DISE O DEL MALACATE DE UNA GRUA PARA EXTRACCION DE PETROLEO

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
Facultad de Ingeniería Mecánica y Ciencias de la
Producción
“Diseño del Malacate de una Grúa para la Extracción de
Petróleo”

TESIS DE GRADO
Previo a la obtención del Título de:

INGENIERO MECÁNICO

Presentada por:
José Alexander Zambrano García

GUAYAQUIL – ECUADOR

2004

AGRADECIMIENTO

A todas las personas que
colaboraron conmigo en la
realización deeste trabajo
y especialmente

a

el

Ing. Manuel Helguero por
su invaluable ayuda.

DEDICATORIA

A MIS PADRES
A MIS HERMANOS

TRIBUNAL DE GRADUACIÓN

______________________
Ing. Eduardo Rivadeneira P.
DECANO DE LA FIMCP
PRESIDENTE

______________________
Ing. Federico Camacho B.
VOCAL

___________________
Ing. Manuel Helguero G.
DIRECTOR DE TESIS

_____________________
Ing. Eduardo Orcés P.VOCAL

DECLARACION EXPRESA
“La responsabilidad del contenido de esta
Tesis

de

Grado ,

me

corresponden

exclusivamente; y el patrimonio intelectual de
la

misma

a

la ESCUELA SUPERIOR

POLITÉCNICA DEL LITORAL”

(Reglamento de graduación de la ESPOL).

---------------------------------------------José Alexander Zambrano García

II

RESUMEN
La presente tesis está relacionada con la explotación delpetróleo 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 la terminación del ciclo de vida útil de la maquinaria utilizada.
La empresa destinada a la extracción de petróleodecidió 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 al
mismo nivel que el del yacimiento al igualarse las presiones, el embolo que
se encuentra debajo del columna de petróleo, empieza a subir y extraerlomediante 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 el
sistema que eleva la carga mediante un conjunto de elementos mecánicos

III

impulsados por una fuente de potencia.

Se procederá

primero a

analizar el sistema de bombeo mecánicoidentificando las necesidades y requerimientos de éste. Después se realizara
un diseño preliminar del malacate en el cual se darán las respectivas
consideraciones y especificaciones

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 seleccióntentativa del cable en base a los
requerimientos del sistema. Existen gran cantidad de tipos de cables por lo
que se elaborara una matriz de 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 todosu
ciclo. El cable seleccionado se lo diseñara para que soporte estas fuerzas,
todo esto en base a factores 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 lasdimensiones del árbol y las fuerzas que actúan sobre este se
procederá a seleccionar sus rodamientos.

IV

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...