Requerimientos de Potencia mecánica.docx

7/26/2019 Requerimientos de Potencia mecnica.docx

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SISTEMA DE POTENCIA

La potencia generada por los motores primarios debe transmitirse a los equipos para proporcionarle

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 motores elctricos

acoplados a los equipos, logrando su movimiento.

Existen tres formas bsicas en las cuales un taladro distribuye o transmite potencia:

a SISTEMAS DE POTENCIA AC A DC O SCR (SILICIUM CONTROLLER RECTIFIER).

En un sistema elctrico A a ! el motor diesel alimenta un generador A tambin llamado

alternador. !esde el generador A la corriente elctrica es enviada al S" #Silicon ontroller

"ectifier$. %n S" es un instrumento electr&nico de estado s&lido de alta tecnolog'a.

El S" convierte A en !, accionando equipo como:

( )omba de Lodo.

( *alacate.

( *esa "otaria.

El equipo auxiliar como las bombas peque+as y el alumbrado necesitan corriente alterna de menor

voltae, se usa un transformador para reducir el voltae para el equipo elctrico auxiliar del taladro.

b SISTEMAS DE POTENCIA DC A DC.


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En esta clase de sistema, los motores diesel le transmiten potencia a generadores de corriente

directa. !esde el generador, la corriente ! va a un panel de control y a los motores de corriente

directa que accionan:

(Las )ombas de Lodo.

(*alacate.

("otaria.

%n peque+o generador de corriente alterna tambin es parte del sistema. Se usa para suministrar

corriente alterna al equipo que funciona meor con este tipo de corriente, como la bomba para

me-clar qu'micos.

C) SISTEMA DE POTENCIA MECNICA

Los taladros mecnicos usualmente son ms peque+os que los taladros elctricos. Los motores le

transmiten energ'a al compound, y de all' la energ'a pasa a las bombas de lodo, malacate y sistema

de la rotaria. Los motores accionan una transmisi&n mecnica compuesta la cual transmite potencia

a:

a$ El malacate.

b$ Sistema de la mesa "otaria.

c$ )ombas de Lodo.

El equipo auxiliar como motores peque+os recibe corriente alterna de un alternador conectado al

prime mover o motor principal.

Motores DC:%sualmente grandes motores ! le suministran potencia a las bombas de lodo,malacate y mesa rotaria o top drive. Algunas veces el malacate acciona mecnicamente la mesarotaria, pero en algunos equipos la rotaria tiene su propio motor. El perforador puede controlar lavelocidad del motor ! con muca precisi&n, por ello se prefieren los motores ! sobre los A.

on un control preciso de la velocidad, el perforador puede manipular meor el malacate, la bombade lodo y la mesa rotaria.

Motores AC: Algunos elementos peque+os del taladro tambin necesitan potencia. /or eemplo lasbombas centr'fugas mueven lodo desde un tanque para supercargar la entrada de las bombas de

lodo. En este caso es ms eficiente usar peque+os motores para alimentarlas en lugar de usar los

motores principales, fluido idrulico o aire. 0tro motor A suministra potencia a las aspas de un

agitador de lodo en los tanques de me-cla.

Los motores A generalmente le suministran energ'a al equipo que no requiere muca potencia, por

ello usan una potencia de 1 / #2.34 56$ a 142 / #122 56$.


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Motor Diesel y e!era"or AC:Los propietarios de taladros prefieren usar generadores A porquepueden construirse para ser muy poderosos con respecto a su tama+o, lo cual es una ventaa sobre

los generadores !. El equipo del taladro tambin puede distribuir la corriente A ms fcil que la

!. /ero la corriente ! tiene ciertas ventaas cuando se accionan grandes equipos7 Los motores !

producen muco torque a baas "/* y a baa velocidad, lo cual puede controlar fcilmente el

perforador.

Los generadores A son muy poderosos para su tama+o.

A es ms fcil de distribuir que !.

%sando los controles en su consola para controlar el panel del S" el perforador puede seleccionar y

obtener la potencia desde varios generadores cuando lo requiera.

Siste#a "e $ote!%ia

Es el sistema encargado de proveer energ'a a todos los equipos del taladro de perforaci&n rotatoria,

as' como a las instalaciones y acomodaciones del personal. /ermiten clasificar los equipos de

perforaci&n rotatoria seg8n el tipo de potencia principal: mecnico, elctrico, idrulico, neumtico o

a vapor.

e!era%i&! "e $ote!%ia

La forma ms com8n de generaci&n de potencia en un equipo de perforaci&n rotatoria es el uso de

motores de combusti&n interna. Estos motores son normalmente alimentados por combustible

diesel. Su n8mero depende del tama+o del equipo al que van a suminstrar la potencia, t'picamente

entre 1 y 9 motores, pudiendo ser inclusive ms.

Tra!s#isi&! "e $ote!%ia

La potencia generada por los motores primarios se transmite a los equipos para proporcionarle

movimiento. Si el taladro es mecnico, la 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 motores elctricos acoplados a los

equipos, logrando su movimiento.

La mayor'a de los equipos en la actualidad utili-an un sistema elctrico para transmitir potencia. Los

eneradores producen la electricidad que se transmite a los equipos principales usando cables

elctricos.


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Los sistemas de transmisi&n mecnica estn casi en desuso, aunque todav'a se emplea en algunos

equipos vieos. onsiste de una serie de correas, cadenas, poleas, pi+ones dentados y engranaes

que transmiten la potencia directamente de los motores de combusti&n interna a los equipos

principales del taladro. Se denomina tambin Sistema de ;ransmisi&n ompuesta.

Re'eri#ie!tos "e Pote!%ia #e%!i%a

El requerimiento total de potencia del Equipo de /erforaci&n es la suma de los requerimientos de

potencia individuales para:

1. *alacate


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Sistema de B-amiento

"equerimientos de /otencia del *alacate:

C omo regla general el malacate debe tener 1 D/ por cada 12 pies a perforar. Seg8n esto un po-ode


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alcular:

C La potencia en el *alacate

C La potencia requerida del motor

C La velocidad de la l'nea rpida

C Las "/* del tambor del malacate.

Soluci&n:

Po!encia en el #a$bor = *P = (*L x VL) / (F x ''+) = (, x

-.)J #+- x '') = ..0, *P+

Po!encia en el #a$bor = po!encia del $o!or x eficiencia $ecnica

*P en el #a$bor = ..0, = Po!encia del 1o!or x +

Por lo !an!o

Po!encia del 1o!or = ..0, / + = .,,- *P

onsiderando el siguiente tama+o que incluye un IS extra, SELEB0GA"

%G *0;0" !E =222 D/

Velocidad de la lnea rpidaVf = N x VL

Vf= 10 x Velocidad al Gancho con carga = 10 x 120 = 1200 ft/min.

RPMDrum=V f

2r=

1200

216

12

=143

C Relacin de ran!mi!in = Velocidad del motor / "elocidad del tam#or

C Relacin de ran!mi!in = 1200 / 1$% = &.%'

As#ie!"o 'e la *elo%i"a" "el #otor es +,-- r$# %al es la *elo%i"a"

ra/o!able $ara ! #otor "e 0--- 1P.

POTENCIA DE CUADRO DE MANIO2RA


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Los componentes ms importantes de un cuadro de maniobra son:

;ransmisiones y cadenas

Irenos mecnicos

Irenos auxiliares : idromticos o elctricos

Ees y gu'as lebus.

Sistema de corte de carrera de apareo o roKn(o(matic

Los cuadros de los equipos funcionan en base a transmisiones desde los motores primarios#mecnicos o elctricos$s$ asta el ee del tambor.

La mayor'a de las trasmisiones se acen a travs de cadenas, simples a sxtuples, desde distintas

medidas de paso o pitc..

Los acoples de las trasmisiones se acen por embragues, frontales #;Kin dis$$ o embraguestipo campana, enteri-os o partidos.

%na transmisi&n t'pica, esquemati-ada eses la siguiente: #D=4$

Las cadenas de las transmisiones, son dise+adas para transmitir la potencia

necesaria.


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!e acuerdo a eso, y a los dimetros de las cabillas, por la relaci&n de transmisi&n, se selecciona el

paso y la cantidad de l'neas de la cadena.

Las cadenas de transmisi&n sufren desgaste y por tanto toman uego, lo que obliga a retensarlas,

colocando o reempla-ando medios eslabones.

0";E !E ESLA)0G

Las %a"e!as se es$e%i3i%a! "e la si4ie!te #a!era:

MU!o o Dos "54itos 'e i"e!ti3i%a! el $aso o6$it%78 e! 3ra%%io!es "e +98

M U! "54ito (- ;+;


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Los siste#as "e 3re!os #e%!i%os so! si#ilares e! la #ayor5a "e los%a"ros %o! *aria%io!es se4>! el 3abri%a!te y tie!e! 0 %o#$o!e!tes$ri!%i$ales.

M Ca#$a!as "e 3re!o

M Ci!tas "e 3re!o

M Siste#as "e a%%io!a#ie!to *arilla?eM FRENOS MECANICOSS

CAMPANAS DE FRENONO

a! ablo!a"as a !a lla!ta soli"aria al e?e "el %a"ro.Las %i!tas "e 3re!o %o! los 3ero"os o ta%os ablo!a"os

abra/a! a las %a#$a!as y $or 3ri%%i&! al %errarse $ora%%i&! "el siste#a "e *arilla?e $ro*o%a! ! e3e%to "e3re!a"o.Por esa 3ri%%i&! le*a!ta! te#$eratra y "ebe! ser re3ri4era"as!or#al#e!te %o! a4a o %o! !a #e/%la "e 3li"oa!ti%orrosi*o.NO ENFRIAR IOLENTAMENTE UNA CAMPARNACAMPARNARECALENTADA ; Pro*o%ara 3isras oo rotrarotra "ire%ta "e esta.

CAMPANAS

Las %a#$a!as "e 3re!o se $e"e! re3ri4erar $or 4oteo (!or#al e!e'i$os "e $lli!4) o tie!e! !a %#ara i!ter!a "e %ir%la%i&! "e a4ae! la %a#$a!a.E! %al'iera "e los %asos el es$esor "e la %a#$a!a "ebe ser#e"i"o $ara "eter#i!ar si eB%e"e lo re%o#e!"a"o.

Se 7a%e $or ltraso!i"o $or la Cia. "e i!s$e%%i&!.Los #a!ales "e 3bri%a "a! las #e"i"as #5!i#as y los "es4astes

a"#isibles :

A!%la?e %able

E! la $arte i!ter!a e!tre la %a#$a!a y la bri"a "eablo!a#ie!to se 3i?a el $!to #erto "el ta#bor.Este $!to 3i?a el %able a!tes "e sarrolla#ie!to sobre la 5a Lebs.Nor#al#e!te 7ay e!tre +, a +@ *eltas "e %able al 3i!al "el $!toi!3erior "el a$are?o si! e#bar4o esta 4ra#$a es IMPORTANTE $es si'e"a 3lo?a $e"e $ro*o%ar%ar !! a%%i"e!te RAE.


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1ay *arias 3or#as "e 4ra#$as "e a!%la?e se4>! la #ar%a y #o"elo "ee'i$o.

SE DE2E ERIFICAR UE LOS ELEMENTOS UE SE COLOUEN SEANORIINALES ya 'e sele! te!er 3or#as "e %al/ar o $osi%io!es

es$e%iales 'e si !o se res$eta! "i3i%lta! el be! a?ste "e la 4ra#$a"el %able.

Si esta 'e"a 3lo?a se *a $er"ie!"o el e3e%to "e 3ri%%i&! "e las *eltas e!la lebs y $e"e "arse el %aso "e 6$er"er8 el $!to #erto %o! lala4ra*e"a"4ra*e"a" 'e i#$li%a ! 7e%7o %o#o este.

CINTAS DE FRENOO

SEURIDAD : Las %i!tas "e 3re!oo so!so! !! $!to CRITICO "e

se4ri"a".

So! ba!"as "e a%ero relati*a#e!te 3i!as 3leBibles 'e e!*el*e! la%a#$a!a y 'e lle*a! ablo!a"os los ta%os "e 3re!o o 3ero"os.Estos ta%os ori4i!al#e!te "e asbesto y a%tal#e!te "e #aterialessi!tti%os %o! alea%io!es al a%%io!ar el siste#a se a?sta! %o!trala %a#$a!a $ro*o%a!"o 3ri%%i&! lo 'e $ro*o%a el 3re!a"o.

Pote!%ia "e Ca"ro "e #a!iobra (DraorG)Es la mquina del equipo de perforaci&n por la que ingresa toda la potencia motri- disponible, en su

parte posterior, para poder operar el equipo perforador. /ara esto tiene un tablero para conectar o

desconectar motores, bombas. onsta de un tambor de acero de gran dimetro donde se enrolla el

cable que va acia el apareo. ;iene frenos a cinta de ferrodo y algunos tienen adems, frenos adisco. ;ambin tiene un freno idromtico que ayuda al freno del tambor principal cuando las cargas

son mximas para que no se cristalice ni empaste el ferrodo con las altas temperaturas de trabao y

aga inefectivo el freno de cinta. ;iene incorporado un malacate que trasmite potencia a travs de

cable o cadena a la llave de auste #de tiro o de contra$. Adems tiene una cadena de transmisi&n

cinemtica que transmite rotaci&n a la mesa rotary.

SISTEMA DE MOTORES

La medida de referencia tomada para la potencia es el caballo de fuer-a #orsepoKer$, el cual se

define como la fuer-a aplicada a un obeto, durante una cierta distancia en un tiempo determinado.

%n caballo de fuer-a equivale a 442 lb(pie por segundo, o ==222 lb(pie por minuto.

El trabao desarrollado en un pist&n de un motor de combusti&n interna se denomina potenciaindicada BD/.

El trabao entregado por el motor se denomina potencia de salida )D/ #)rae DorsepoKer$. #La

palabra N)raeN se usa debido al mtodo de medida que se aplica para cuantificar los caballos de


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fuer-a desarrollados por un motor$.

La potencia indicada menos la potencia de salida se denomina potencia friccional, ID/.

2*P 3 4*P = FP*E

=.O

/ara conocer el trabao desarrollado por un motor de combusti&n interna, es necesario conocer el

trabao desarrollado en un ciclo de potencia y multiplicar por el n8mero de ciclos desarrollados en launidad de tiempo.

*atemticamente se expresa:

*P$=

f 5 # f E=.12''())

)

El trabao desarrollado en un cilindro de potencia o pist&n de un motor, puede ser calculado si la

presi&n interior del cilindro y las dimensiones del cilindro son conocidas.

Si la presi&n media efectiva, /m, est actuando sobre un piston de rea A, entonces la fuer-a totalen el pist&n ser:

F p = P$ 5 6E

=.11

Si el pist&n se mueve una distancia L, entonces el trabao desarrollado ser:

# f = P$ 5 6 5 LE

=.1


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Po!encia indicada


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0.@., PROCEDIMIENTO DE CAMPO PARA DETERMINAR LA POTENCIATRANSMITIDA AL ANC1O H LA EFICIENCIA DE MOTORES (EM)

La potencia transmitida al ganco debe ser medida durante un viae de tuber'a, registrando la

lectura en el indicador de peso y midiendo el tiempo que gasta en levantar una longitud de treinta

#=2$ pies #una unta de tuber'a$.

La lectura en el indicador de peso incluye el peso del bloque viaero, el ganco y el arrastre de latuber'a.

/ara prevenir que el motor aumente progresivamente la velocidad de control debido a la forma como

el gobernador de paso de combustible afecta su desempe+o, la evaluaci&n de la potencia

transmitida, se debe acer en el segundo engranae. #Esto no es aplicable para sistemas con

convertidor de torque, generadores elctricos y de vapor. S&lo se aplica a motores de combusti&n

interna con sistema de transmisi&n mecnica$.

%na ve- determinada la potencia en el ganco, se adicionan los valores de prdida de potencia de

todos los elementos que intervienen en la transmisi&n de energ'a asta llegar al motor.

[email protected] SISTEMA DE FRENOS AUILIARES

Las compa+'as fabricantes de malacates an incorporado una forma de frenado auxiliar que permite

manear con seguridad cargas pesadas a baa velocidad, evitando mantenimiento excesivo de los

frenos. Los siguientes son los dos tipos de frenos auxiliares com8nmente usados:

1. Didro(dinmico.


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Po!enciaaalalal7nea==*P*P$$55((+:+)


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*ALAA;E LBGEA !EL S%AF0

EQE SALB!A !E /0;EGBA

*0;0"

ELE;"B0

I"E

G0

A%RB

LBA"

*0;0"

ELE;"B0

EQE/"BGB/AL

EQE !EL *ALAA;E /"BGB/AL

-GR %.% *3 L5R53

( Sistema: motores ( malacate.

*otor1

*otorell?3"ub+Este UsubV, impide que esta se desgaste con el continuoconectar desconectar de la tuber'a. La 5elly, pasa a travs del >ell?3bu"%in@, queausta sobre la rotatoria

El movimiento vertical libre acia arriba y acia debao de la 5elly es posible a travs

de la

>ell?3bu"%in@, gracias a rodamientos sobre cada una de las caras cuadrada oexagonal de la 5elly, la cual austa exactamente dentro >ell?3bu"%in@gira, la 5ellygira. /uesto que el >ell?3bu"%in@est asegurado a la rotaria, la rotaci&n de la misma#sea elctrica o mecnica$ for-ar al>ell?3bu"%in@a rotar igualmente con la >ell?y atoda la sarta de perforaci&n. El movimiento vertical acia arriba y acia abao sigue

siendo posible durante la rotaci&n. uando la 5elly se levante para, por eemplo, acer

una conexi&n, el >ell?3bu"%in@se levantar con ella.eneralmente es de 11m.

Los dimetros pueden ser: = W, > X y 4 X y las secciones pueden ser cuadras o

exagonales.

2arras "e so!"eo (Drill $i$e):Es el medio de enlace entre el vstago y el trpano, es un tubo de acero con dos tool

oint en los extremos #rosca maco y embra$. Las medidas son: < =J9, < 13J9, =W,

>W y 4W.

Las )arras de Sondeo a+aden longitud a la erramienta, pero con ms flexibilidad y

menor peso que los portamecas.

Go estn dise+ados para trabaar a compresi&n. !eben trabaar si o si a tracci&n.

1ea*y ei47t:;rabaa a tracci&n o compresi&n. El peso est dado por el espesor. Los tool oint son

ms largos que los de las barras de sondeo y tiene uno dos y asta tres tool oints

adicionales. /uede trabaar a tracci&n o compresi&n.

La tuber'a con pared ms gruesa es llamada com8nmente U7ea*y ei47t "rill $i$eV otuber'a de peso pesado. A esta clase de tuber'a ms pesada se le sit8a normalmente

directamente encima de los Drill%ollarsen la sarta de perforaci&n para obtener mayorpeso y estabilidad. Al igual que la tuber'a UstandardV los 7ea*y ei47t "rill $i$e(1DP)se consiguen en diferentes dimetros e B! #inside diameter$ dimetro interiorvariable seg8n su peso por unidad de longitud. Los 7ea*y ei47t "rill $i$esediferencian exteriormente porque tiene las caas de

conexi&n#;ool Qoints$ ms largas que la tuber'a normal.

Porta#e%7as (Drill Collar):Son elementos metlicos circulares de gran espesor de pared y gran peso, se los utili-a

para eercer el peso sobre el trepano y lograrlas condiciones de operaci&n deseadas.


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/uede trabaar a tracci&n o compresi&n. Son tubos integrales #rosca tallada$. /ueden

lisos o elicoidales.

Al retirar este elemento utili-amos un tro-o elevador por cada tiro de portamecas.

umplen varias funciones importantes:

/roporcionar peso al trepano /roporcionar la resistencia para que los portamecas estn siempre en

compresi&n. /roporcionar el peso para asegurar que la tuber'a de perforaci&n siempre se

mantenga en tensi&n para evitar que se tuer-a. /roporcionar rigide- o consistencia para que la direcci&n del po-o se mantenga.

/roducir un efecto de pndulo, permitiendo que los po-os casi verticales puedan

ser perforados Tr$a!o:

El trpano es la erramienta de corte que permite perforar. Es y a sido

permanentemente modificado a lo largo del tiempo a f'n de obtener la geometr'a y el

material adecuados para vencer a las distintas y compleas formaciones del terrenoque se interponen entre la superficie y los idrocarburos #arenas, arcillas, yesos,

cali-as, basaltos$, las que van aumentando en consistencia en relaci&n directa con la

profundidad en que se las encuentra.

Day as' trpanos de 1, < y asta = conos montados sobre rodillos o bues de

compuestos especiales7 estos conos, ubicados originariamente de manera concntrica,

son fabricados en aceros de alta dure-a, con dientes tallados en su superficie o con

insertos de carburo de tungsteno u otras aleaciones duras: su geometr'a responde a la

naturale-a del terreno a atravesar.

.El trpano cuenta con uno o varios pasaes de fluido, que orientados y a travs de

orificios ets permiten la circulaci&n del flu'do. El rango de dimetros de trpano esmuy amplio, pero pueden indicarse como ms comunes los de 1< X y de 9 W

pulgadas.

Re"%%i&! "oble 7e#bra:Es el elemento que permite vincular trepano vstago y trepano porta meca.

Siste#a "e rota%i&!: 2?e Maestro o Master 2s7i!:

Es una erramienta de 1 pie-a de acero s&lido, o < que encastran entre si, esta pie-a

esta dise+ada del tal manera para que quepa dentro de la mesa rotary. El bue maestro

transmite la rotaci&n de la mesa al bue de impulso. ;ambin sirve de asiento para

sostener la sarta a travs de las cu+as.

El )ue de impulso o 5elly busing, es una de las pie-as de los elementos de rotaci&n

que contiene de 1 a 4 rollers por donde se desli-a el vstago mientas rota por el par

que le es trasmitido por el bue de impulso que a su ve- se lo trasmite el bue maestro.

Mesa rotary:Es parte del equipo de rotaci&n que se encuentra en el piso de trabao. Esta brinda la

potencia para poder acer girar a la sarta de perforaci&n, la cual es impulsada con la


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cadena cinemtica que esta conectada al cuadro de maniobra, donde se le puede

aplicar ms o menos "/*.

SELECCIKN DE PLANTAS DE POTENCIA

Pla!ta #otri/:La potencia de la planta para alimentar al sistema #perforar, i-ar, y acer circular los

fluidos$ es entregada por motores que puede ser, de combusti&n o elctricos. !entro

de los elctricos estn los motores de corriente alterna o continua. En el caso de tener

motores de corriente alterna se colocara un rectifiacor para poder transformarlo a

corriente continua ya que este entrega mayor potencia al sistema.

La planta debe contar con tanques de gasoil para alimentar los motores a combusti&n

#vase figura$

La potencia mxima que deber entregar el sistema de motores, est en funci&n de la

mxima profundidad de perforaci&n y de la carga ms pesada que representa la sarta

de tubos requeridos para revestir el po-o a la mayor profundidad. Luego de estimar la

potencia te&rica , se debe contar con una potencia adicional la cual representa un

factor de seguridad en caso de atasque de la tuber'a de perforaci&n o revestimiento,

durante su inserci&n en el po-o y sea necesario templar para librarlas.

Las plantas, por lo general, consisten en < o ms motores, dependiendo de las

necesidades, engranaes, acoplamientos y embragues adecuados para un sistema en

particular. As' que, si el sistema di i-ae requiere toda la potencia disponible, esta,

pueda utili-arse plenamente y de igual manera durante la perforaci&n para el sistema

rotatorio y la circulaci&n de fluidos

;odos los equipos perforadores, como parte componente del mismo, tienen una %sina

para abastecer lo m'nimo #todas las luces del sistema y generalmente vamos a tenerremovedores elctricos, compresores, motores auxiliares, etc.$.

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