Qué Es Una Tubería

8/16/2019 Qué Es Una Tubería

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¿Qué es una tubería?

Es un elemento cilíndrico hueco compuesto de acero, con una geometríadefnida por el diámetro y el espesor del cuerpo que lo conorma. ara fnesprácticos, se defne mediante una geometría homogénea e ideali!ada. Esdecir, un diámetro nominal y un espesor nominal constante en toda sulongitud.

¿Qué es un accesorio de tubería?

"odo aditamento necesario en un sistema, ya sea para arrancar, seguir ymantener la efciencia.

#cero

$e trata de un metal refnado, que se obtiene a partir de la undici%n de unlingote de hierro combinado al mismo tiempo con otros elementos químicos.&os aceros se di'iden en ordinarios y especiales. &os aceros ordinarios

contienen tres elementos principales( hierro, carbono y manganeso. Elcarbono y el manganeso reunidos no representan más del ).*+ del metal.&os aceros ordinarios con el .)+ a ).*+ de carbono se clasifcan comoaceros de ba-o contenido de carbono. &os aceros especiales se hacen comolos ordinarios, pero se les agregan otros elementos tales como( níquel,como, molibdeno, cobre, 'anadio y tungsteno. "anto los aceros al carbonocomo los especiales aceros ino/idables, aceros resistentes a la corrosi%n ya las altas temperaturas0, se producen en hornos eléctricos.

1onstituyentes del acero

• #ustenita. Es una soluci%n s%lida de carbono en el hierro gama. &aaustenita tiene la acilidad de disol'er mucho carbono la cantidad decarbono disuelta es del ).2+ al 3.))+ a una temperatura de ))4*510.El carbono es un elemento que estabili!a la austenita e incrementa elrango de su ormaci%n en el acero. &a austenita es muy d6ctil dure!a3* 7 8 9:0

• ;errita. Es una soluci%n s%lida de carbono en el hierro. "iene unacapacidad muy ba-a para disol'er carbono. &a solubilidad disminuyecontinuamente desde un má/imo de s%lo .3+ a una temperaturade 23251. &a solubilidad a una temperatura ambiente es despreciable.*+0. &a errita es un constituyente d6ctil y maleable dure!a 2 9:0

• erlita. Es un constituyente que se origina de la austenita y del rearreglo y re distribuci%n del carbono en la 1ementita en ho-uelas deerrita. $e da en un proceso de diusi%n debido a la acti'idad térmica.1ontiene .


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equilibrio de sua'e temple, se encuentra normalmente con lamartensita dure!a 3* 7 8* 9:0.

• :ainita. Es un constituyente de temple intermedio entre la troostita ymartensita. El ritmo de diusi%n es muy lento para permitir elmo'imiento del carbono en distancias largas. &a 'ainita tiene

dierentes ormas microestructurales que dependen de latemperatura de ormaci%n. &a 'ainita inerior tiene orma lenticular yestá compuesta de errita y 1ementita. &a 'ainita superior estácompuesta de gruesas laminas de errita y una fna capa decementita dure!a 8* 7 4* 9:0.

• artensita. &a martensita es una errita sobresaturada en carbono.$on placas con orma de lentes, originada por un cambio brusco en lamasa sin posibilidad de desarrollarse interiormente. &atransormaci%n martensítica se caracteri!a por que la relaci%n es noisotérmica, despla!ante, sin diusi%n, e/hibe histéresis, es isotérmicaen alg6n grado y es autocatalítca. &a martensita es un constituyente

muy duro y rágil dure!a 4* 7 =* 9:0.• $orbita. Es un constituyente e/tremadamente fno se orma después

de recalentar una estructura templada martensítica, Está constituidode ;e81 en una matri! errítica. &a martensita re'enida, presenta unabuena resistencia dure!a 3* 7 4 9:0.

ropiedades mecánicas del acero

&as propiedades mecánicas tales como rigide!, ductilidad, ragilidad ymaquinalidad, por nombrar algunas, describen el comportamiento delmaterial cuando se somete a cargas. Estas propiedades aectan las

características de uncionamiento de los miembros de los sistemasestructurales. # continuaci%n, se mencionan algunas de las propiedadesmecánicas más importantes(

• @esistencia( Es el esuer!o má/imo que un material puede soportarantes de que ocurra la alla.

• @igide!( $e dice que una parte estructural es una rígida si soporta ungran esuer!o con una deormaci%n relati'amente pequeAa. Elmo%dulo de elasticidad de un material es una medida de su rigide!.

• Buctilidad( Es la capacidad de un material para soportar grandesdeormaciones inelásticas plásticas0 antes de la ractura. Está

asociada con los esuer!os en lugares de concentraciones altas deesuer!os.• aleabilidad( Es la capacidad de soportar grandes deormaciones

inelásticas plásticas0 antes de la ractura. $e asocia con los esuer!osde compresi%n.

• ;ragilidad( Es la propiedad opuesta a la ductilidad. Cn material rágilse racturará a deormaciones unitarias relati'amente ba-as *+0.

• @esiliencia( Es la capacidad de absorber energía en el inter'aloelástico de esuer!os.

• "enacidad( Es la capacidad de absorber energía en el inter'aloinelástico de esuer!os.

• Bure!a( Es una medida de la capacidad del material para resistirrayaduras. uede modifcarse mediante procesos de manuactura


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tales como tratamientos térmicos, traba-o en río, templado yre'enido.

• aquinabilidad( Es la acilidad con la que un material puedemaquinarse mediante operaciones tales como el barrenado, resado,roscado, etc. uede modifcarse con aleaciones del material con otros

elementos, tratamientos térmicos y el estirado en río.Dtros materiales tubulares.

&a abricaci%n de tuberías se ha di'ersifcado y e/tendido para satisacer lademanda de las dierentes industrias que las utili!an como insumo. Es porello que en la actualidad obtenemos tuberías con dierentes calidades en losmateriales que la componen. "al es el caso( tuberías de aluminio, tuberíasde fbra de 'idrio, tuberías de plástico, etc. 1ada una de ellas tieneaplicaciones específcas y limitadas por las condiciones del material y de surespuesta en su mane-o.

roceso de ;abricaci%nBebido a la importancia de las tuberías en la industria, la abricaci%n debecontar con características de calidad e/trema, acordes a los riesgos ynecesidades en la ndustria etrolera. E/isten tres procesos de abricaci%nde tuberías( el proceso sin costura, el proceso con soldadura eléctricaFresistencia y el proceso de soldadura eléctrica instantánea Gash0. Elproceso más utili!ado para suministrar la demanda de tuberías dentro delámbito de peroraci%n diámetros desde 3H o menores0 es sin lugar adudas la abricaci%n sin costura.

Batos de tuberías

&os tubos utili!ados en la industria petrolera deben cumplir con ciertascaracterísticas geométricas y mecánicas dependiendo de su uso.

"#$# es la compaAía me/icana productora de tuberías sin costura quesatisace la demanda de tubulares para etr%leos e/icanos. "odos susprocesos de abricaci%n están totalmente automati!ados. $u programa deaseguramiento de calidad pro'ee rastreabilidad completa desde el n6merode colada original, de tal manera, que un cliente puede obtener inormaci%nactuali!ada de su pedid en cualquier momento. En )I


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encuentra en estado líquido, la inyecci%n de arg%n se reali!a por laparte inerior de la olla de usi%n, con la fnalidad de homogeni!ar lacomposici%n química del acero.

• #fnaci%n( Bespués de reali!ar el 'aciado de la olla de usi%n a la ollade afnaci%n, con precisi%n, se reali!a la afnaci%n del acero mediante

la adici%n de aleaciones, así se obtiene el grado de acero requerido.• Jaciado( osteriormente, el acero de la olla de afnaci%n es lle'ado y

'aciado al distribuidor para obtener la colada continua.• 1olada continua( El distribuidor de la colada continua ha sido

diseAado con deGectores especiales que e'itan la turbulencia, con elprop%sito de obtener barras de secci%n redonda, que fnalmente soncortadas en secciones de longitud conocida, dependiendo deldiámetro de la tubería que se abricará. Esta secci%n de acero escom6nmente llamada KtochoH.

• &aminado( El tocho entra al horno giratorio, que contiene nue'e !onasde calentamiento, donde se alcan!an temperaturas de )351 en

orma gradual. #l salir del horno, se en'ía al desescamador paraeliminar la o/idaci%n que sure al contacto con la atm%sera y seprocede al perorado. $e obtiene un esbo!o cilíndrico. Este proceso esundamental en la abricaci%n de tuberías sin costura y es llamadoKroceso annessmannH. Este esbo!o se en'ía al mandril quecontiene un lubricante b%ra/0, el cual es introducido al laminadorcontinuo, que pasa a tra'és de siete -aulas y calibradores. #hí esdonde se hace el tubo. $e obtienen longitudes de hasta 8 metros,con diámetro interior y e/terior precisos, cumpliendo con lastolerancias permitidas #. # la salida del calibrador, el diámetro y lao'alidad son 'erifcados por medio de un láser y posteriormente eltubo es en'iado a las cortadoras para dar el rango solicitado. or6ltimo, se en'ía al piso de enriamiento. En la fgura * se muestra elproceso de laminado continuo a mandril retenido.

"ratamiento térmico( E/isten tres tipos de tratamientos térmicos( temple,re'enido y normali!ado. El tratamiento térmico de temple y re'enido esutili!ado para tuberías de acero 12*, &


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• #cabado del tubo( $e reali!a ba-o la siguiente secuencia(o rueba de nspecci%n electromagnética. $e hace con el equipo

##&DO J, donde se detectan deectos longitudinales ytrans'ersales, internos y e/ternos. #simismo, se mide elespesor de la pared del cuerpo del tubo y se compara el grado

de acero. osteriormente se cortan los e/tremos del tubo y seles maquinan los biseles. ara eliminar la rebaba se sopletea elinterior del interior del tubo y se introduce el calibradormandril o drit0 a todo lo largo del tubo

o nspecci%n electromagnética método de 'ía h6meda( Bebido aque en los e/tremos la tubería lle'ará la mayor carga, ambose/tremos del tubo son inspeccionados por el método departículas magnéticas para determinar posibles deectoslongitudinales y trans'ersales.

o @oscado( $e reali!a de acuerdo con las normas del #, lascuales son 'erifcadas con calibres estrictos.

o rueba hidrostática( El tubo se sumerge en una tina quecontiene Guido y se colocan elast%meros en ambos e/tremosdel tubo, donde se aplica una presi%n interna del


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1lasifcaci%n por ob-eti'o

Cna clasifcaci%n preliminar, pero importante, es la que permite defnir enqué se 'a a utili!ar la tubería. Es decir, la unci%n de operaci%n que debecumplir, para ello, las tuberías se clasifcan como(

• "uberías de re'estimiento$on tuberías que constituyen el medio con el cual se re'iste elagu-ero que se 'a perorando. 1on ello se asegura el é/ito de lasoperaciones lle'adas a cabo durante las etapas de peroraci%n yterminaci%n del po!o. El ob-eti'o de las tuberías de re'estimiento esproteger las !onas peroradas y aislar las !onas problemáticas que sepresentan durante la peroraci%n. "al es el caso de re'estir el agu-eropara mantener la estabilidad del mismo, pre'enir contaminaciones,aislar los Guidos de las ormaciones productoras, controlar laspresiones durante la peroraci%n y en la 'ida producti'a del po!o.#demás, las tuberías de re'estimiento proporcionan el medio para

instalar las cone/iones superfciales de control cabe!ales, :Ds0, losempacadores y la tubería de producci%n.

• "ubería de producci%n&as tuberías de producci%n son el elemento tubular a tra'és del cualse conducen hasta la superfcie los Guidos producidos de un po!o, obien, los Guidos inyectados de la superfcie hasta el yacimiento.

• "uberías de peroraci%n&as tuberías de peroraci%n son los elementos tubulares utili!adospara lle'ar a cabo los traba-os durante la operaci%n de la peroraci%n.Oeneralmente se les conoce como tuberías de traba-o, porque estáne/puestas a m6ltiples esuer!os durante las operaciones deperoraci%n.

• Buctos "uberías de línea0$e le conoce como ducto al elemento tubular conocido como tuberíade línea0 utili!ado para conducir Guidos producidos del po!o hacia loscentros de recolecci%n, separadores, compresores o tanques dealmacenamiento. $on conductos que se conectan en la superfcie apartir del cabe!al o árbol de 'ál'ulas del po!o.

• Dtros tubulares&os elementos tubulares utili!ados en las dierentes uncionesmencionadas anteriormente pueden presentar 'ariacionescatalogadas como otros elementos tubulares muy específcos. En sumayoría, se presentan para la acti'idad de peroraci%n. $in embargo,su muy particular aplicaci%n los hace de interés para mencionarlos(

o "uberías Ge/ibles $on conductos tubulares de gran longitud yGe/ibilidad que no requieren utili!ar cone/i%n o -unta paraconormar un tren o sarta de tuberías. Es decir, la tubería escontinua, a dierencia de las tuberías con'encionales querequieren un elemento conector para unir tubo por tubo ylograr contar con una longitud apropiada para el traba-o a

reali!ar. &a tubería Ge/ible es de dimensiones geométricasesbeltas R 8 S Kde diámetro0, aunque actualmente e/isten de


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grandes dimensiones 2H de diámetro0 y la mayoría de las'eces se utili!a como tubería de traba-o en procesos derecuperaci%n a'an!ada durante la 'ida producti'a del po!o.

o &astrabaneras Brill 1ollars0 &os elementos tubularesdenominados lastra barrenas son tuberías utili!adas para

au/iliar a la tubería de peroraci%n a dar peso a la barrenadurante las operaciones de peroraci%n. "ubería pesada hea'yTeigth0

o &a tubería pesada Khea'yFTeigthH0 se compones de elementostubulares de grandes dimensiones geométricas espesor0 quese utili!an como au/iliar entre la tubería de peroraci%n y laslastrabarrenas. 1on esto se e'itas la atiga de los tubosdurante la peroraci%n.

o 1lasifcaci%n por unci%n &as tuberías de re'estimiento seclasifcan por la unci%n que desempeAan al colocarse en elinterior de un po!o, esto es(

1onductora( Es la primera tubería de re'estimiento quepuedes ser hincada o cementadaP sir'e para sentar elprimer cabe!al en el cual se instalan las cone/ionessuperfciales de control y las cone/iones de circulaci%ndel lodo de peroraci%n. Es la de mayor diámetro que seutili!a en el po!o, pues a tra'és de ella pasan todas lastuberías de re'estimientos que se utili!an. En el mar, esla primera tubería que se e/tiende desde la plataormahasta aba-o del lecho marino mudline0.

$uperfcial( Es la tubería que sir'e para aislar losacuíeros sub F superfciales o someros, así como

maniestaciones de gas someros. ro'ee equipo deGotaci%n, que permita reali!ar una buena cementaci%npara continuar la peroraci%n dentro de una !ona detransici%n de alta presi%n. En po!os des'iados, lasuperfcie de la tubería debe cubrir toda la secci%nconstruida para pre'enir derrumbes de la ormaci%ndurante la peroraci%n prounda. Esta sarta escementada típicamente hasta la superfcie o lechomarino mudline0 y sostiene las cone/iones superfcialesde control defniti'as.

ntermedia( Es la tubería que aísla !onas inestables delagu-ero, !onas con pérdida de circulaci%n de ba-a presi%ny !onas de producci%n. $e utili!a en la !ona de transici%nde presi%n normal a presi%n anormal. &a cima delcemento de esta tubería debe aislar cualquier !ona dehidrocarburo.

Be e/plotaci%n( Es la tubería que aísla !onas deproducci%n y debe soportar la má/ima presi%n de ondode la ormaci%n productora, tener resistencia a lacorrosi%n así como resistir las presiones que se

mane-arán en caso de que el po!o se racture paraaumentar su producti'idad, el bombeo mecánico gas


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lit0, la inyecci%n de inhibidores de aceite. El buentraba-o de cementaci%n primaria es crítico para estasarta.

"ubería corta liners0( Es una sarta de tubería que se

e/tiende a la cabe!a del po!o. En cambio, se sostienepor otra sarta. &a tubería corta se usa para reducircostos y me-orar la hidráulica durante peroracionesproundas. &a tubería corta puede ser usada tanto en lasarta intermedia como en la de e/plotaci%n. &a tuberíacorta es cementada típicamente a lo largo de toda sulongitud.

1omplemento "EF:#1N0( Es una sarta de tubería queproporciona integridad al po!o desde la cima de latubería corta hasta la superfcie. Es un reuer!o para

tubería de e/plotaci%n. $i se tienen altas presionesprotege de los Guidos corrosi'os y reuer!a la tubería dee/plotaci%n en caso de que se presenten daAos. uedecementarse parcialmente.

1omplemento corto $"C:0( Es una sarta de tubería queunciona igual que el complemento. roporcionaintegridad por presi%n para e/tender la cima de latubería corta. uede cementarse parcialmente.

$in tubería de producci%n "C:LO&E$$0( Es una tubería

de e/plotaci%n que se e/tiende hasta la superfcie y seutili!a como tubería de producci%n para e/plotar loshidrocarburos.

1ondiciones de ;alla en "uberías

El término KallaH se entiende como sin%nimo de KracturaH. $e dice queocurre una alla cuando un miembro cesa de reali!ar satisactoriamente launci%n para la cual estaba destinado. or lo tanto, una alla en las tuberíases una condici%n mecánica que reGe-a la alta de resistencia del materialante la situaci%n y e/posici%n de una carga. ¿Qué es entonces la capacidad

de resistencia? &a capacidad de resistencia de una tubería se defne comoaquella aptitud o condici%n que orece una tubería para reaccionar y e'itarcualquier tipo de alla o deormaci%n, ante la acci%n combinada de cargas.&as principales allas de las tuberías son básicamente 1D$D, "EL$UL,E$"#&EL"D V 1D@@D$UL.

• 1edencia 1edencia o Guencia, es aquella propiedad o condici%n delmaterial para soportar la deormaci%n elástica, o bien, la resistenciaque opone el material a la deormaci%n ante la e/posici%n de unacarga. $e dice que un material alcan!a la cedencia o Guencia cuandoe/perimenta una carga que le pro'oca una deormaci%n permanente.

Es decir, el material se comporta plásticamente o se dice que tieneGuencia. #ntes de esta deormaci%n, al liberar la carga, el material


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recupera su estado original. $e dice entonces que el material eselástico. El punto a partir del cual el material se ractura o se rompe,se dice que alcan!a su ultimo 'alor de resistencia a la cedencia.

• 1olapso &a alla por colapso de una tubería es una condici%n

mecánica. $e origina por el aplastamiento de una tubería por unacarga de presi%n. Wsta act6a sobre las paredes e/ternas de la mismay es superior a su capacidad de resistencia.

• Estallamiento &a alla por estallamiento de una tubería es unacondici%n mecánica que se genera por la acci%n de cargas de presi%nactuando por el interior de la misma.

• "ensi%n &a tensi%n es una condici%n mecánica tensionada0 de unatubería que puede ocasionar la alla o ractura de la misma. $eorigina por la acci%n de cargas a/iales que act6an

perpendicularmente sobre el área de la secci%n trans'ersal delcuerpo del tubo. &as cargas dominantes en esta condici%n mecánicason los eectos gra'itacionales, Gotaci%n, Ge/i%n y esuer!os pordeormaci%n del material.

Estándares sobre tuberías # ni'el mundial e/isten 'arias organi!aciones einstituciones que estudian e in'estigan, todo lo concerniente al tema detuberías utili!adas para la industria petrolera. Bichas instituciones seenocan principalmente al establecimiento de estándares para laabricaci%n, uso y prueba de materiales, como un medio de coadyu'ar a los

ingenieros en la me-or toma de decisiones y establecer condiciones yrecomendaciones para el adecuado apro'echamiento de las tuberías.

#

Cna de las instituciones más seria y de mayor prestigio a ni'el internacionaly que ha traba-ado para la industris petrolera desde )I)I, es el #mericanetroleum nstitute #0. En el seno de dicha instituci%n se han or-ado unaserie de estudios e in'estigaciones que dieron lugar a lo que actualmente seconoce como boletines o recomendaciones #. &os estudios sobre tuberíasy cone/iones que el # ha reali!ado, ha generado una gran cantidad dereerencias, que en muchos de los casos, aplicamos en cada una de las

etapas en las que se utili!an las tuberías. Es decir, primeramente losabricantes producen las tuberías requeridas acorde a las especifcacionesde abricaci%n y pruebas recomendadas por el #. #demás, desde un puntode 'ista de diseAo, se utili!an las condiciones de desempeAo estipuladas enlos boletines y fnalmente, se aplican también las recomendaciones para eluso adecuado de las tuberías. # continuaci%n se listan las especifcaciones,boletines y recomendaciones prácticas emitidas por el # en relaci%n con eltipo de tubería y cone/i%n.

L#1E

Bel mismo modo, e/iste otra instituci%n que se ha enocado desde )I48 alestudio e in'estigaci%n de los eectos de la corrosi%n sobre una di'ersidadde materiales, la Lational #ssociation o 1orrosion Engeneering L#1E0. Esta


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instituci%n ha generado una serie de recomendaciones y boletines depruebas de materiales que se aplican sobre elementos tubulares.Oeneralmente esta instituci%n emite cada aAo una re'isi%n actuali!ada desus reerencias. &a siguiente lista de reerencias presenta los boletines yrecomendaciones más aplicables a los elementos tubulares utili!ados en la

ingeniería de peroraci%n.

$D

# ni'el mundial, dentro del marco de globali!aci%n de las economías, lanternational $tandard Drgani!ation $D0, organi!aci%n enocada aestandari!ar procesos con calidad ha a'alado o certifcado algunos de lasrecomendaciones y boletines del #, a fn de generali!ar su uso encualquier país. 1abe aclarar que el # es 6nicamente 'álido en el interiorde los Estados Cnidos. #lgunos países y empresas como etr%leos

e/icanos lo adoptan como su estándar.

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