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1SISTEMAS Y COMPONENTES BSICOS DEL EQUIPO DE
PERFORACIN
Programa de Entrenamiento Acelerado para Ingenieros
Supervisores de Pozo
2Sistemas Bsicos del Equipo de Perforacin
Los 5 Sistemas ms importantes en un Equipo son:
1. Sistema de Potencia2. Sistema de Rotacin3. Sistema de Levantamiento de Cargas4. Sistema Circulante de Fluidos5. Sistema de Prevencin de Reventones
3El Sistema de Potencia
Se subdivide en dos partes:
1. Generacin de Potencia
2. Transmisin de Potencia Transmisin Elctrica Transmisin Mecnica
4Generacin de Potencia
La forma ms comn es el uso de Motores de Combustin Interna. Estos motores son normalmente alimentados por combustible DieselSu nmero depende del tamao del equipo al que van a suminstrar la potenciaMuchos equipos modernos tienen 8 Motores de Combusitn Interna ms.
El Sistema de Potencia
5Transmisin Elctrica
La mayora de los equipos en la actualidad utilizan esta forma de transmisin de potencia Los Generadores producen la electricidad que se transmite a los Motores Elctricos a travs de cables de conduccin elctrica
El Sistema de Potencia
6Resumen del Sistema de Transmisin Elctrica de la Potencia
El Sistema de Potencia
7Transmisin MecnicaNo es muy utilizada hoy da aunque todava se emplea en algunos equipos viejos. Consiste de una serie de correas, cadenas, poleas, piones dentados y engranajes.Se denomina tambin Sistema de Transmisin Compuesta.
El Sistema de Potencia
8Sistema para Levantamiento o Izado de Cargas
Proporciona tanto el equipo necesario como las reas de trabajo
La Estructura Soportante
El equipo para el Izaje o Levantamiento de cargas
9La Estructura Soportante
La Sub-Estructura
El Piso del Equipo de Perforacin
La Torre de Perforacin
Sub-Estructura
Piso del Equipo
Torre de Perforacin
Sistema para Levantamiento o Izado de Cargas
10
Sistema de Izaje
Los principales componentes son:
1. Malacate2. Bloque de Cororna3. Bloque Viajero4. Gancho5. Elevador6. Cable Lnea de Perforacin
Sistema para Levantamiento o Izado de Cargas
11
Sistema de Rotacin
Tiene 3 Sub-Componentes mayores:
1. Ensamblaje de Mesa Rotaria y / Top Drive
2. La Sarta de Perforacin
3. La Barrena
12
Sistema de Rotacin con Barra de Transmisin - Kelly
Sistema de Rotacin
13
Sistema de Rotacin
Sistema de Rotacin con Impulso en el Tope de la Sarta Top Drive
14
La Sarta de Perforacin
Sistema de Rotacin
15
La Barrena
Sistema de Rotacin
16
Sistema Circulante del Fludo de Perforacin
Los 4 componentes principales de un sistema circulante son:
1. El Fluido de Perforacin.2. El rea de preparacin y
almacenaje.3. El equipo para bombeo y
circulacin de fluido.4. El equipo y rea para el
acondicionamiento.
17
Sistema para control del Pozo y Prevencin de Reventones
Un reventn es un flujo incontrolado de fluidos de la formacin a la superficie Comienza con un brote o cabeceo que es un flujo imprevisto de fluidos de la formacin adentro del pozo el cual, si no se maneja arpopiadamente, se convierte en un Reventn
El Sistema para control del Pozo tiene 3 funciones:
1. Cerrar el pozo en caso de un influjo imprevisto2. Colocar suficiente contra-presin sobre la formacin3. Recuperar el Control Primario del Pozo
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1.Conjunto de BOPs
4. Unidad de Cierre adistancia - Acumulador
3. Mltiple de Flujoy Estrangulacin
2. Lnea delEstrangulador
Sistema para control del Pozo y Prevencin de Reventones Componentes`
19
Sistemasy
Componentes
(Tipos de Taladros)
20
SISTEMAS Y COMPONENTES
q Sistemas Es todo grupo de equipos y/o componentes necesariospara lograr el objetivo de finalizar un trabajo en el menor tiempo posible y con los mejores ndices de seguridad
Sistema de Levantamiento Sistema de Circulacin Sistema de Rotacin Sistema de Seguridad Sistema de Potencia
q Componentes Es todo parte o pieza requerida que de manera integral ponen en funcionamiento los diferentes equipos de cadauno de los sistemas
21
q Sistema de Levantamientoq Componentes: Estructura (Torre o Cabria) y Sub-estructura Bloque viajero y Bloque corona Gancho Cable o Guaya de PerforacinMalacate y Accesorios Elevadores, cuas y accesorios Llaves de esfuerzos Consola del Perforador con sus Intrumentos EncuelladeroWinches auxiliares Rampa
SISTEMAS Y COMPONENTES
22
Sistema de Levantamiento
Torre Mstil
Subestructura
Cable
Bloque viajero
Gancho
Bloque corona
Caseta del perforadorMalacate
Encuelladerochanguera
Rampa
SISTEMAS Y COMPONENTES
23
SITEMA DE IZAJE
Programa de Entrenamiento Acelerado para Ingenieros
Supervisores de Pozo
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Sistema de Levantamiento
La Estructura Soportante
El Equipo de Izaje
25
La Estructura Soportante
La Estructura de Soporte
El Piso del Equipo
La Torre de Perforacin
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Sistema de Levantamiento
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Bloque de Corona
GanchoBloque Viajero Anclaje de la
Lnea Muerta
Sistema de Levantamiento
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El Cable de Perforacin
Tamao: de 1 a 1
Diseo: Trenzado 6 x19
Alma Ncleo: IWRC
Independent Wire Rope Core
Clase de Acero: EIPS
Extra Improved Plow Steel
El Cable de Perforacin es como una mquinaque trabaja cuando mueve cargas suspendidas
Sistema de Levantamiento
29
Desplazado una milla
El trabajo hecho para mover un peso de una tonelada un distancia de una milla
Ser:
Trabajo = Fuerza x Distancia
Que se expresa como:
T = 1 ton-milla
Trabajo hecho por el Cable: Toneladas x Milla
Un peso de una tonelada
30
Clculo de las Toneladas-Milla del CableCada vez que se suba o baje el bloque viajero, el cable de perforacin ejecuta un Trabajo.
Este trabajo se mide en
TONELADAS-MILLA
Que es el peso movido en toneladas, multiplicado por la distancia viajada en millas
Por lo que el cable trabaja mientras se perfora, se hace un viaje, se corre la TR, etc.
31
Las Toneladas x Milla del cable se deben calcular en cada viaje de tubera
y se debe llevar un registro exacto de ellas.
La falla de no llevar el registro es el error ms comn que se comete en
la aplicacin del procedimiento para la corrida y corte del cable trabajado.
Hay varios clculos de Tonelaje x Milla disponibles:
Clculo de las Toneladas-Milla del Cable
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El clculo ms comn es el de Tonelaje-Milla para un Viaje Redondo con la sarta de perforacin:
Wp x D x (Lp + D) + 2D x (2Wb +Wc)
5,280 x 2,000=RTtm
Donde:RTtm = Toneladas-Milla para el Viaje RedondoWp = Peso de la tubera de perforacin sumergida en el lodo (lb/ft)D = Profundidad total del hoyo (ft)Lp = Longitud promedia de una lingada (parada) de tubera (ft)Wb = Peso del Ensamblaje del Bloque Viajero (lb)Wc = Peso sumergido de los collares (BHA) menos el peso sumergido
de una longitud igual de tubera de perforacin (lb)
Clculo de las Toneladas-Milla del Cable
33
Programa de Corrida y Corte del Cable
Puesto que el cable de perforacin se considera una mquina ella necesita de mantenimiento.El cable de perforacin se desgasta con el uso y se debe reemplazar.Este proceso se conoce como Corrida y Corte del Cable.Despus de acumular una cierta cantidad de trabajo (Ton-Milla) se debe correrdesde el carretel de reserva hacia el tambor y/ cortar una determinada longitudCada equipo tiene su programa de Corrida y CorteLa intencin es mover los puntos de desgaste crticoEllos son los puntos de levantamiento y los puntos de contacto en:1. El Malacate2. El Bloque de Corona3. El Bloque Viajero4. El Ancla de la lnea muerta
SIN EMBARGO, LA INSPECCIN VISUAL ES MS IMPORTANTE
34
Procedimiento:Cuelgue el bloque viajero y asegrelo a la torreDeslice el cable por el anclaje de la lnea muerta Desenvuelva la lnea almacenada en el malacate Saque la punta del cable y corte la longitud apropiadaVuelva a enrollar el cable remanente en el malacateAsegure la lnea muerta en el anclaje Libere el Bloque viajero de su amarre en la torre Ajuste el mecanismo de parada automtica del tamborCuando el bolque se aproxime al piso o a la corona``
Programa de Corrida y Corte del Cable
35
Ejercicio de clculo de Toneladas-Millas
Se ha completado un viaje redondo hasta una profundidad de 15,000 pies con una sarta compuesta por los siguientes tubulares:
Collares de Perforacin: 21 x 30 pies (101 lb/pie), 6 OD x 2 ID Tubera de Perforacin: 5OD, (19.5 lb/pie), Longitud promedio de cada parada (lingada): 90 pies
Peso del Bloque Viajero: 12,000 lbsDensidad del lodo en el pozo: 12lb/galFactor de Flotacin = (65.44 peso del lodo en lb/gal)/65.44
Calcular el trabajo hecho por el cable para hacer el viaje redondo, expresado en Toneladas-Milla.
36
q Sistema para la circulacin de fluidos
q Componentes:
Fluidos de perforacin Tanques o presas para contener los fluidos Bombas principales y auxiliares Tubo vertical (Stand pipe)Manguera de Circulacin Linea de flujo o de retorno (Flow Line) Equipos para Control de Slidos Presas de asentamiento y de reserva Desgasificadores y Separadores de Gas
SISTEMAS Y COMPONENTES
37
Sistema para la circulacin de fluidos
Bombas y tanques del fluido
SISTEMAS Y COMPONENTES
387
Barrena de 12
Bomba de lodos
Unin Giratoria
Kelly Top drive
Espacio anular
Manguera rotaria o de circulacin
Tubo vertical
Tubera de perforacin
Agujero perforado
Barrena de 12 O.D.
Porta barrenas
Piso del Equipo
Lnea de flujo o de flote
Formaciones de roca en el subsuelo
Revestimiento
BOP
Lodo de perforacin
Mallas vibratorias
Presas o tanques de lodo
Petrleo o gas
Presin de circulacin
Sistema para la circulacin de fluidos
Sistema de Rotacin
SISTEMAS Y COMPONENTES
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Malla vibratoria (elimina recortes) Desarenador (elimina la arena)
Equipos de Control de Slidos
Sistema de Circulacin
SISTEMAS Y COMPONENTES
40
Desgasificador
Separador gas / lodo
Sistema de Circulacin
SISTEMAS Y COMPONENTES
41
SISTEMA CIRCULANTEDE FLUIDOS
Programa de Entrenamiento Acelerado para Supervisores
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El Fluido de Perforacin
El fluido de perforacin es una mezcla de varios componentes:
Funciones Bsicas del Fluido de Perforacin:
1. Suministrar potencia hidrulica a la barrena para perforar2. Transporte de recortes de roca hacia afuera del pozo3. Soportar las paredes del hoyo perforado4. Prevenir la entrada de fluidos de la formacin hacia el hoyo perforado5. Enfriar y lubricar la barrena y la sarta de perforacin
Tres Tipos Bsicos de Fluidos son:
1. Fluidos de Perforacin con Base Agua2. Fluidos de Perforacin con Base de Aceite3. Fluidos de Perforacin con Aire o Gas
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Preparacin y Tratamiento del Fluido
Las cuatro rutinas principales con el sistema de fluidos son:
1. Preparacin Inicial2. Densificacin (incremento del peso o densidad del lodo)3. Dilucin (Reduccin del peso o densidad del lodo)4. Tratamiento / acondicionamiento (cambios en la qumica del lodo)
Embudo de Mezcla con chorro
de lodo
Un dispositivo en forma de embudo se emplea para agregar en forma rpida materiales slidos al lodo utilizando el principio del vaco creado por el flujo estrangulado (tubo venturi / principio de Joule)
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Pruebas de Campo para el Fluido de Perforacin
Las dos propiedades principales que son continuamente controladas son:
Peso del lodomedido con la Balanza de Lodos:
y
ViscosidadEmpleando un embudo de Marsh
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Sistema Circulante del lodo
Componentes:
1. Tanques o Presas de Succin2. Lnea de Succin3. Bombas de Lodo4. Lnea de Descarga de la Bomba5. Lnea de Conduccin a la torre6. Manguera Rotaria7. Sarta de Perforacin8. Espacio Anular hoyo - Sarta9. Lnea de Retorno (L.de flujo o de flote)10. Tanques o presas de asentamiento11. Area para el acondicionamiento del lodo
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Bomba de Lodos Tipo Triplex
La bomba de lodos se considera EL CORAZN del Sistema Circulante
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Bomba Triplex Componentes
48
Mltiple de Flujo para Succin y Descarga Bomba Triplex
49
Amortiguador de Pulsaciones en la DescargaBomba Triplex
Absorbe los golpes de presin en la descarga de la bomba debido al pistoneo
Permite una entrega volumtrica continua del fluido y la vez disminuye las vibraciones en las lneas.
Va instalado cerca o sobre la lnea de descarga de fluidos en la bomba.
La cmara de amortiguacin contiene una vejiga o diafragma de neopreno que se pre-carga con nitrgeno a una presin entre 750 y 1000 psi
50
Bomba de Pre-carga o de Alimentacin Bomba Triplex
Caractersticas:
Suministra el fluido de perforacin para la bomba de pistones en forma continua.Se instala en la lnea de succin de la bomba de lodos para succionar directamente de la presa y alimentar la succin de la bomba de pistones.
Es una bomba centrfuga (con impulsor circular de expulsin tangencial).
Operada con motor diesel o, ms comunmente, con motor elctrico
51
Mdulo de Bombeo Bomba Triplex
52
Camisas y Pistones Bomba Triplex
Lado de BombeoLado de Potencia
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Dimensiones consideradas:
Longitud de la carrera o emboladadimetro del pistn (igual al dimetro de la camisa)
Volumen terico entregado por embolada:
Se calcula de acuerdo con las dimensiones
Volumen Real entregado:
Vol. Real = Vol. Terico x Eficiencia Volumtrica.
Ef. Vol. para bombas triplex est entre 95 y 98%
Camisas y Pistones Bomba Triplex
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Vlvulas y Asientos Bombas Triplex
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Ejercicio: Clculo de la entrega volumtrica
Para una bomba Triplex:
Longitud de la carrera (embolada): 10
Dimetro de la camisa (cabeza del pistn): 5.5
Calcular la entrega volumtrica por cada embolada
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Equipo para Control de Slidos
Temblorina (Zaranda) Desarenador / Desarcillador
Es el limpiador primario del lodo. Remueve los ripios de perforacin de mayor tamao transportados en el lodo por retencin en mallas vibratorias con movimiento cclico de impacto y desplazamiento horizontal o inclinado
Remueve las partculas ms finas por fuerza centrfuga cuando se hace pasar el lodo a travs de loshidrociclones (sistema de conos interconectados con entrada lateral de flujo y descarga de slidos por el vrtice y lodo limpio por el tope
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Equipo para acondicionamiento del lodo
Desgasificador de Vaco
Remocin del gas en el lodoEl gas que haya entrado en el lodo se debe remover porque:
1. Reduce la densidad del lodo 2. Reduce la eficiencia volumtrica de la bomba 3. Disminuye la presin hidrosttica de la columna de fluido 4. Aumenta el volumen del fluido de perforacin
Equipos utilizados para remocin del gas:
Separador de Gas / Lodo
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Volumen interior de la sarta y Volumen Anular
DArea (pulg ) = D x 0.785
2
Volumen en bbl/pie = D1,029.4
2
Dd Volumen anular en bbl/ft =D
2 d 2
1,029.4
E s p a c i o Espacio entre la sarta de perforacin y el agujero perforado
Voumen anular = Volumen del espacio anularEspacio anular
2
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Clculo del volumen total del hueco (pozo)
Collares dePerforacin
DC
Tubera deperforacin
TP
ID de la TP = d1OD de la TP = D1Long de la TP = L1
ID de los DC = d2OD de los DC = D2Long de los DC = L2
Tamao (diam. del hueco) = D3
Todos los volmenes se dan en barriles.
A = Volumen interior de la TP (capacidad) = L1 x d1/1029.4
B = Volumen interior de los DC (cap.) = L2 x d2 / 1029.4
C = Vol anular alrededor de DC = L2 (D3 D2 ) /1029.4
D = Vol anular alrededor de la TP = L1 (D3 D1) /1029.4
Vol total del hueco (pozo) = A + B + C + D (en barriles)
2
2
2
2
2 2
60
Ejercicio: Clculo de volumen total del pozo
Tamao del agujero: 8 Collares: 6 OD x 2 ID, 650 piesTub de Perf., TP: 5, 4 IDProfundidad del pozo: 8,200 pies
Calcular el volumen total del pozo en barriles.Calcular las emboladas requeridas para dicho volumen
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Ejercicio: Clculo del volumen del pozo
Tamao del agujero: 8 Collares: 6 ODx2 ID, 850 piesTubera de Perforacin: 5x4 IDProfundidad del pozo: 8,400 piesZapata del revestidor: 3,000 piesDetalles del revestidor: 9-5/8OD, 53.5 lb/pie
Calcular el volumen del pozo en barrilesCalcular las emboladas requeridas para bombear dicho volumen
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Presin Hidrosttica
La presin hidrosttica es la misma en todos los casos
Por Qu?
En cul de los recipientes es mayor la presin hidrosttica?
63
La presin Hidrosttica es funcin de la altura y de la densidadPresin Hidrosttica en un pozo = 0.052 x TVD x densidad del lodo
Presin Hidrosttica
64
6,240 psi 7,800 psi 5,616 psi 6,058 psi
Presin Hidrosttica
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Bache de lodo pesado
Lodo Original en el pozo
Bache de lodo pesado - pldora
El bache es bombeado para proveer una longitud de tubera seca al sacarla del hoyo
Anular TP = Tubera de Perforacin
Anular
Bache
TP
TuberaVaca
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Ejercicio: Clculo de bache pesado
Tamao del hoyo: 8 Collares: 6 ODx2 ID, 850 piesTubera de Perf.: 5x4 IDProfundidad del pozo: 8,400 piesZapata del revestidor: 3,000 piesDetalles del revestidor: 9-5/8, 53.5 lb/pie Peso del lodo en el pozo: 10lb/galPeso del bache pesado: 12lb/gal
Calcular el volumen de bache pesado requerido para tener 300 pies de tubera vaca al sacar
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Mesa Rotaria y accesorios Tubera de perforacin (drill pipe) Barras (drill collars) y tubera pesada (hevi-wate)Mecha o barrena Cuadrante (kelly) y accesorios. Top Drive Unin giratoria (swivel) Herramientas especiales de fondo
Motores de fondo Turbinas
q Componentes:
q Sistema de Rotacin
SISTEMAS Y COMPONENTES
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Mesa Buje Maestro
Buje del Cuadrante
Sistema de Rotacin
SISTEMAS Y COMPONENTES
69
Top Drive
SISTEMAS Y COMPONENTES
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SISTEMA DE ROTACION Y LEVANTAMIENTO
ANTIRESBALANTES
HOYO DE RATN
CUAS
MALACATE
LLAVES DE TORQUE
LLAVE PARA ENROSQUE DETUBERIA
CUAS DE LAS
BARRAS
MESA ROTARIA
TUB. DE PERF.
LINEA DE LAS LLAVES
TAMBOR PARA EL CABLE
SISTEMAS Y COMPONENTES
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PARADA DE PORTA-BARRENAS
Sistema de Rotacin y Levantamiento
PARADAS O LINGADAS DE TUBERIA DE PERFORACIN
HACIENDO UN VIAJE DE TUBERA CON EL PERSONAL
DEL PISO DEL TALADRO
LLAVES DE TUBERA
ARREGLO DEL WINCHE ENTRE EL PERSONAL
SISTEMAS Y COMPONENTES
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Vlvulas preventoras (BOPs) Anular o Esfrico Arietes o Rams de Tubera Arietes o Rams Ciego (Blind Rams) Arietes o Rams de Cizalla (Shear Rams)
Unidad acumuladora de presinMltiple de estranguladores (choke manifold) Estrangulador manual o remoto (super-choke) Lnea de matar (kill line) Lnea del estrangulador (choke line) Vlvula de cierre hidrulico (HCR o portn) Vlvulas auxiliares (kelly cock, preventor interno)
q Componentes:q Sistema de Seguridad
SISTEMAS Y COMPONENTES
73
Sistema de Seguridad
Arreglo de BOPs
SISTEMAS Y COMPONENTES
74
BOPs Esfrico
Shaffer
BOPs de Arietes
Cameron Tipo U
Sistema de Seguridad
SISTEMAS Y COMPONENTES
75
Sistema de Seguridad
Unidad Acumuladora de Presin
SISTEMAS Y COMPONENTES
76
Sistema de Seguridad
Unidad Acumuladora
SISTEMAS Y COMPONENTES
77
Sistema de Seguridad
Estrangulador (Choke) Remoto
SISTEMAS Y COMPONENTES
78
Motores primarios
Generadores
Tranmisin de la potencia
q Componentes:
q Sistema de Potencia
SISTEMAS Y COMPONENTES
79
q Sistema de PotenciaqMotores Primarios: Generalmente son de combustin interna, siendo el combustible ms utilizado el aceite diesel.
Estos motores pueden estar acoplados directamente con los equipos (Taladros Mecnicos) o acoplados a Generadores encargados de suplir potencia elctrica (Taladros Elctricos)
El movimiento de los equipos o componentes de los sistemas, es proporcionado por motores secundarios y estos pueden ser convertidos en combustin interna o elctricos
SISTEMAS Y COMPONENTES
80
Motores Primarios
SISTEMAS Y COMPONENTES
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q Generadores Cambian la potencia mecnica desarrollada por los motores primarios en corriente elctrica y generalmente son de corriente alterna
Las bobinas de inducido del motor generan un campo magntico al girar, esta corriente inducida es tomada de las bobinas del estator mediante conexiones directas
SISTEMAS Y COMPONENTES
82
SISTEMAS Y COMPONENTES
83
q Transmisin de Potencia La potencia generada por los motores primarios, debe transmitirse a los equipos para proporcionarle el movimiento
Si el Taladro es Mecnico, esta potencia se transmite directamente del motor primario al equipo
Si el Taladro es Elctrico, la potencia mecnica del motor se transforma en potencia elctrica con los generadores, luego, esta potencia elctrica se transmite a los motores elctricos acoplados a los equipos, logrando su movimiento
SISTEMAS Y COMPONENTES
84
Taladros Mecnicos Taladros Elctricos
SISTEMAS Y COMPONENTES