Automatización eficiente para producción de acoplamientos de perforación petrolífera

La buena noticia para talleres que sirven a empresas petroleras y energéticas es que están ocupados. La desventaja es que a menudo no tienen tiempo para investigar e integrar nuevas estrategias de mecanizado porque están operando a plena capacidad, sugiere Gayle Vollmer, director de recursos técnicos de Okuma.

Tomemos la fabricación de acoplamientos usados para unir longitudes de tuberías de perforación. El mecanizado de acoplamientos se ha realizado tradicionalmente de forma manual, con operadores cargando piezas en equipos relativamente antiguos. Estos acoplamientos pesados son difíciles de manejar para los operadores, y el control de virutas durante las operaciones de torneado y roscado requeridas puede ser un desafío. Además, el ID, OD y roscas de los acoplamientos deben mecanizarse con precisión para que las tuberías que conectan no fuguen.

Hasta recientemente, no se había creado un sistema automatizado dedicado a fabricar esos acoplamientos, dice el Sr. Vollmer. Debido a que la demanda de acoplamientos de precisión está aumentando, sin embargo, Okuma y los Partners in THINC colaborativos decidieron desarrollar una celda de producción automatizada de acoplamientos usando tornos verticales y horizontales, un robot pórtico y un sistema de transportador.

La celda se construyó y probó en la instalación de Partners in THINC en Charlotte, Carolina del Norte. Tras experimentar con diversas herramientas, refrigerantes, presiones de refrigerante y prácticas de mecanizado, los Partners pudieron resolver el problema principal de acumulación de virutas durante las operaciones de torneado y roscado.

Producción de acoplamientos desatendida

El proceso de fabricación automatizado comienza con un robot pórtico Fanuc que carga y descarga blanks de acoplamiento de doble longitud en y fuera de las máquinas. El diseño de pórtico superior ahorra valioso espacio en planta.

Las operaciones de desbaste y acabado para ID y OD de acoplamiento se realizan en un torno petrolero de cuatro ejes Okuma LOC-650. Este torno también realiza la operación de corte que separa el blank en dos acoplamientos de 254 mm de largo (el acoplamiento acabado abajo tiene un diámetro de 244 mm). Las piezas luego bajan por un transportador a un torno vertical Okuma Konan V80R (VTL). La orientación vertical del husillo del V80R ayuda a evacuar virutas durante operaciones de torneado y roscado. Ambas máquinas están equipadas con plato "petrolero" Schunk.

Las virutas producidas durante operaciones de roscado caen y fluyen lejos de la pieza gracias al adaptador de herramientas modificado del V80R y al sistema de refrigerante de alta presión y alto volumen ChipBlaster. El flujo de refrigerante desde boquillas dirigidas con precisión ayuda a romper las virutas y expulsarlas de la máquina. Tras la operación de roscado, la pieza es transportada fuera de la celda y entregada a una estación de medición, donde un calibrador Marposs inspecciona sus roscas y diámetros. El tiempo de ciclo para torneado, roscado y entrega de un acoplamiento completado fuera de la celda es de solo 11 minutos.

Este método de producción celular permite torneado OD completo en una operación. Esto ayuda a cumplir requisitos de roscado de alta precisión evitando la línea de mezcla indeseable que ocurre con una operación en dos partes. Además de aumentar la velocidad de producción, la celda elimina la necesidad de una operación de serrado de 1 a 2 minutos.