Tuberías petroleras (OCTG) y la unión roscada. Efectos de la ovalidad. Medición del paso diametral de una rosca. Hermeticidad de la junta roscada. Disminución de la resistencia al colapso

Abstract

En 1990 nuestros Técnicos en Inspección no Destructiva de Tubulares, de Operaciones Especiales Argentinas S.A. (OEA) del Grupo Bolland y Compañía S.A. comenzaron a usar un instrumento diseñado para medir diámetros y así calcular la Ovalidad de un tubo. El resultado de los primeros trabajos mostró que casi todos los tubos de entubación y bombeo tienen cierto grado de Ovalidad. La investigación posterior me llevó a concluir en primer término que no existen tolerancias de la Ovalidad en las normas del API para entubación y bombeo, salvo para conducción y barras de sondeo, y que la Ovalidad afecta a tres importantes características del producto: • Verificación del Paso Diametral de una rosca. • Disminución de la hermeticidad de una junta roscada. • Disminución de la Resistencia al Colapso del cuerpo del tubo. Este trabajo lo hice únicamente sobre tuberías de entubación y bombeo y sobre la rosca redonda. El Paso diametral se verifica según la norma 5B enroscando a mano un calibre hasta que se detenga, se mide a continuación la distancia entre la boca del tubo o de la cupla y una línea de enrase labrada en el calibre. Esta distancia se llama "Standoff'; en nuestro entorno de habla hispana se la conoce como "Tiro" o "Tiraje". La rosca se acepta si el Tiraje es más o menos el espesor de un filete, que es de 3,175 milímetros para la rosca redonda. Si la rosca que se mide está ovalada el calibre se detendrá antes y el Tiraje así obtenido no será correcto y la evaluación de la rosca incorrecta. La hermeticidad de la junta roscada depende del enroscado de la cupla que se debe iniciar a mano hasta que se detenga para continuar luego apretando a máquina dando tantas vueltas como lo indica la norma antes citada. Si el extremo roscado del tubo o la cupla están ovalados, la cupla se detendrá antes y la hermeticidad calculada no será la correcta. Matemáticamente relacioné la Ovalidad de un tubo con la disminución de la resistencia al colapso. A grandes rasgos esta pérdida es de alrededor de un 20 % para una Ovalidad de 3 %. Los soportes bibliográficos de mi trabajo son las publicaciones del API y las citas a trabajos de Especialistas y Fabricantes. El soporte técnico es el resultado de la información obtenida midiendo diámetros y calculando la Ovalidad y el Paso Diametral de 454 roscas en los siguientes diámetros 2 3/8", 4 ½", 7", y 9 5/8". Mis conclusiones son: Sobre la medida del Paso Diametral: Toda esta complicación se puede evitar si el API decide sustituir sus calibres o permitir el uso alternativo de algo más barato, más liviano y más exacto que es un equipo que sirve para medir diámetros, cuyo empleo y sus resultados motivaron hacer este trabajo. Sobre la hermeticidad de la junta roscada. Además de las consideraciones sobre la frenada del enrosque por causa de la Ovalidad, investigué matemáticamente que la única forma de aumentar la hermeticidad sin modificar la rosca es aumentando el diámetro de la cupla. En una cupla de 2 3/8" por ejemplo un incremento del 1,3 % del diámetro representa un aumento de 4 % de la Hermeticidad. Figura 8-4, Pagina 57. Sobre la presión de Colapso. En el Bull 5 C3 sexta Edición octubre de 1994 el API haciendo consideraciones sobre lo innecesario de incorporar un coeficiente que represente a la Ovalidad en las fórmulas para el cálculo de la presión de Colapso dice que algunos estudios teóricos indican que una Ovalidad de 1 a 2 % producen una disminución de la resistencia al Colapso en 25%. Con una de las fórmulas de Timoshenko construí un modelo matemático para relacionar a la Ovalidad con la Resistencia al Colapso. Yo usé una fórmula del nombrado Timoshenko y calculé que un tubo de 7 26 N disminuye su resistencia al colapso 20% cuando ha perdido su redondez un 3 %.