4 ACUMULADORES

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TEMATEMA 44

ACUMULADORES HIDRAULICOS(COMANDOS DE BOP)

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ACUMULADORESACUMULADORES

El acumulador hidráulico y comando de las BOP es un sistema que permite acumular volúmenes de fluido hidráulico a la presión necesaria de accionamiento de las BOP, para operar estas rápidamente.Los acumuladores pueden contener fluido en dos valores de presión:• 1.500 psi• 3.000 psi

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Los elementos BASICOS que conforman un acumulador son:

• Botellones de acumulación del fluido• Válvulas de comando• Válvulas de regulación de presión• Tanque de reserva de fluido• Bombas de carga – neumáticas / eléctricas• Presostatos de accionamiento

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ACUMULADORES: EsquemaACUMULADORES: Esquema

Tanque de fluido hidráulico

M N

P

Botellones

Bombas

V. de comando

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ACUMULADORES: EsquemaACUMULADORES: Esquema


M N

P Baja presión

M N

P

3000 psi

1500 psi 800 psi

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M N

P

M N

P

BOP ram BOP anular1500 psi 800 psi

Retornos

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ACUMULADORES: BotellonesACUMULADORES: Botellones

BOTELLONES DE ACUMULACION:Hay de varios diseños y de diferentes volúmenes.Básicamente es un recipiente precargado con Nitrógeno gaseoso a una cierta presión, al cual se le bombea fluido hidráulico, comprimiendo así el nitrógeno y por tanto dejando el fluido también con una presión mayor.

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Son recipientes cilíndricos o esféricos, con un sistema interno para separar el nitrógeno del fluido hidráulico.Hay dos tipos clásicos:• A flotante.• A cámara o vejiga.

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A flotante:Es el típico de Cameron, esférico o cilíndrico.Un flotante interior con una varilla guía, separa el gas del fluido.Cuando se descarga, el flotante baja, y la varilla acciona una válvula, para impedir que se escape el gas.Es algo complicado, puede mezclarse el gas y el fluido.Suele fallar el sistema de válvula inferior.

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ACUMULADORES: BotellonesACUMULADORES: BotellonesA Cámara:Es el típico de Koomey, cilíndrico.Una cámara interior contiene el nitrógeno, que se comprime al bombear el fluido.Cuando se descarga, lo que sucede es que la cámara se expande con el gas al disminuir la presión exterior.Es menos complicado.Suele fallar mas seguido por “pinchaduras” de las cámaras.Volumen típico: 15 galones

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ACUMULADORES: VolumenACUMULADORES: Volumen

El volumen necesario de fluido bajo presión acumulado para operar una BOP se obtiene conectando en paralelo varios botellones a través de un colector.El requerimiento del volumen necesario esta en la norma RP 53.El cálculo se hace por programas de los fabricantes, o puede calcularse teniendo la información – ( VER CALCULOS DE VOLUMEN)

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ACUMULADORES: BombasACUMULADORES: Bombas

Hay dos tipos de bombas:• Neumáticas• EléctricasLas bombas neumáticas consisten en un actuado o cilindro neumático de doble efecto que mueven un pistón que presuriza fluido hidráulico Las eléctricas son similares a una bomba triple de émbolos buzos. Es una caja mecánica y un cuerpo hidráulico en miniatura.

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Bombas Neumat.Bombas Neumat.

Motor neumático de doble efecto

Bomba a pistón hid.

Retención

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Bombas Neumáticas dobleBombas Neumáticas doble

Sistema de alim. de aire y presostato neum.

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Bombas EléctricasBombas Eléctricas

Motor eléctrico

Bomba a pistones

Alimentación ypresostatoeléctrico

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ACUMULADORES: VálvulasACUMULADORES: Válvulas

Hay dos tipos de válvulas:• Válvulas de 4 vías• Válvulas reguladoras

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Válvulas de 4 víasVálvulas de 4 vías

Las válvulas de 4 vías son válvulas que permiten la comunicación de la presión del manifold que viene de los botellones, con la alimentación a la entrada de accionamiento de la BOP, y el retorno de la línea al tanque.También permiten en otra posición la alimentación de presión a la entrada de la apertura de la BOP y el retorno al tanque. Permiten mantener una posición neutra, posterior a cualquiera de ambas operaciones anteriores.

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ACUMULADORES :ACUMULADORES :

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Válvulas reguladorasVálvulas reguladoras

Permiten regular la presión para alimentar elementos que necesitan una presión menorque la presión del colector general de las válvulas de 4 vías de accionamiento de los rams.• BOP anular• Válvulas HCRSon válvulas a orificios de pasaje variable, que pueden ser manuales o neumáticas

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Válvulas ReguladorasVálvulas Reguladoras

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Válvulas ReguladorasVálvulas Reguladoras

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Válvulas Reg. NeumáticasVálvulas Reg. Neumáticas

Regulada Todo cerrado Descarga

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El acumulador tiene varios elementos más de comando y control:• Filtros de aire de alimentación• Lubricadores de aire de alimentación• Válvulas de alivio de sobrepresión (por falla de los presostatos)• Líneas de puenteo del manifold de válvulas para operar con presión directa• Cilindros neumáticos en valv. de 4 vías enSistemas de comando a distancia:

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Comando a distanciaComando a distancia

Sistemas de comando a distancia:Permiten operar remotamente el acumulador desde la posición del maquinista y/u otros lugares.Se conecta el sistema de válvulas de accionamiento ( y las reguladoras) a un panel de control remoto, con válvulas neumáticas, a través de una manguera de tubos múltiples (tubos de Tecalan)

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Estos tubos, accionan cilindros neumáticos que operan las válvulas de 4 vías y permiten regular remotamente también las presiones reguladas, si estas tienen actuadores neumáticos.La unión de los tubos se hace a través de pletinas (Redondas o Rectangulares), abulonadas a una similar en el acumulador y en el comando remoto

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ACUMULADORES : VolumenACUMULADORES : Volumen

VOLUMENES NECESARIOS EN EL ACUMULADOR:Estos volúmenes DEPENDEN DEL CONJUNTO DE BOP que se vaya a operar. por tanto:No cualquier acumulador sirve para cualquier

conjunto o medida de BOP , se deben VERIFICAR CIERTAS CONDICIONES DE VOLUMENES Y TIEMPOS DE OPERACIÓN indicados en API RP 53 – Veamos los principales:

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ACUMULADORES : VolumenACUMULADORES : VolumenVOLUMENES NECESARIOS:El volumen acumulado en los botellones debe ser suficiente para, con las bombas paradas o desconectadas y sin presión de pozo :

CERRAR ANULAR CERRAR TODOS LOS RAMABRIR LA HCR y mantener 200 psi por sobre la presión de precarga.

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ACUMULADORES : TiemposACUMULADORES : Tiempos

TIEMPOS DE OPERACIÓN:El acumulador deberá cerrar cualquier BOP de rams y el anular en los tiempos máximos siguientes :

RAMS : t < 30 seg.ANULAR : t < 45 seg si BOP < 18 ¾”HCR u otros : t < 30 seg.

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ACUMULADORES : BombasACUMULADORES : Bombas

CAP. DE CARGA DE BOMBAS:El acumulador deberá tener dos sistemas de bombas independientes con alimentaciones distintas ( Elect / Neumat.)Cada sistema, independiente debe satisfacer lo siguiente:

Cerrar la BOP anular y abrir la HCR enmenos de dos (2) minutos , con los botellones fuera de servicio (anulados)

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ACUMULADORES : TanqueACUMULADORES : Tanque

CAP. DEL TANQUE DE RESERVA:El tanque deberá tener una capacidad mínima de acuerdo a lo siguiente:

Capacidad de fluido de reserva de almenos dos (2) veces la capacidad usable de los botellones

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ACUMULADORES : CalculoACUMULADORES : Calculo

Como se calcula o verifica un acumulador , es un tema importante a fines de cumplir con los requisitos de la RP 53 –Para efectuar esta verificación, se deben conocer que BOP serán o están instaladas, y las capacidades volumétricas de operación de cada una de ellas –

VEAMOS EJEMPLOS DE CALCULO:

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ACUMULADORES : Calculo 1ACUMULADORES : Calculo 1BOP Marca Diam.

NominalPresión Nominal

Gal. para cierre

Anular Hydril 13 5/8 5.000 17.98

Parcial 1 Parcial 2

CameronCameron

13 5/8 10.000 5.54 5.54

Total o ciego

Cameron 13 5/8 10.000 6.78

TOTAL 35.84

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1.- Determinar volumen requerido:Según API 16E , el volumen es el 50% mas del volumen de todo el stack:Vol req. = 35.84 x 1.5 = 53.76 Gal.

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2.- Determinar volumen total de acumulación: (desde 3000 psi a 200 psi más que la precarga según RP53)De acuerdo a la ley de Boyle, suponiendo una transformación isotérmica, se calcula el volumen para pasar de 3000 psi acum. a 1200 psi ( 200 mas que la precarga); con la formula siguiente :

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Vol bot. = Vol req BOP .

P prec - P precP min P nom

Vol bot. = 53.76 = 107.52 gal.1000 - 10001200 3000

Es decir que necesitamos botellones por un volumen nominal de 107.52 gal.

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3.- Determinar la cantidad de botellones requeridos, de 3.000 psi nominales, que quedarán con 1.200 psi luego de cerrar todo el stack (200 psi más que la precarga, de 1.000 psi de Nitrógeno.De los manuales, a la capacidad nominal de los botellones se les resta 1 gal por el desplazamiento del flotante o de la cámara :

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Es decir, considerando botellones de 11 gal., quedan de 10 gal. Nominal disponibles: 107.52 / 10 gal = 10.75 = 11 botellones.

4.- Determinar la cantidad de bombas necesarias:Según RP 53 se necesita cerrar Anular y HCR en menos de 2 minutos:

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Volumen para cerrar anular = 17.98Volumen para abrir HCR = 1 GalTotal = 18.98 galones.Capacidad de bombas= 18.98 gal / 2 minutos = 9.49 gal/minUsando las especificaciones de las bombas a instalar, o de las instaladas se puede comprobar si cumplen: por ejemplo si son Koomey ABB:

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ACUMULADORES : Calculo 2ACUMULADORES : Calculo 2BOP Marca Diam.

NominalPresión Nominal

Gal. Para CierreApertura

Anular Shaffer 7 1/16 5.000 4.573.21

Parcial 1 Shaffer 7 1/16 5.000 1.821.19

Total o ciego

Shaffer 7 1/16 5.000 1.821.19

TOTAL 8.215.59

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1.- Determinar volumen requerido:Según API 16E , el volumen es el 50% mas del volumen de todo el stack:Vol req. = 8.21 x 1.5 = 12.32 Gal.

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Vol bot. = Vol req BOP .

P prec - P precP min P nom

Vol bot. = 12.32 = 24.64 gal.1000 - 10001200 3000

Es decir que necesitamos botellones por un volumen nominal de 24.64 gal.

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3.- Determinar la cantidad de botellones requeridos, de 3.000 psi nominales, que quedaran con 1.200 psi. Luego de cerrar todo el stack, (200 psi mas que la precarga, de 1.000 psi de Nitrógeno.De los manuales, a los la capacidad nominal de los botellones se les resta 1 gal por el desplazamiento del flotante o de la cámara :

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Es decir, considerando botellones de 11 gal., quedan de 10 gal. Nominal disponibles: 24.62 / 10 gal = 2.4 = 3 botellones.

4.- Determinar la cantidad de bombas necesarias:Según RP 53 se necesita cerrar Anular y HCR en menos de 2 minutos: HCR = 0 en este caso , por tanto.

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Volumen para cerrar anular = 4.57 galVolumen para abrir HCR = 0 galTotal = 4.57 galones.Capacidad de bombas= 4.57 gal / 2 minutos = 2.78 gal/minUsando las especificaciones de las bombas a instalar, o de las instaladas se puede comprobar si cumplen: por ejemplo si son Koomey ABB:

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VEAMOS COMO ESTOS CALCULOS ESTAN YA EN PROGRAMAS:

DOC. ANEXA\Pride Neuquen 7stack CAMERON10K.pdf

DOC. ANEXA\Pride Neuquen 7stackshaffer5kR.pdf

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MANTENIMIENTO: OPERACIÓNMANTENIMIENTO: OPERACIÓN

•• VERIFICAR que se haga el mantenimiento VERIFICAR que se haga el mantenimiento de las bombas de las bombas neumaticasneumaticas, cambios de , cambios de aceite de filtros de aire, purga de filtros, y aceite de filtros de aire, purga de filtros, y que el aceite NO TENGA AGUAque el aceite NO TENGA AGUA

•• NO DEJE CERRADA LA ENTRADA DE AIRE NO DEJE CERRADA LA ENTRADA DE AIRE PORQUE MOLESTA EL RUIDO DE LAS PORQUE MOLESTA EL RUIDO DE LAS BOMBAS PARA DORMIR LA SIESTA....., BOMBAS PARA DORMIR LA SIESTA....., ESTE RUIDO FRECUENTE LE INDICA QUE ESTE RUIDO FRECUENTE LE INDICA QUE ALGO NO ANDA BIEN ¡¡¡¡¡¡¡... HAY FUGASALGO NO ANDA BIEN ¡¡¡¡¡¡¡... HAY FUGAS

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SEGURIDAD DE OPERACIÓNSEGURIDAD DE OPERACIÓN

•• VERIFICAR las capacidades de cantidad de VERIFICAR las capacidades de cantidad de botellones, tanque de reserva, etc. para la botellones, tanque de reserva, etc. para la BOP que se está operando según norma.BOP que se está operando según norma.

•• VERIFICAR los tiempos de operación VERIFICAR los tiempos de operación según la norma RP 53:Tiempos de cierre, según la norma RP 53:Tiempos de cierre, tiempos de recarga, etc.tiempos de recarga, etc.

•• VERIFICAR estado de sistema de aire: VERIFICAR estado de sistema de aire: Lubricadores, filtros, etc.Lubricadores, filtros, etc.

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•• VERIFICAR el funcionamiento de los VERIFICAR el funcionamiento de los presostatospresostatos de accionamiento de las de accionamiento de las bombas neumáticas y eléctricas, la presión bombas neumáticas y eléctricas, la presión de corte, etc.de corte, etc.

•• VERIFICAR que NO ESTEN CERRADAS VERIFICAR que NO ESTEN CERRADAS LAS VALVULAS DE LOS BOTELLONES LAS VALVULAS DE LOS BOTELLONES ––Esto se suele poner así, para que no Esto se suele poner así, para que no “moleste” arrancando y parando “moleste” arrancando y parando --

•• ES PELIGROSISIMO porque cuando se ES PELIGROSISIMO porque cuando se necesita, no hay presión acumulada o esta necesita, no hay presión acumulada o esta cerrada la válvulacerrada la válvula

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•• VERIFICAR Tener las inspecciones de los VERIFICAR Tener las inspecciones de los botellones del acumulador.botellones del acumulador.

•• VERIFICAR el funcionamiento de sistema VERIFICAR el funcionamiento de sistema de luz de emergencia en la zona del de luz de emergencia en la zona del acumuladoracumulador

•• VERIFICAR funcionamiento sistemas de VERIFICAR funcionamiento sistemas de alarmas lumínicas y sonoras por baja alarmas lumínicas y sonoras por baja presión de operación.presión de operación.

•• VERIFICAR funcionamiento de la válvula VERIFICAR funcionamiento de la válvula de seguridad de de seguridad de sobrepresiónsobrepresión en línea de en línea de botellones.botellones.

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•• VERIFICAR tener las certificaciones de los VERIFICAR tener las certificaciones de los manómetros de indicación de presión en manómetros de indicación de presión en botellones, regulada de botellones, regulada de ramsrams y regulada de y regulada de anular si corresponde, y verificar que las anular si corresponde, y verificar que las presiones correspondan a lo que es presiones correspondan a lo que es necesario.necesario.

•• VERIFICAR el funcionamiento de los VERIFICAR el funcionamiento de los comandos a distancia y que estén en comandos a distancia y que estén en condiciones, mangueras, etc.condiciones, mangueras, etc.

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