MODELO FUNCIONAL DE UNA UNIDAD DE BOMBEO MECÁNICO

Instituto Tecnológico

Industrial Brasil-Bolivia

Carrera de Gas y Petróleo

El Alto, Avenida Panamericana Nº 1000 EX

FANVIPLAN

Telf. Cel.: 71500387, 78877666

Estudiantes: Espejo Ayala Mario Amadeus

Condori Tarqui Itta Maura

Docente asesor: Ing. Dayna Rodriguez Zambrano

Ámbito de participación: Industrial

Departamento: La Paz

Provincia: Murillo

Municipio: El Alto

"Encuentro de investigación e innovación

tecnológica/productiva de Institutos de Formación

Superior Técnica y Tecnológica del Estado Plurinacional

de Bolivia"

OCTAVA FERIA PLURINACIONAL

Instituto Tecnológico Industrial Brasil-Bolivia

Carrera de Gas y Petróleo

Tapa:

Título Principal:

OCATAVA FERIA PLURINACIONAL "ENCUENTRO DE INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN

TECNOLÓGICA/PRODUCTIVA DE INSTITUTOS DE FORMACIÓN SUPERIOR TÉCNICA Y TECNOLÓGICA DEL ESTADO PLURINACIONAL

DE BOLIVIA"

Nombre del proyecto:

Modelo Funcional de una Unidad de Bombeo Mecánico

Estudiantes:

N° Apellido/s y Nombre/s, C.I Curso/régimen

1 Espejo Ayala Mario Amadeus 4984765 6to semestre

2 Condori Tarqui Itta Maura 6030047 6to semestre

Docente Asesor:

N° Apellido/s y Nombre/s, C.I

1 Rodriguez Zambrano Dayna 6036247

Ámbito/s de participación:

a) Ámbito Agropecuaria

b) Ámbito Industrial

c) Ámbito de Servicios

d) Ámbito Comercial

e) Ámbito de Turismo

X

Nombre del Instituto:

NOMBRE DIRECCION TELEFONO CORREO

ELECTRONICO

Instituto Tecnológico Industrial Brasil-Bolivia

El Alto, Avenida Panamericana Nº 1000 EX FANVIPLAN

71500387

Departamento La Paz

Provincia: Murillo

Municipio: El Alto

Comunidad

/Ciudad El Alto

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Carrera de Gas y Petróleo

MODELO FUNCIONAL DE UNA UNIDAD DE BOMBEO MECÁNICO

1. ANTECEDENTES DEL PROYECTO

2. DESCRIPCION DEL PROYECTO:

El bombeo mecánico es el método de producción primaria que consiste en la elevación artificial

del fluido que se encuentra en el pozo y que por falta de energía no puede surgir a superficie. Es

uno de los métodos más utilizados a nivel mundial (80-90%). Consiste en una bomba de subsuelo

de acción reciprocante que es abastecida con energía transmitida a través de una sarta de

varillas (cabillas). La energía proviene de un motor eléctrico o de combustión interna, la cual

moviliza a una unidad de superficie mediante un sistema de engranaje y correas.

El bombeo mecánico es un procedimiento de succión y transferencia casi continua

del petróleo hasta la superficie. La unidad de superficie imparte el movimiento reciprocante a la

sarta de varillas de succión que mueve el pistón de la bomba, instalada a cierta profundidad del

fondo del pozo. El Bombeo Mecánico Convencional tiene su principal aplicación en el ámbito

mundial en la producción de crudos pesados y extra pesados, aunque también se usa en la

producción de crudos medianos y livianos. No se recomienda en pozos desviados y tampoco es

recomendable cuando la producción de sólidos y/o la relación gas–líquido sean muy altas, ya que

afecta considerablemente la eficiencia de la bomba.

El presente proyecto presenta un modelo funcional a escala de la Unidad de Bombeo Mecánico

"Mark II". Este equipo es utilizado como un método de recuperación artificial de petróleo, que

incrementa y/o restituye los volúmenes de producción una vez que la energía natural del

yacimiento (y por tanto la presión de fondo fluyente) se encuentre en la etapa de declinación. La

unidad unitorque Mark II, es un diseño que parte del modelo convencional y se caracteriza por

ser capaz de soportar a extracción de mayores volúmenes de fluido sin necesidad de sobre

cargar el equipo, aunque su manufactura es un poco más costosa.

Su estructura y requiere mayor contra-balance. El balanceo de esta unidad se hace en la

manivela y su requerimiento adicional es para contrarrestar el balance estructural originado por su

geometría de fabricación.

Mediante este proyecto se pretende representar el funcionamiento real del Bombeo Mecánico

como método de recuperación artificial y demostrar que puede ser aplicado también a pozos de

agua.

Si el proyecto es aplicado en mayor escala, se podría lograr el abastecimiento de agua en zonas

rurales para el consumo humano y para otros usos de la población.

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3. OBJETIVOS DEL PROYECTO:

a. OBJETIVO GENERAL

b. OBJETIVOS ESPECIFICOS

4. ETAPAS DEL PROYECTO

En la siguiente tabla se describen las fases concluidas para la presentación del presente proyecto:

Código de la etapa

Nombre de la Etapa

Duración de la Etapa

(días, meses, años)

Breve descripción de la etapa

(1 párrafo)

1.1.- Recolección de datos 30 días Se determina el volumen de agua necesario para abastecer a una zona rural específica.

1.2.- Diseño de la Unidad de Bombeo Mecánico (UBM)

60 días Realizando los cálculos correspondientes se diseña y calcula las dimensiones de los equipos superficiales y subsuperficiales.

1.3.- Adquisición de los materiales necesarios

20 días Se compra de los materiales necesarios para la construcción del diseño realizado en la etapa 1.2.

1.4.- Instalación de los equipos superficiales (base, poste Sampson, balancín, biela, manivela, etc.)

60 días Corte y soldadura de barras de forma de “T”, planchas y otros elementos de acero de acuerdo al diseño y dimensiones

Implementar la Unidad de Bombeo Mecánico (UBM) "Mark II" en un modelo de pequeña escala y

demostrar que puede ser utilizado para la producción de aguas subterráneas en zonas rurales.

Explicar el mecanismo de funcionamiento de los equipos superficiales y subsuperficiales

de una Unidad de Bombeo Mecánico.

Demostrar que es un sistema flexible que puede ser aplicado no solamente para la

producción de petróleos, sino también de agua.

Implementar un sistema de automatización simple que permita el accionamiento

intermitente del equipo en periodos de tiempo preestablecidos.

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calculadas.

1.5.- Instalación de los equipos subsuperficiales

20 días Se instala la bomba subsuperficial y la tubería de producción.

1.6.- Instalación y programación del sistema de automatización

15 días Se programa los temporizadores y instala mediante un contactor trifásico al motor de la UBM.

1.7.- Ensamblaje y puesta en marcha

20 días Se conecta el equipo superficial con el subsuperficial. Se implementa el sistema de automatización. Se afinan detalles para el correcto funcionamiento de la Unidad de Bombeo Mecánico.

5. MATERIALES:

Los materiales presentados a continuación son los que se utilizaron para el prototipo a pequeña escala

Nº Descripción del

Material/insumos:

Costo de materiales

[Bs.]

Optimización del material

Uso de material de contexto

1.- Angulares 320 Equipo superficial

2.- Angular “T” 540 Material reciclado

Equipo superficial

3.- Platino 50 Equipo superficial

4.- Bomba extractora 230 Equipo subsuperficial

5.- Rodamientos 400 Equipo superficial

6.- Barra de acero 195

Equipo superficial

7.- Disco 15

Equipo superficial

8.- Plancha de acero 180 Material reciclado

Equipo superficial

9.- Motor de 1 Hp 580

Equipo superficial

10.- Vidrio 100

Complemento

11.- Reductor de engranes 700

Equipo

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superficial

12.- Silicona 100

Complemento

13.- Electrodos 20

Equipo superficial

14.- Plancha 180 Material reciclado

Equipo superficial

15.- Plástico acrílico 100 Material reciclado

Equipo subsuperficial

16.- Visagras 20

Equipo superficial

17.- Mesa de apoyo 200

Complemento

18.- Relé 200

Sistema de automatización

19.- Contactor trifásico 190

Sistema de automatización

20.- Pulsador de marcha 25

Sistema de automatización

21.- Pulsador de parada 25

Sistema de automatización

TOTAL 4370

6. MÉTODO

7. RESULTADOS

RESULTADOS ESPERADOS

R1 Facilitar y mejorar la extracción de agua a partir de fuentes subterráneas en zonas

rurales.

R2 Demostrar que una Unidad de Bombeo Mecánico puede utilizarse también para la

producción de pozos de agua.

R3 Permitir el control automatizado de la UBM.

El método empleado para el desarrollo del proyecto, se desarrolló en las siguientes etapas:

identificación del problema, búsqueda de información, planificación, diseño, realización, y

evaluación.

La Unidad de Bombeo Mecánico presentado es un modelo funcional del sistema “Mark II”

.

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8. IMPACTOS:

Técnicos Tecnológicos

Económicos Social Medio Ambiental

Se fomentará la aplicación de este tipo de recuperación artificial debido a su simpleza y versatilidad.

Los estudiantes comprenderán el funcionamiento de una Unidad de Bombeo Mecánico con mayor facilidad gracias a este prototipo.

Tecnología versátil y flexible que puede ser aplicada para la producción de agua.

Si se aplica a gran escala, se incrementará la producción de agua disminuyendo así las sumas cuantiosas que se gastan en el transporte de agua en carros cisterna.

Es un método bastante económico debido a que al equipo de bombeo mecánico es de construcción simple.

Si se aplica a gran escala, se logrará el abastecimiento de agua en zonas rurales para el consumo humano y para otros usos de la población rural, incluyendo por ejemplo el agua de riego para huertas.

Para la producción de un fluido el equipo de bombeo mecánico no utiliza la inyección de otros fluidos evitando así la contaminación de los suelos.

El equipo superficial ocupa un área mínima, generalmente unos pocos metros cuadrados más que el área del pozo.

9. PRESUPUESTO:

DESCRIPCION Infraestructura/equipos/insumos/

mano de obra/etc

UNIDA PRECIO

UNITARIO

COSTO TOTAL

INVERSION OPERACIÓN

1 Materiales descritos en el punto 5

13,000.00* 13,000.00 0.00

2 3 Soldadores y equipos de soldadura

5,000.00 0.00 15,000.00

3 1 Operador 3,000.00 0.00 3,000.00

TOTAL GENERAL 13,000.00 18,000.00

*Se considera que para una unidad de Bombeo Mecánico a escala real tendrá un costo de aproximadamente 3 veces el costo del prototipo.

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10. FACTORES O CIRCUNSTANCIAS CRÍTICAS

11. CONCLUSIONES:

"Dime y lo olvidaré, muéstrame y lo recordaré. Déjame hacerlo y lo comprenderé" (Proverbio chino)

La Unidad de Bombeo Mecánico “Mark II” tiene las siguientes limitaciones:

No se puede aplicar en pozos desviados.

La presencia de arenas ocasionan el desgaste severo de la bomba subsuperficial.

Puede causar más daño a las varillas y bomba en caso de producir fluidos extra pesados.

El presente proyecto pretende servir como guía y modelo para la implementación de una Unidad

de Bombeo Mecánico de mayor escala para la producción de pozos de agua en zonas rurales

mejorando de este modo la calidad de vida de sus pobladores.

Entre las ventajas de la Unidad de Bombeo Mecánico “Mark II” se tienen las siguientes:

El diseño es poco complejo, el sistema es eficiente, simple y fácil de operar.

Se puede utilizar combustible o electricidad como fuente de energía.

Mediante el panel de control se puede variar la velocidad de embolada y los intervalos de

accionamiento del motor para el control de la taza de producción.

Es un sistema versátil que puede ser aplicado a fluidos de diferentes densidades.

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BIBLIOGRAFIA:

RESCATE DE SABER ANCESTRAL LOCAL/TITULO DEL LIBRO/

PAGINA WEB

NOMBRE DE LA PERSONA

CONSULTADA/ EDITORIAL

AÑO DE EDICION

PAGINA CONSULTADA

Manual de Selección de Unidades de Bombeo Mecánico

Ing. Juan Adolfo Raga Martínez

2001 8-86

Pumping Units, Reciprocating Rod-Lift Systems

Weatherford 2005 3-13

Bombeo Mecánico Optimización, Diagnósticoy Operación

Ing. Héctor Partidas 2003 7-174

https://www.youtube.com /watch?v=FeEQ5jCW8Uo

Jorge Osorio 2013 Video

http://www.op-ct.com/index. php?option=com_content& view=article&id=109:diseno -seleccion-y-optimizacion-del-sistema-de-bombeo-mecanico&catid=48: tecnologias-de-produccion&Itemid=79

Ing. Gilberto Orozco 2012

LUGAR FECHA MES AÑO

El Alto, La Paz-Bolivia 20 Agosto 2015

Mario Amadeus Espejo Ayala

C.I.: 4984765 L.P.

Itta Maura Condori Tarqui

C.I.: 6030047 L.P.

Ing. Dayna Rodriguez Zambrano

C.I.: 6036247 L.P.

VºBº RECTOR I.T.I.B.B.

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ANEXOS

FIGURA 1. Equipos superficiales de la Unidad de Bombeo Mecánico Mark II

FIGURA 2. Bomba subsuperficial