5.3 Fuerza en las juntas de la tubería extrema de revestimiento Se calcula con la Fórmula 44 que dice:
)
Dónde:
= mínima fuerza de unión, libras. = sección crítica de la caja, piñón o tubo, el que sea menor, cuadradas. = ( ) si la caja es crítica. = ( ) si el piñón es crítica. si el tubo es crítica. = = ultima fuerza mínima especificada, libra sobre pulgada cuadrada. M = diámetro externo de la conexión nominal, pulgada. = ID de sección critica de la caja, pulgadas. = = diámetro interno de sección de piñón critica, pulgadas. = = diámetro interno de conexión nominal, pulgadas.
D = diámetro externo nominal de la tubería de revestimiento. d = diámetro interno nominal de la tubería de revestimiento. h = altura mínima del hilo de la caja, pulgadas. = para 6 hilos por pulgada. = para 5 hilos por pulgada. = toma de hilos del piñón, pulgadas. = para 6 hilos por pulgada. = para 5 hilos por pulgada. = ½ de la máxima interferencia de hilo, pulgadas. = = diámetro máximo de fondo original del piñón, pulgadas = diámetro mínimo de la cima de la caja al Plano H, pulgadas. = altura del machuelo entre el Plano H y el Plano J, pulgadas. = para 6 hilos por pulgada. = para 5 hilos por pulgada. = ½ de la máxima interferencia del sello, pulgadas. = . A = diámetro diámetro máximo de la tangente tangente del sello del piñón, piñón, pulgadas. pulgadas. O = diámetro mínimo de la tangente del sello de la caja, pulgadas.
pulgadas
5.4 Fuerza en las juntas de la tubería de producción La fuerza en la tubería de producción cuando los hilos no se han barrido se calcula usando la Formula 45, el producto mínimo del esfuerzo de cedencia especificado y el are de la sección debajo del último tramo de tubería sin daño en la junta. Una tubería de producción con hilos dañados se calcula usando la Formula 46, el producto mínimo del esfuerzo de cedencia especificado y el área de la tubería. El área de la sección debajo del último tramo de tubería sin daño en la junta es mucho mayor que el área de la tubería. Las áreas con sección critica de los coples de tubería de producción, coples de espaciamiento y de la caja, en todos los aspectos, mucho mayores que las áreas críticas gobernantes del tramo de tubo y no afectan a las fuerza de unión. Para los cálculos basados en el área del fondo de la rosca para tubería de producción sin daño en el piñón: (45) Para cálculos basados en el área del cuerpo del tubo para tubería de producción barrida: (46)
5.4 Fuerza en las juntas de la tubería de producción Para fuerzas en las juntas tuberías de producción que no estén barridas para tamaños de 4½ y más pequeñas se calculan con la Formula 45, para mayores de 4½ se calcula con la Formula 45 y 46, el menor de los valores obtenidos es el correcto. La Fórmula 45 es el producto de los esfuerzos mínimos elásticos especificados y el área de la sección debajo de la rosca perfecta del tubo y es aplicable a todos las tuberías de producción que no estén barridas para tamaños de 4½ y más pequeñas, y para los tamaños o grados de la tubería de revestimiento usados como tuberías productoras que se esperen fallen por fractura en el último hilo de la rosca. La Fórmula 46 es el producto del rango de la cedencia/elasticidad y la fuerza para sacarlos calculado con la Formula 40 se aplica a los tamaños o grados de la tubería de revestimiento usados como tuberías de producción esperados que fallen al salir. Carga de cedencia:
(45)
Carga efectiva reducida de cedencia:
(46)
Para esfuerzos en la unión de la T.P. se calculan usando la Formula 46-A y es el producto de los esfuerzos mínimos elásticos especificados y el área del tubo. El área de la sección debajo de la última unión en buen estado es mayor que el área del cuerpo del tubo.
(46-A)
Las áreas de la sección critica de coples de T.P. regulares, coples espaciadores y rocas integrales de caja son todos mayores que el área que gobierna la unión del tubo y junta y no afecta el esfuerzo de la unión. Dónde: = mínima fuerza de unión, libras. = esfuerzos mínimos elásticos especificados, libras sobre pulgada cuadrada. = diámetro exterior tabulado, pulgadas. = mayor diámetro tabulado, pulgadas. = altura de la rosca, pulgadas. = pulgadas por 10 hilos por pulgada. = pulgadas por 8 hilos por pulgada. d = diámetro interior tabulado, pulgadas.
Los esfuerzos en las rocas fueron calculados con una exactitud de al menos seis dígitos y redondeados a 100 libras.
5.5 Esfuerzo en roscas redondas de T.R. combinada con presión interna y de doblado Se calcula con la Formula 47 a 50 con una carga total y es expresada en libras. Fuerza total de fractura:
)
Fuerza reducida y de salto:
(48)
Fuerza de carga para la falla al doblado:
Dónde:
⁄
(49)
(50)
Dónde:
⁄ Relación entre carga externa y carga total:
(51)
Dónde:
(52)
Relación entre radio de curvatura y de dobles:
⁄
(53)
Nomenclatura:
= área correspondiente al diámetro interior, pulgadas cuadradas. = = sección transversal de la pared del tubo debajo de la última rosca sin daño, pulgas cuadradas. = B = doblado, Angulo por cada 100 pues. D = diámetro nominal de la tubería, pulgadas. K = rango de presión interna elástica, ó =
P = presión interna, libras sobre pulgadas cuadrada. = elasticidad mínima de la tubería, libras sobre pulgada cuadrada. L = longitud del enrosque, pulgadas. = tensión de falla total con doblamiento B, libras. = tensión total de salto o fractura reducida, libras. = tensión total de fractura, libras. R = radio de curvatura del doblado, pies. t = espesor de pared nominal, pulgadas. = esfuerzo mínimo de la tubería, libras sobre pulgada cuadrada.
Los cálculos fueron hechos con seis o más dígitos sin redondeo de áreas. El último valor del esfuerzo de la junta fue redondeado a los miles de libras más cercano.
Las fórmulas para la fuerza en las juntas sobre una base de carga total fueron realizados en el artículo “The efecto of Internal Pressure and Bendings on Tensile Strength of API Round Thread Casing” hecho por W.O. Clinedinst en el simposio de las propiedades mecánicas de las tuberías durante la conferencia del medio año API de estandarización en junio de 1967. El artículo cubrió el desarrollo de las fórmulas de fuerzas combinadas en las uniones y la determinación de las constantes del material y coeficientes basados en los resultados del proyecto de investigación API donde 26 pruebas fueron realizadas en TR’s de 5½ pulgadas, 17 libras por pie, K-55.
5.6 Fuerza en las juntas de las líneas de descarga. Se desarrollaron fórmulas para la fuerza en las juntas de las líneas de descarga que fueron presentadas al Comité Api de Estandarización de bines Tubulares por W.O Clinedinst en 1976. Los datos y formulas fueron reproducidos por el 2Api Circular PS-1533” y fueron hechos disponibles por las oficinas de la API en Dallas. Aunque la fuerza en las uniones fueron calculadas con fórmulas que están aceptadas con resultados probados, el comité recomienda que los datos que se presentaron solo para información y no tienen aplicación aceptable para ninguna tubería.
6 Peso La densidad del acero cromado martensita (L-80, Tipos 9Cr y 13Cr;C-75,Tipos 9CR y 13Cr) son diferente que los aceros al carbón. Un factor de corrección de peso es 0.989 y se utiliza para este tipo de acero.
6.1 Peso Nominal El peso nominal, expresado en [lb/ft], es usado en las juntas de las tuberías que terminan en coples o roscas, niples, etc. para identificarlas. También es usado generalmente en el diseño de T.R. y T.P para determinar los parámetros de seguridad en los esfuerzos de tensión. El peso nominal es aproximadamente igual al calculado teóricamente de una tubería de 20 [ft] de largo con junta o coples en las dimensiones de la junta usada por la clase del producto con un diámetro en particular y espesor de pared fueron introducidos. Algunos pesos nominales en la presenta Lista API de tuberías se basaron en las especificaciones de 1924. Los mismos pesos nominales fueron usados en las juntas, y varias propiedades de unión que ofrece la industria petrolera.
Para determinar el peso nominal calculado del peso, aparentemente se varió la redondez en incrementos de 0.01, 0.05, 0.1 y 0.5 [lb/ft] con un porcentaje de error del 0.5.
6.2 Peso Real Calculado
Es expresado en [lb] y se calcula con la Fórmula 54 para especificaciones 5CT [ISO 11960, en p roc eso], 5D y 5L [V é as e IS O 3183 -1] .
(54)
Dónde:
=
peso muerto, calculado para cuatro decimal, libras sobre pulgadas
cuadradas. D = diámetro externo nominal, pulgadas. t = espesor, pulgadas.
6.3 Peso calculado de los coples y juntas Los pesos calculados de las juntas y coples no han aparecido en los estándares API desde 1964. Sin embargo, los cálculos de este valor son necesarios para proveer las bases y establecer el peso nominal cuando un nuevo espesor es añadido a las especificaciones. También es usado en el cálculo de .
Estos cálculos se basaron en una tubería de 20 [ft] de longitud, medido desde el cople hasta la base del tubo como se muestra en la figura 3. Se calcula con la Fórmula 55.
(55)
[ ] [ ]
Dónde: W =
peso de la unión y cople calculado con cuatro decimales y redondeado a dos.
largo del cople, pulgadas. J
= distancia del fin de la tubería hasta la posición del seguro del cople, pulgadas
] . [ = peso del metal removido en
tuberías que
terminan en hilos calculado en cuatro decimales, libras.
6.4Pesos Calculado para piñones y uniones de tuberías de revestimiento. El peso calculado para tuberías con piñones y unión no han aparecido como tal en los estándares API desde 1964. Sin embargo, este cálculo es necesario para determinar , el peso ganado debido a la terminación del tubo.
Las formulas originales usadas por Armco Steel Corporation fueron calculados para valores de la tubería de revestimiento para piñones y uniones mostradas en la edición de 1963 de los estándares API para tuberías re revestimiento. Los calculados usados en las formulas mostradas aquí en 6.8.1, 6.8.2 y 6.12 para tuberías de revestimiento resultaron en valores substanciales en acuerdo, pero no siempre iguales, con los mostrados en los estándares API de 1963. Los cálculos para piñones y uniones se basaron en tuberías de 20 [ft] de largo como en la Figura 4 y se utiliza la Fórmula 56.
] [
(56)
Dónde: W =
peso de las uniones calculados con cuatro decimales y redondeado a dos, libras por
pie.
] . [ = peso perdido por las uniones calculado
para 4
decimales, libras.
6.5 Peso calculado tuberías de revestimiento con doble unión. El peso calculado para tubos de perforación de doble junta no aparece en los estándares API desde 1964. Sin embargo, este cálculo es necesario para determinar el , del peso ganado por la doble junta.
Los cálculos para este tipo de tubería se basaron en tubos de 20 [ft], medidos de extremo a extremo, incluyendo las uniones como se muestra en la figura 5 y es calculada con la Fórmula 57.
(57)
Dónde: W =
peso de las uniones calculados con cuatro decimales y redondeado a dos, libras por
pie.
.
6.6 Peso ganado debido al tipo de terminación Desde 1965, los estándares API listaron la ganancia de peso ( o pérdida) debido al tipo de terminación de la tubería, , en vez de calcular los coples y pesos de los hilos, calcular el peso de los tubos de doble junta, o calcular el peso de las juntas. Valores de , en los estándares API fueron calculados con la Fórmula 58. Para tuberías con terminación plana, .
() (58)
Dónde:
=
. Los valores de pueden calcularse directo sin ningún extremo redondo en el extremo o extremo plano con las Formulas 59, 60 y 61, pero los valores no corresponderán a los mostrados en los estándares API debido a la diferencia de redondeo.
– tuberías con cople y junta: ] (59) [ Cálculos directos de – tuberías con unión e hilos: (60) Cálculos directos de – tuberías con unión: (61) Cálculos directos de
El valor, 62:
, es calculado con el peso teórico de la longitud de una tubería con la Fórmula (62)
Dónde:
= peso de extreme plano tabulado con dos decimales, libras por pie. = distancia del tubo incluyendo la terminación, calculado con un dec imal, pies.
= peso Ganado (o perdido) debido a la terminación, calculado con dos decimales, libras.
6.7 Peso del cople calculado Los pesos del cople son calculados como se muestra en 6.7.1 para las líneas, tuberías y las TR circulares, y en 6.7.2 para tuberías contrafuertes. Los pesos del cople son basados en el mínimo valor del apriete regular donde los más de un valor es dado.
