1. Programa de Entrenamiento
Acelerado para Supervisores
Conexiones API de Tubulares
Empleados en el campo petrolero
Conexiones API
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1

2. Conexiones API
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2
Conexiones Tubulares del (API)
· Temas a cubrir en éste Módulo:
· Fundamentos del diseño de acoples
· Tipos principales de roscas de conexión
· Fortalezas y debilidades de los conectores
· Resistencia a las Fugas en los Conectores

3. Conexiones API
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3
Conexiones
Método para unir Dos Piezas de Tubería
Con Soldadura
Con Tornillos o Pernos
Embonado
Con Roscas Macho Y Hembra
Con Unión de Brida
Etc., Etc.

4. § Tiene la misma o mayor fuerza axial que el cuerpo de la
§ Acepta las mismas cargas de doblamiento que el cuerpo
§ Tiene el mismo desempeño con la presión que la tubería
Conexiones API
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tubería.
de la tubería y
4
Conexiones
LA TEORÍA
LA REALIDAD
El 90% de las fallas en la TR ocurren en la conexión.
TODAS LAS CONEXIONES DE LA TUBERÍA
DE REVESTIMIENTO SON UN PUNTO DE FALLA POTENCIAL

5. Conexiones API
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5
Principio del Diseño de Conexiones
Funcionan como un ajuste
por fricción.
La fuerza hacia abajo se
convierte en componentes
vertical y horizontal.
La interferencia proporciona
integridad a la presión.
Al agregar roscas se
agrega protección al
desacople por tensión .
¿Qué factores afectan el desempeño de la conexión?

6. Tipos de Conexiones API
1. Rosca API de Tubería de Conducción :
Forma en V, perfil de rosca truncada en tubo y acople,
2. Rosca API Redonda para Tubería de Revestimiento y de
Producción: Perfil de Rosca Redonda. Tipos: Rosca
Larga y Rosca Corta,
3. Rosca “Buttress” para TR y de producción: Rosca ACME
Modificada con forma trapezoidal de 29o,
4. Rosca “Extreme Line” o Conexión Integral para TR y
tubería de producción: Rosca ACME modificada con
Sello de metal a metal.
Conexiones API
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6

7. Conexiones API
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7
Nomenclatura

8. Conexiones: Rosca de Tubería de Conducción
La Rosca de la Tubería de Conducción del API está externamente
encordada en ambos extremos del tubo plano (sin refuerzos). Los tramos
tubulares se unen con un acople provisto de roscado interno.
El perfil de la rosca tiene cuerda y raíces truncadas con un ángulo de 30o
respecto a la vertical del eje de la tubería; tiene 8 roscas por pulgada y un
ahusamiento de 0.75” por pie.
Conexiones API
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8

9. Rosca API de Tubería de Conducción
Conexiones API
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9

10. Conexiones API
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10
Definiciones
APRETADA A MANO: Punto en el cual se obtiene la separación
nominal “A” con la mínima interferencia
mecánica
APRETADA
CON POTENCIA: Cuando la cara del piñón o de la caja
avanza hacia el plano del punto de
desvanecimiento.
TODAS LAS ROSCAS API ESTÁN DISEÑADAS PARA AJUSTARSE
CONFORME A LA POSICIÓN, NO A LA TORSIÓN.

11. Conexiones API
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11
Extracto del Documento API 5B
Line pipe Dimensions (API 5b table 3 pp 5)
SIZE
MAJOR
DIA TPI
END OF PIPE
TO
HANDTIGHT
PLANE
EFFECTIVE
THREADS
END OF
PIPE TO
VANISH
PLANE
END OF PIPE
TO COUPLING
CENTER
POWERTIGHT
LENGTH FACE
OF COUPLING
TO
HANDTIGHT
PLANE
HAND
TIGHT
STANDOFF
TURNS
MIN
LENGTH
FULL
THREADS
D4 L1 L2 L4 J M A Lc
6 6.625 8 0.958 1.5125 1.9462 0.4913 0.7382 2 1.0092
8 8.625 8 1.063 1.7125 2.1462 0.4788 0.8332 2 1.2092
10 10.75 8 1.21 1.925 2.3587 0.5163 0.8987 2 1.4217
12 12.75 8 1.36 2.125 2.5587 0.5038 0.9487 2 1.6217
Lc = L4-0.937

12. Conexiones API
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12
Ejercicio de Clase
Hacer referencia al dibujo de la rosca y a la tabla para LP de 8”
1.¿Qué tanto debe entrar el piñón en la caja cuando se
encuentra en la posición apretada básica?
2. ¿Qué tanto más puede entrar el piñón en la caja antes de
que ocurra algún daño? (distancia y vueltas)
3. ¿Qué sucede si se ajusta más de lo anterior?
4. ¿Qué significa cuando la torsión es demasiado baja una vez
que se llega a la posición descrita en 2? ¿Qué se debe hacer?

13. Conexiones API
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13
Ejercicio (Conexión-1)
Lc=1.6217 para LP
de 12” nominal
Si se pudiera desenrollar el acople y extenderlo, ¿cómo se
verían el trayecto de la fuga, la sección cruzada y la longitud?

14. f = p = cs
0.033 0.033*0.125
=
1
1
= =
h
2 2
= = h
tan 60
Conexiones API
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f = p rs
0.073
=
14
Solución al Ejercicio (Conexión-1)
0.0041
0.0091
0.0000478
tan 60
tan 60
2
2
2
2
= =
h
h
Big bh
0.0041
tan 60
0.0000097
=
Small
0.005
0.0000381 in2

15. Conexiones API
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15
Solución al Ejercicio (Conexión-1)
La rosca perfecta total es de 1.6217 pulgada de longitud.
En 1.6217 pulgadas, el diámetro se reduce en 1.6217 x 0.75 /
12 ó de 12 a 11.89. El promedio es 11.95 pulgadas
Cada vuelta se desenrolla (Pi)xD ó 3.14 x11.95 = 37.54 pulg.
1.6217 pulg. tiene 8 vueltas / pulgada ó sean 12.97 vueltas
que es igual a 12.97 x 37.54 = 487 pulgadas en total
El hueco es un trapezoidal con un área
de 0.0000381 pulg2 y 487 pulg de longitud

16. Limitaciones de la Rosca Redonda API
·Tiene una trayectoria de fuga.
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16
·No es adecuado para gas. Con el tiempo siempre se
presentarán fugas.
·Fugas en el Plano E1
·Tiene una cantidad muy corta de rosca enganchada.
·Propenso a desconectarse en grandes diámetros y
en hoyos desviados
·Tiene un perfil de rosca de 30 grados.
·Propenso a desconectarse con carga axial
·Tiene un perfil delicado de rosca.
·Propenso a enredarse y a sufrir daño
·Funciona en compresión y en tensión.

17. Rosca Redonda API Corta y Larga
Conexiones API
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17
La Rosca Redonda API de Tubería de
Revestimiento es nominalmente
idéntica a la rosca de tubería de
conducción
El perfil de la rosca tiene hilos y
raíces redondeadas con un ángulo de
30° con la vertical al eje de la tubería.
Tiene 8 cuerdas o hilos por pulgada y
un ahusamiento de 0.75” por pie en la
conexión corta, STC.
En la conexión larga, LTC el avance
de la rosca se ha aumentado de 8 a 10
cuerdas o hilos por pulgada para dar
mayor resistencia de adherencia.

18. Conexiones API
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18
Detalles de la Rosca Redonda
Acople API de rosca redonda: ocho hilos o cuerdas redondas por
pulgada, con perfil en forma de V con un ángulo de 60 grados
entre las caras. El ahusamiento de la rosca es de ¾” por pié de
diámetro, para todos los tamaños de tubería. La cresta y las
raíces de la rosca están truncados con un radio, proporcionando
un claro creciente de aproximadamente 0.003 pulgadas.

19. Conexiones API
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19
Falla de la Rosca API
· La rosca puede explotar, colapsar o fallar en
tensión/compresión.
· Las resistencias al estallido, colapso y fugas
están cubiertas en la norma API 5C3.
· Bajo tensión, la rosca redonda falla porque la
tubería se parte, el cuerpo de la rosca falla, la
rosca se desconecta o el acople falla. Es
necesario hacer todos los cálculos para encontrar
cuál es el caso limitante.

20. Conexiones API
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20
Resistencia a la Cedencia
en el Cuerpo de la Tubería

21. Conexiones API
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21
Falla de la Rosca Redonda de 8

22. Falla del Acople de Rosca Redonda API
Conexiones API
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22

23. Ejercicio: TR de 7” OD, 32 lbs/pie , Conexión STC
Para una tubería de revestimiento de 7 pulg, 32lb/pie,
grado L-80, conexión API Redonda STC,
¿cuál es la fuerza de las uniones y de las conexiones y
cuál es el mecanismo de falla? (L4= 3.125, M=0.704)
Conexiones API
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23

24. Conexiones API
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24
Solución al Ejercicio
Falla en el acople 852 kilo libras
Resistencia en la Tubería 745 Kilo libras
Resistencia a la Fractura
en el Acople 701 Kilo libras
Adherencia de las Uniones 601 Kilo libras
Las roscas redondas son menos eficientes que el cuerpo
del tubo. La rosca LTC (10 Redonda) es mejor pero no
iguala la resistencia del tubo al momento de fallar.

25. Conexión “Buttress” API
Posición básica de apretada a mano
Plano de punto
de fuga
Base del triángulo de sello
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25
La Tubería de Revestimiento de Rosca
Butress API (BTC) está enroscada
externamente en ambos extremos de la
tubería plana. Los tramos se unen entre sí con
un acople independiente con roscas internas.
El perfil de la rosca tiene crestas planas y
raíces paralelas al cono ahusado con ángulos
de 3° y de 10° con la vertical al eje de la
tubería, con 5 hilos o cuerdas por pulgada.
Hay un ahusamiento de 0.75” por pie en los
tamaños < 13 3/8”, y un ahusamiento de
0.9996” por pie en los tamaños > 16”.
Apretado básico de Potencia Apretado básico a mano
Distanciado de Apretada a Mano
A1 = 0.200” Todos los tamaños
A2 = 0.300” Todos los tamaños

26. Conexiones API
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26
Rosca “Buttress” API
La rosca Buttress tiene forma cuadrada, con cinco hilos por
pulgada y con un ahusamiento de la rosca de ¾ pulgadas
por pie en tubería de revestimiento hasta de 7 5/8” de 1”
por pie en tubería de revestimiento de 16 pulgadas o
mayor. Las tramos de tubería individuales tienen roscas
en ambos extremos y están unidas mediante acoples tipo
“Buttress” trapezoidal.
La rosca trapezoidal tiene la capacidad de transmitir cargas
axiales mayores que la rosca redonda API 8.

27. Conexiones API
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27
Detalles de la Rosca “Buttress”
QUÉ VENTAJAS Y DESVENTAJAS TIENE LA ROSCA
“BUTTRESS” ?

28. Conexiones API
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28
Detalles de la Rosca “Buttress”

29. Dimensiones de la Rosca “Buttress”
Buttress Dimensions (API 5b table 9 pp 11)
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29
SIZE
MAJOR
DIA TPI
PERFECT
THREADS
END OF
PIPE TO
VANISH
PLANE
PITCH
DIAMETER
END OF PIPE
TO COUPLING
CENTER
POWERTIGHT
LENGTH PIN
TO TRIANGLE
BASE
HAND
TIGHT
STANDOFF
TURNS
MIN
LENGTH
FULL
THREADS
D4 L7 L4 E7 J M A Lc
5 5.016 5 1.7785 3.7625 4.954 0.4913 4 1/16 1 1.3785
7 7.016 5 2.216 4.2 6.954 0.4788 4 1/2 1 1.816
9.625 9.641 5 2.5285 4.5125 9.579 0.5163 4 13/16 1 2.1285
13.375 13.391 5 2.5285 4.5125 13.329 0.5038 4 13/16 1 2.1285

30. Conexiones API
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30
Fugas en los Acoples
· Cuando un acople se aprieta, hay presión en el
piñón y en la caja como resultado del ajuste.
· Cuando se aplica presión dentro de la la tubería,
hay una fuerza adicional que se aplica a la
conexión.
· Cuando la presión total en la tubería es mayor a
la suma de las dos presiones de la conexión, se
produce un fuga en la conexión.
· Esto es inherente al diseño de cualquier conexión
roscada que utiliza fuerzas radiales de cojinete.

31. Resistencia a las Fugas en el Plano “E”
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31

32. Respuesta:
La resistencia a las fugas es de 4,932 psi
El estallido nominal es de 5,380 (cuerpo del tubo)
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32
Ejercicio
¿Cuál es la resistencia a las fugas en el plano E7 para
una rosca “BTC” de un revestimiento de 13.375”, 72#,
L-80? ¿Cuál es la resistencia al estallido en el tabulado?
Hay que notar que la resistencia nada tiene que ver con
peso o grado del acero; sólo con las dimensiones de la
conexión. Todos los pesos y grados tienen fugas iguales.

33. Resistencia a las Fugas en Tubería de
Revestimiento con conexión BTC
30,000,000*0.625*2.5*0.2(14.375 13.329 )
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ET N p W E
P psi
33
E W
P
4,932
2 *13.329*14.375
2
( )
2
2 2
2
7
2
7
2
=
-
=
-
=

34. Resistencia a las Fugas en Conexiones API
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34
Nota: TABLA 1 de la Spec API - 5C2

35. Ventajas y Desventajas de la Rosca “BUTTRESS”
·Presenta Trayectoria de fuga.
·Menor resistencia al estallido debido a fugas del plano E7
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35
·Mayor que la API Redonda.
·Tiene un hombro de Carga Cuadrada y Grande.
·Generalmente es mayor que el cuerpo del tubo.
·Las roscas perfectas están en la nariz del piñón.
·Fuerte en cargas axiales y de flexión
·Tiene una cantidad relativamente pequeña de hilos.
·Propensa a “montarse” o “atascarse” al ser enroscada
en diámetros grandes
·No funciona bien en compresión.

36. Conexión de rosca API tipo “Extreme Line”, XL
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36

37. Ventajas y Desventajas de la Conexión XL
·No presenta trayectoria de fuga.
·Siempre que la fuerza de fricción del enrosque sea
mayor que la presión interna, no se producirán fugas.
·Cuenta con Hombro de Carga Cuadrada y Grande.
·La rosca lleva carga axial y no de presión.
·El sello se encuentra en la punta del piñón.
·Propenso a dañarse
·No pierde fuerza de sellado en carga axial ni de flexión.
·La rosca tiene tolerancias en los flancos del hilo.
·No está propensa a “montarse” o “atascarse” al enroscar.
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38. Conexiones Especiales del Fabricante
Conexión Vallourec NEW VAM para tubería de Revestimiento
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La Conexión NEW VAM de Tubería
de Revestimiento tiene rosca
externa en ambos extremos de la
tubería plana. Los tramos
independientes se unen mediante
un acople de rosca interna con un
hombro de torsión interna y un
sello de metal a metal.
Las roscas NEW VAM son
compatibles con las conexiones
anteriores VAM, VAM ATAC, VAM
AG y VAM AF.

39. Conclusiones acerca de las Conexiones
· No existe un conector perfecto.
· Con el tiempo, todas las conexiones que tienen
interferencia en la rosca producen fugas.
· La resistencia a las fugas es función únicamente
de a la geometría de la rosca.
· Las roscas con sello secundario ofrecen la única
conexión verdaderamente sellada a fugas de gas.
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39