UNC grado 5 y longitud 2 ¼”. Según Norton[1] un perno con estas características tendría las propiedades mecánicas que se muestran en la Tab. 2. Figura 2. Panorámica general del colapso.

Tomada y modificada de catálogo Lufkin for installation manual M-02 METODOLOGÍA INSPECCIÓN VISUAL DELA PARTE FALLADA Para identificar la causa real de la falla, se comenzó por un análisis visual macroscópico del perno fracturado, observándose residuos de grasa a lo largo de los hilos del tornillo. Uno de los extremos fallados del perno se encuentra enroscado en la tuerca y presenta desgaste excesivo cerca de la zona de fractura, como se aprecia en la figura 4. Además, en la superficie de...