Análisis de falla en bridas de unión a cuerpo de lubricadores en pozos gasíferos con sistema de extracción Plunger Lift

Abstract

El presente trabajo aborda el análisis de falla recurrente en lubricadores de sistemas de extracción Plunger Lift, localizadas consistentemente en las soldaduras a filete que unen el cuerpo tubular con las bridas de acople. Para determinar la causa raíz del problema, se implementó una metodología combinada que incluyó caracterización de materiales en laboratorio (metalografía y ensayos de dureza) y modelado numérico mediante el Método de Elementos Finitos (MEF). Los análisis de laboratorio confirmaron la presencia de defectos de fabricación, tales como falta de penetración en la raíz de la soldadura y la formación de una microestructura fr´agil en la Zona Afectada por el Calor (ZAC), evidenciada por un salto abrupto en la dureza del material. Paralelamente, las simulaciones numéricas con ANSYS demostraron que, si bien las cargas estáticas no superaban el líımite elástico del material, la configuración del montaje en campo es el factor dominante que controla la vida a fatiga del componente. Se determinó que un montaje inadecuado reduce drásticamente la vida util a aproximadamente 11,600 ciclos, mientras que una configuración correcta la puede extender a más de 2.4 millones de ciclos. El análisis fractomecánico complementario validó que los defectos de soldadura actúan como iniciadores de fisuras en las zonas de alta tensión cíclica. La conclusión final es que la falla prematura no se debe a un único factor, sino a la combinación de defectos de manufactura preexistentes y las elevadas tensiones cíclicas inducidas por un montaje inadecuado. El montaje deficiente genera los esfuerzos necesarios para iniciar y propagar grietas a partir de las imperfecciones de la soldadura, cuya microestructura frágil acelera el proceso hasta el fallo.