Un mástil de perforación (conocido en inglés como Drilling Mast) es una estructura de acero con sección transversal cuadrada o rectangular, compuesta por múltiples secciones ensambladas que, en conjunto, forman una estructura puntiaguda en forma de "A".
Su característica principal es que está articulado en la base (mediante juntas rotatorias o pines), lo que permite ensamblarlo o desmantelarlo de forma horizontal a nivel del suelo para luego elevarlo a una posición vertical utilizando el malacate (drawworks) y un cable de izaje especial.
Definición según la API (American Petroleum Institute)
El API define el mástil como una torre estructural compuesta por una o más secciones ensambladas en posición horizontal cerca del suelo y luego elevadas a su posición de operación.
1. Aplicaciones del Mástil
El mástil se utiliza principalmente en equipos de perforación terrestre (land rigs) que requieren un alto grado de movilidad. Es poco común ver mástiles en plataformas de perforación marina (offshore), donde se prefieren las torres fijas (derricks), aunque existen excepciones.
Características operativas:
Plataforma de encuellado (Racking board): Se encuentra en una posición en voladizo (cantilever).
Área de tubería (Setback): Las parejas de tubería de perforación se estiban sobre un piso independiente de la estructura del mástil.
Diseño de caras: La mayoría de los mástiles tienen un lado abierto (lado de la "ventana"), mientras que otros pueden tener abiertas tanto la parte frontal como la trasera (full view).
2. Tipos de Mástiles
Existen diversos diseños para adaptarse a los requisitos de instalación y espacio:
Tipo Plegable (Folding Type): Ideal para áreas con poco espacio.
Mástiles Telescópicos: Compuestos por dos o más secciones que encajan una dentro de la otra. Al desmantelarse, ocupan la mitad del espacio longitudinal.
Tipo Bootstrap: Se ensamblan verticalmente sección por sección. Se utilizan cuando no hay espacio físico en la locación para armar el mástil horizontalmente (comunes en algunas plataformas fijas offshore).
Mástiles Portátiles/Cantilever (Sin vientos): Diseñados para levantarse por sí mismos sin necesidad de cables de sujeción externos en condiciones normales.
3. El Mástil Portátil y su Procedimiento de Levantamiento
Los mástiles portátiles generalmente se elevan utilizando sus propios bloques de viaje y el malacate del equipo.
Proceso de Instalación:
Se instalan primero la subestructura del mástil y del motor.
Se verifican los motores y el malacate mientras las secciones del mástil se aseguran con pines en el suelo.
La sección inferior del mástil se monta mediante pines de bisagra a dos soportes en la subestructura.
Se erige un Bastidor en A (A-Frame) sobre la subestructura. El cable de perforación se enhebra de modo que la línea rápida pase por una polea en este bastidor.
El mástil se eleva mediante la línea del bloque y una eslinga de levantamiento que corre sobre poleas en el mástil y el bastidor en A.
Dinámica de Fuerzas durante el Levantamiento:
Fuerza Crítica: Se requiere una fuerza considerable para iniciar el levantamiento desde la posición horizontal. Esto se debe a que la distancia horizontal entre el centro de gravedad y el punto de bisagra es máxima, lo que genera un torque muy elevado. El equipo de izaje debe operar de manera extremadamente lenta en esta fase.
Reducción de Carga: A medida que el mástil sube, la distancia horizontal disminuye y, por ende, la fuerza necesaria también baja.
Punto Muerto: Una vez que el mástil alcanza la verticalidad, su peso es soportado por el punto de bisagra. El mástil tiende a caer ligeramente más allá del punto muerto vertical, por lo que a veces se usa una línea secundaria (sand-line) para controlar este movimiento final y asegurar la estructura.
4. Mástiles Telescópicos
Estos mástiles suelen ir montados sobre camiones o remolques (equipos tipo Rambler).
Estabilidad: La carga operativa debe ser soportada por gatos hidráulicos o mecánicos, nunca por los neumáticos del vehículo. Se utilizan "tapetes" de madera para distribuir la presión sobre el suelo.
Levantamiento: 1. La sección inferior (que contiene a la superior) se eleva mediante cilindros hidráulicos hasta unos 4 grados más allá del centro muerto. 2. Luego, la sección superior se extiende utilizando una eslinga de levantamiento o cilindros hidráulicos. 3. Una vez extendida, la sección superior se bloquea a la inferior mediante pestillos de pivote y se asegura con pernos o abrazaderas.
Uso de Vientos (Guy Lines): Debido a que la base de estos mástiles es estrecha, es obligatorio el uso de cables de sujeción externos (vientos) para proporcionar estabilidad lateral y soportar las cargas de viento.
5. Clasificaciones y Especificaciones Estándar
Cada estructura debe estar clasificada según las condiciones de carga aplicables (norma API 4F). Las especificaciones incluyen:
Carga Máxima en el Gancho (Static Hook Load): Capacidad máxima de tracción vertical.
Altura Libre: El espacio disponible desde el piso hasta el bloque de corona.
Ancho de la Base.
Resistencia al Viento: Capacidad soportada con y sin tubería estibada en el encuelladero.
Clasificaciones con y sin Vientos:
Para mástiles que requieren cables de sujeción, el fabricante especifica:
Velocidad máxima del viento (nudos) con y sin tubería estibada.
Número máximo de paradas (stands) y tamaño de tubería permitida en el setback.
Tensión requerida en los vientos según el manual de instrucciones.
6. Fases del Armado (Rigging Up)
El artículo detalla dos secuencias principales:
Secuencia Convencional (Mástil Terrestre):
Fase 1: Ensamblaje horizontal de secciones y colocación de pines.
Fase 2: Elevación mediante el bastidor en A y el malacate hasta la posición vertical.
Secuencia Bootstrap:
El mástil se construye verticalmente desde la base hacia arriba. Es un proceso más lento pero que requiere un espacio mínimo en el suelo.
7. Fabricantes Principales
El contenido menciona a líderes en la industria de fabricación de mástiles, tales como:
National Oilwell Varco (NOV) - EE. UU.
Lee C. Moore - EE. UU.
Derrick Services Limited (DSL) - Reino Unido.
Sovonex - China.
Trevi Finanziaria Industriale - Italia.
Resumen de Diferencias: Mástil vs. Torre (Derrick)
Table of Contents
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