Acoples para taladros de perforación petrolera

La buena noticia para los talleres que atienden a las compañías de petróleo y energía es que tienen trabajo. El lado no tan bueno de esto es que ellos, generalmente, no disponen de tiempo para investigar e integrar nuevas estrategias de mecanizado, por estar operando a toda su capacidad, sugiere Gayle Vollmer, director de recursos técnicos de Okuma.

Un ejemplo es la manufactura de acoples para unir longitudes de tuberías de taladros de perforación petrolera. El mecanizado de acoples tradicionalmente ha sido desarrollado de forma manual, con operadores que cargan las piezas de trabajo en equipos relativamente viejos. Estos acoples pesados son difíciles de manejar para los operadores, y el control de viruta durante las operaciones de torneado y roscado puede convertirse en un reto. Además, el diámetro interno, el externo y las roscas de los acoples deben mecanizarse con precisión, de modo que las tuberías que conectan no presenten fugas.

Hasta hace poco, un sistema automatizado dedicado a la manufactura de esos acoples no existía, comenta Vollmer. Sin embargo, puesto que la demanda por acoples de precisión se está incrementando, Okuma y Partners in Thinc decidieron desarrollar una celda de producción automatizada de acoples usando tornos verticales y horizontales, un robot  gantry  y un sistema transportador.

La celda fue construida y probada en las instalaciones de Partners in Thinc en Charlotte, Carolina del Norte. Después de experimentar con varias herramientas, refrigerantes, presiones de refrigerante y prácticas de mecanizado, Partners pudo resolver el principal problema de acumulación de viruta durante las operaciones de torneado y roscado.

Producción desatendida de acoples
El proceso automatizado de manufactura comienza con un robot gantry elevado Fanuc, que carga material en bruto para acoples de doble longitud dentro y fuera de las máquinas. El diseño de gantry elevado ahorra valioso espacio en el suelo.

Las operaciones de desbaste y acabado para los diámetros interno y externo del acople se desarrollan en un torno de cuatro ejes Okuma LOC-650. Este torno también desarrolla la operación de corte, que separa el material en dos acoples de 10” de longitud (el acople terminado abajo tiene un diámetro de 9-5/8”). Las piezas de trabajo bajan entonces por un transportador hasta un torno vertical Okuma Donan V80R. La orientación vertical del husillo del V80R asiste en la evacuación de virutas durante las operaciones de torneado y roscado. Ambas máquinas están dotadas de un mandril Schunk oil country.

Las virutas producidas durante las operaciones de roscado caen y fluyen lejos de la pieza de trabajo, gracias al adaptador de herramental modificado del V80R y el sistema de refrigerante ChipBlaster de alta presión y volumen. El flujo de refrigerante de boquillas dirigidas con precisión ayuda a romper las virutas y a expulsarlas de la máquina. Después de la operación de roscado, la pieza de trabajo se transporta fuera de la celda y se entrega a la estación de medición, donde un calibrador Marposs inspecciona sus roscas y diámetros. El tiempo de ciclo para tornear, roscar y entregar un acople terminado fuera de la celda es de sólo 11 minutos.

Este método de producción celular permite el torneado completo del diámetro exterior en una sola operación. Esto ayuda a cumplir los requerimientos de roscado de alta precisión, al evitar la línea de mezcla no deseada que ocurre con una operación en dos partes. Además, para incrementar la velocidad de producción, la celda elimina la necesidad de una operación de aserrado, de 1 a 2 minutos.