Diseño De Malacate

RESUMEN

La presente tesis está relacionada con la explotación del petróleo en la

Península de Santa Elena. La extracción de éste se lo realiza en algunos

pozos por medio de bombeo mecánico.

El problema surge porque el sistema de bombeo mecánico existente

particularmente en la zona de Ancón se volvió obsoleto con el pasar de los

años debido a laterminación del ciclo de vida útil de la maquinaria utilizada.

La empresa destinada a la extracción de petróleo decidió que seria más

rentable construir la maquinaria en el país que su importación; ésta es una

grúa que procede a extraer el petróleo mediante un embolo ubicado en el

pozo.

El sistema se basa en que una vez que el petróleo dentro del pozo llega almismo nivel que el del yacimiento al igualarse las presiones, el embolo que

se encuentra debajo del columna de petróleo, empieza a subir y extraerlo

mediante un cable que es elevado por el malacate de la grúa.

El objetivo de ésta tesis es diseñar el malacate de la grúa para la extracción

de petróleo para que opere en forma continua y eficiente. El malacate es elsistema que eleva la carga mediante un conjunto de elementos mecánicos

impulsados por una fuente de potencia.

Se procederá primero a analizar el sistema de bombeo mecánico

identificando las necesidades y requerimientos de éste. Después se realizara

un diseño preliminar del malacate en el cual se darán las respectivas

consideraciones yespecificaciones del diseño y se describirá el

funcionamiento y operación de la maquina en el ciclo de extracción.

Dado este paso se procederá al diseño de cada uno de los componentes del

malacate. Se comenzara con una selección tentativa del cable en base a los

requerimientos del sistema. Existen gran cantidad de tipos de cables por lo

que se elaborara una matrizde decisión para escoger el más óptimo.

Posteriormente se realizara el análisis tanto estático como dinámico de las

fuerzas que actúan sobre el cable al extraer el petróleo. En base a esto se

elaborara una grafica de la variación de la fuerza sobre el cable en todo su

ciclo. El cable seleccionado se lo diseñara para que soporte estas fuerzas,

todo esto en base afactores de seguridad recomendados.

Se procederá a diseñar al tambor considerando un análisis estático como de

fatiga en base a los requerimientos establecidos por el cable. El árbol de

transmisión que impulsa al tambor será diseñado considerando cada punto

de mayor esfuerzo.

En base a las dimensiones del árbol y las fuerzas que actúan sobre este se

procederá aseleccionar sus rodamientos.
Las fuerzas que actúan sobre el tambor y en sí en el malacate son

apreciables por lo que se hará un análisis y diseño de las soldaduras y

pernos de sujeción en los puntos donde la falla puede ser catastrófica. El

árbol y demás elementos deben ir apoyados sobre una estructura, por lo que

se diseñara el bastidor que soportelas cargas de servicio de la maquina.

El sistema deberá poseer un sistema de freno para detener la carga cuando

se lo requiera, por lo que se realizara el diseño del tambor del freno y con

éste se diseñará el sistema de accionamiento. El embrague también será

necesario para los casos en que se requiera desconectarse de la fuente de

potencia por lo que se diseñarael embrague y su sistema de accionamiento.

Dadas las dimensiones y los requerimientos de fuerza de los componentes

del malacate se procederá a dimensionar el motor analizando todos los pares

de torsión que actúan sobre la maquina. Se seleccionara la transmisión por

cadena de rodillos que suministrara el torque y la velocidad de rotación del

tambor para elevar la carga....