Una torre de perforación es un dispositivo de elevación compuesto por al menos un mástil arriostrado , como un mástil grúa , que puede articularse sobre una carga ajustando sus tirantes . La mayoría de las torres de perforación tienen al menos dos componentes, ya sea un mástil arriostrado o una torre autoportante , y una pluma articulada en su base para proporcionar articulación, como en una torre de perforación de pata rígida. El tipo más básico de torre de perforación está controlado por tres o cuatro líneas conectadas a la parte superior del mástil, que le permiten moverse lateralmente e inclinarse hacia arriba y hacia abajo. Para levantar una carga, una línea separada corre hacia arriba y sobre el mástil con un gancho en su extremo libre, como en una grúa . [1] [2]
Las torres de perforación son especialmente útiles para trabajos de gran altura, trabajos que abarcan un largo período de tiempo o trabajos en los que el impacto en el tráfico de la calle o de peatones es una preocupación. [3] Las formas de torres de perforación se encuentran comúnmente a bordo de los barcos y en las instalaciones de atraque . Las torres de perforación grandes montadas en embarcaciones dedicadas se conocen como torres de perforación flotantes [4] y torres de perforación de brazo corto .
El término derrick también se aplica al marco que sostiene un aparato de perforación en una plataforma petrolera . [5] El derrick deriva su nombre de un tipo de horca que lleva el nombre de Thomas Derrick , un verdugo inglés de la época isabelina . [6]
Existen varios tipos de torres de perforación según cómo esté montada la torre o el mástil y el uso de la pluma. [2]
Una torre de perforación con estructura en forma de A es una en la que la pluma está articulada desde un travesaño entre los extremos inferiores de dos miembros verticales separados en los extremos inferiores y unidos en la parte superior; la punta de la pluma está asegurada a la unión de los miembros laterales, y los miembros laterales están arriostrados o tensados desde este punto de unión. [2] [4]
Una torre de perforación con canasta es una torre de perforación sin pluma que está sostenida por un sistema de cuerdas y postes que forman una canasta. La canasta está construida a partir de un grupo de postes para formar un polígono . Hay barras transversales entre los miembros de los postes para fortalecer su soporte. Las cuerdas de soporte están atadas a la parte superior de los postes de la canasta en un extremo y unidas entre sí en el otro extremo a una elevación más baja que la parte superior de los postes de la canasta para formar la base de la torre de perforación. La torre de perforación puede ser un mástil o un poste con la parte inferior articulada en la base donde se unen todas las cuerdas. La parte superior de la torre está asegurada con múltiples tirantes para colocar la parte superior de la torre en la ubicación deseada variando la longitud de las líneas de sujeción superiores. La carga se levanta utilizando un sistema de poleas conectado a la parte superior de la torre. [2]
Una torre de perforación de proa es una torre de perforación sin botavara y con un mástil construido a partir de dos miembros verticales. Los miembros verticales están más separados en sus extremos inferiores que en sus extremos superiores. Hay barras transversales que unen los dos miembros desde la parte inferior hasta la superior para formar un mástil. [2] [4]
Una torre de perforación con pluma de Chicago es una torre de perforación con una pluma unida a una estructura externa. El miembro vertical externo de la estructura sirve como mástil, y la pluma se apoya en un receptáculo fijo sujeto con abrazaderas al montante. La pluma está conectada a al menos tres sistemas de poleas para controlar la posición de la pluma. Por ejemplo, un sistema de poleas está conectado a la parte superior de la pluma y al área más alta de la estructura externa y dos sistemas de poleas cerca de la parte superior de la pluma conectados a cada lado de la pluma a la estructura externa. La posición de la parte superior de la pluma se puede controlar manipulando estos sistemas de poleas. La carga se levanta desde un sistema de poleas separado que está conectado a la parte superior de la pluma. [2] [4]
Una torre de perforación con mástil (también conocida como torre de perforación vertical o torre de perforación con mástil) es una torre sin pluma y con una sola torre o mástil sostenido por cuatro cables tensores (dos cables laterales, uno delantero y uno trasero). Sus cables están dispuestos desde la parte superior de manera que permiten inclinar el mástil en cualquier dirección. La base de la torre está articulada y la parte superior de la torre está conectada a un sistema de poleas para levantar la carga. Como se trata de un sistema de torre de perforación simple, algunas agencias lo recomiendan para su uso como una torre de perforación de rescate improvisada en una situación de emergencia en la que no se dispone de una torre de perforación o grúa de rescate adecuada. [1] [2]
Una torre de perforación con tirantes (también conocida como torre de perforación de pluma) es una torre de perforación con mástil arriostrado fijo que se puede girar y conectar a una pluma. El mástil está en posición vertical con la base que puede hacer que el mástil gire, pero no se incline en ninguna dirección. La parte superior del mástil está conectada a muchos cables tensores que están anclados al suelo para soportar la carga. En la base, el mástil también está conectado al extremo inferior de la pluma. La pluma se extiende hacia afuera y hacia arriba hasta la posición deseada. La parte superior de la pluma es un sistema de poleas que está conectado a la parte superior del mástil para controlar qué tan lejos debe estar la pluma del mástil. Cuando se gira el mástil, la pluma conectada se balancea de un lado a otro. El control de la ubicación de elevación se realiza mediante la manipulación del sistema de poleas superior y la rotación del mástil en la base. La carga se levanta mediante otro sistema de poleas conectado a la parte superior de la pluma. [2] En una elevación de carga media, se puede utilizar otro método de construcción. En este caso, el mástil se fija sin girar, pero la pluma puede oscilar alrededor del mástil. Esto se puede hacer conectando la parte inferior de la pluma con dos tablas en los lados opuestos alrededor de la superficie de la pluma para formar una horquilla. La horquilla y la parte inferior de la pluma se amarran para asegurarlas juntas. Otro amarre entre la zona de la horquilla y el mástil en una posición más alta soporta el peso de la pluma. La horquilla se coloca alrededor del mástil de tal manera que la parte inferior de la pluma descansa sobre el mástil sin estar fijada permanentemente a él. La horquilla evita que la pluma se salga del mástil mientras oscila hasta 180 grados. [7]
Una torre de perforación de patas cortantes es similar a una torre de perforación de pecho con la excepción de que, en lugar de cables tirantes fijos que aseguran la parte superior del mástil, está asegurada por múltiples cables tensores para permitir la manipulación de cargas en varios radios por medio de un sistema de poleas de aparejo de carga suspendido de la parte superior del mástil. [2] En una construcción más simple, una torre de perforación de patas cortantes se puede ensamblar a partir de dos postes para formar patas de cizallamiento con estructura en A sin ninguna barra transversal. La parte inferior de las patas se coloca en dos agujeros en el suelo, separándolas. Hay una cuerda para atar las dos patas juntas cerca de la parte inferior para evitar que se separen más. En el lado superior, las dos patas están conectadas entre sí por un amarre pero con un pequeño bloque espaciador colocado entre las patas. Una eslinga, que puede estar hecha de cuerdas, se coloca alrededor del área donde se unen dos patas para usarla para colocar un sistema de poleas de aparejo para levantar la carga. Hay dos cables tirantes, delantero y trasero, para sostener las patas de cizallamiento. El tensor trasero puede estar enhebrado para permitir el ajuste del ángulo de las patas de corte. [7]
Una torre de perforación de patas rígidas, también conocida como torre de perforación escocesa, es una torre de perforación con una pluma similar a la de una torre de perforación con tirantes, pero en lugar de utilizar cables tensores para asegurar la parte superior del mástil, utiliza dos o más miembros rígidos, llamados patas rígidas, que son capaces de resistir fuerzas de tracción o compresión . También se pueden utilizar umbrales para conectar los extremos inferiores de las patas rígidas y la base del mástil. [2] Puede haber un contrapeso para colocar en los umbrales detrás de las patas rígidas al levantar cargas pesadas. [7] Una torre de perforación de patas rígidas en un buque se llama torre de perforación de patas rígidas flotante. [4]
En los pozos petrolíferos y otros agujeros perforados se utiliza otro tipo de torre de perforación . Tanto la estructura en sí como el complejo conjunto de máquinas asociadas a ella se denominan torre de perforación. Una torre de perforación también se utiliza en algunas plataformas petrolíferas y de gas en alta mar.
La pluma está conectada con la parte inferior del mástil , que tiene forma de "Y" o de bípode , por lo que es una torre de carga de un solo eje. En los travesaños se fijan dos tensores mediante estabilizadores giratorios que se mantienen en posición vertical y horizontal. Para mantener un buen ángulo de control entre los tensores y la torre de carga, los estabilizadores no pueden pasar el paralelo interior de la línea central. El estabilizador derecho permanece en la línea central mientras que el izquierdo se mueve hacia el exterior. Esta torre de carga bajará o elevará la carga a medida que se flexionen o arrastren ambos tensores. Para operar la torre de carga Hallen se necesitan tres cabrestantes, controlados por joystick: dos para los tensores y uno para el remolque. Se utilizan interruptores de límite para evitar que la carga se sobrepase o se balancee demasiado. Sin embargo, los límites se pueden modificar si se requiere un rango de trabajo diferente o una estiba vertical especial. La carga de trabajo segura de la Hallen es de entre 10 y 80 toneladas. En una torre de perforación Hallen Universal, que no tiene un bastidor en D Hallen, la driza tiene una longitud extendida ya que pasa por más bloques en la línea central. La torre de perforación Hallen Universal, que reemplaza la opción del bastidor en D, es una especie de elevador de tope tradicional. El bastidor en D Hallen es un soporte de acero soldado al mástil en la línea central. Para un observador que se encuentra de pie sobre una viga , el bastidor tiene forma de "D". El bastidor en D reemplaza a los estabilizadores y proporciona un buen ángulo de control sobre los tirantes. La torre de perforación Hallen es apropiada para, por ejemplo, contenedores, troncos, rieles de acero, madera aserrada y elevaciones pesadas. No se presta para carga general pequeña. Mantiene la cubierta libre de cuerdas de sujeción y preventores. Solo se necesita un cabrestante y la Hallen se puede poner en funcionamiento en unos pocos minutos. Es menos costosa que una grúa. Una desventaja es el bajo rango de trabajo de la torre de perforación Hallen; Es capaz de oscilar 75° desde la línea central y puede trabajar contra una inclinación de hasta 15°.
La torre de perforación Velle es similar a la Hallen, pero sin el uso de estabilizadores. En la parte superior de la botavara hay un yugo en forma de T. Al igual que en la Hallen, los tirantes sirven para subir y bajar la botavara, pero se sujetan al yugo con cuatro cables de suspensión cortos de alambre de acero. Los extremos de los extremos de subida y bajada de la driza están asegurados a medios cañones en un cabrestante. De esta manera, la botavara se mueve a la misma velocidad que el cabrestante gira el extremo de subida de la driza y tira del extremo de bajada de la driza, y viceversa. Los extremos giratorios también se enrollan en otro medio cañón. Hay un tercer cabrestante para izar la carga en el yugo. Los corredores disminuyen el balanceo y la rotación de la carga. Un controlador dúplex con joystick dirige la torre de perforación Velle.
La torre de carga Stülcken se utiliza para cargas pesadas. Proviene del astillero alemán HC Stülcken & Sohn , que más tarde fue adquirido por el astillero vecino Blohm & Voss . Esta torre puede manipular hasta 300 toneladas . La Stülcken se puede preparar en pocos minutos (más rápido que una torre de carga pesada tradicional), no requiere mucho espacio y se maneja con cuatro cabrestantes. La Stülcken se asegura entre dos postes Samson sin tirantes en forma de V. Esto permite dejar que la torre de carga se balancee a través de los postes para alcanzar otra escotilla. Cada poste tiene un cabrestante de elevación, un cabrestante de tramo y una palanca que es operada por un solo hombre. Los aparejos de tramo son independientes y la driza es infinita. Con los cabezales de suspensión giratorios en los postes, se necesitan diez minutos para girar completamente. En el tipo de bloque de doble péndulo, la mitad del aparejo de carga se puede anclar a la base de la botavara. Para duplicar la velocidad del gancho, la driza pasa a través de las pinzas, ya que un extremo está asegurado, lo que reduce la carga de trabajo segura a la mitad. Después de soltar la mesa de unión, el tipo de polea de doble péndulo de Stülcken puede oscilar, lo que permite que las poleas inferiores oscilen libremente a cada lado de la botavara. De esta manera, la torre puede alcanzar una posición vertical. Una relinga tira de la torre hacia el otro lado hasta que el peso de la carga la vuelca, de modo que los polipastos de envergadura ahora tienen el peso en el otro lado. La mesa de unión se fija de nuevo y la torre puede comenzar a trabajar en el otro lado. También hay Stülcken con poleas de un solo péndulo. En este tipo, el gancho de carga se suelta y la polea de carga inferior y superior se arrastran hasta el centro de la Stülcken. Para volcar la torre, se utiliza nuevamente la gravedad.
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