Este documento describe el bombeo mecánico, un sistema de levantamiento artificial ampliamente utilizado para extraer petróleo. Consta de equipos de superficie como unidades de bombeo y motores, y equipos de subsuelo como sartas de varillas, tubería de producción y válvulas. Funciona mediante el movimiento reciprocante de una bomba de pistón que succiona el petróleo hacia la superficie. Tiene ventajas como bajo costo y flexibilidad, pero también desventajas como baja eficiencia a grandes profund

1. Bombeo Mecánico
República Bolivariana de Venezuela
Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”
Extensión Maracaibo
Producción de Hidrocarburos
Valeria González
C.I: 27.332.962

2. Índice
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1. Levantamiento artificial.
2. Bombeo mecánico.
2.1. Principio de funcionamiento.
2.2. Equipos de superficie.
- Unidades de bombeo.
- Tipos de motores.
2.3. Equipos de subsuelo.
2.4. Ventajas.
2.5. Desventajas.
2.6. Ejemplo práctico.
Referencias

3. Levantamiento artificial
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Sistema de Levantamiento
Artificial
Sistemas que aligeran
la carga de fluido
Sistemas con bomba
Bombas
Rotodinámicas
Bombas de
dezplazamiento
positivo
Plunger
Lift
Gas Lift
Chamber
Lift
Bombeo
Electrosumergible
Bombeo de
Cavidades
Progresivas
Bombeo
Hidráulico
Bombeo
Mecánico
Cuando el yacimiento no posee la suficiente
fuerza para llevar desde el subsuelo a la superficie
el fluido (líquido, gas o ambos), debido a la perdida
de presión que puede tener durante el tiempo de
producción, o cuando la energía que posee el pozo
no es capaz de mantener la producción constante,
es necesario intervenir en este con el fin de
mejorar las condiciones de producción. Con los
métodos de levantamiento artificial se busca
proporcionar la energía suficiente para que el pozo
logre llevar el fluido a la superficie y también
mejorar la productividad del mismo, siendo estos
el primer recurso que se tiene en cuenta para
mejorar los niveles de produccióndel pozo.

4. Bombeo Mecánico
El bombeo mecánico, es el sistema de
levantamiento artificial más utilizado a nivel
mundial gracias a su fácil operación y
optimización. El método de operación de
este sistema es la succión y transferencia
continua de petróleo desde la formación
productora hasta superficie.
El bombeo mecánico es utilizado para la
extracción de crudo con diferentes
gravedades API, desde crudos extra pesados
hasta crudos livianos.
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5. Principio de
Funcionamiento
La unidad de bombeo que se utiliza en este
proceso, es la encargada de impartir un
movimiento ascendente y descendente en las
sartas de varillas haciendo mover el pistón
que se encuentra en la bomba de subsuelo. El
ciclo de bombeo comienza durante la carrera
ascendente de la sarta de varillas, el fluido
pasa a través de la válvula fija (abierta) a la
cámara de compresión entre las dos válvulas.
A medida que el pistón comienza a bajar, la
válvula fija se cierra y el fluido entre las
válvulas se comprime.
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6. Principio de
Funcionamiento
Cuando la presión del fluido comprimido es
mayor que la presión del fluido que se
encuentra encima de la válvula viajera, la
válvula viajera se abre y el fluido comprimido
fluye a través de ella a medida que el pistón
desciende o cae a través del fluido. Cuando el
pistón comienza a subir nuevamente, la
válvula viajera se cierra y el fluido es
levantado hacia superficie.
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7. Equipos de Superficie
Generalmente, el equipo de superficie
consta de:
▪ Motor.
▪ Caja de engrane (transmisión).
▪ Vástago (varilla) pulido.
▪ Manivela.
▪ Pesas o contrapeso.
▪ Prensa estopa.
▪ Unidad de bombeo (balancín).
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Motor
Este equipo suministra la energía necesaria al balancín o a la unidad vertical para que pueda
efectuar el movimiento reciprocante sobre la bomba. Usualmente se encuentra este equipo sobre
la base de la unidad.
Caja de Engranaje .
Se utiliza para convertir energía del momento de rotación, sometidas a altas velocidades del
motor primario, a energía de momento de rotación alto de baja velocidad. La maquina motriz se
conecta al reductor de velocidad (caja de engranaje) mediante una correa. Este puede ser simple,
doble o triple. El reductor doble es el más usado.
Barra Pulida
Tubería fabricada de material resistente, generalmente se encuentran de diámetros de 1 1/4 y 1
½ pulgadas y longitud de 15 y 22 pies. Se encarga de soportar el peso de la sarta de varillas, de la
bomba y del fluido dentro de la tubería.

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Manivela
Es la responsable de trasmitir el movimiento de la caja de engranaje o transmisión a la biela del
balancín, que esta unida a ellos por pines sujetos al eje de baja velocidad de la caja de engranajes.
Cada una de ellos tiene un número igual de orificios, los cuales representan una determinada
carrera del balancín, en ellos se colocan los pines de sujeción de las bielas. El cambio de pines de un
hueco a otro se llama cambio de tiro.
Contrapeso .
Se utiliza para balancear las fuerzas desiguales que se originan sobre el motor durante a las
carreras ascendente y descendente del balancín a fin de reducir la potencia máxima efectiva y el
momento de rotación. Estas pesas generalmente, se colocan en la manivela y en algunas unidades
sobre la viga principal, en el extremo opuesto a la cabeza del balancín.

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Prensa Estopa
Consiste en una cámara cilíndrica que contiene los elementos de empaque que se ajustan a la
barra pulida permitiendo sellar el espacio existente entre la barra pulida y la tubería de producción,
para evitar el derrame de crudo producido.
Balancín .
Su función principal es proporcionar el movimiento reciprocante apropiado, con el propósito de
accionar la sarta de varillas y estas, a la bomba de subsuelo. Mediante la acción de correas y
engranajes se logra reducir las velocidades de rotación. El movimiento rotatorio resultante se
trasforma en uno reciprocante, a través de la manivela, la biela y el propio balancín. Se puede decir
también que el balancín es una máquina integrada, cuyo objetivo es convertir el movimiento
angular del eje de un motor o reciproco vertical, a una velocidad apropiada con la finalidad de
accionar la sarta de varillas y la bomba de subsuelo.

11. Unidades de Bombeo
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Unidades de Bombeo
Convencional Neunática
La más
económica
Muy
eficiente
Diseño
simple
En la actualidad hay varios tipos de unidades
de bombeo, los componentes son básicamente
los mismos pero se difieren en el diseño del
equipo en superficie; las clases de bombeo
mecánico existentes son:
• Unidad convencional.
• Unidad neumático.
• Montaje frontal (MARK II).
MARK II
Menor
eficiencia
Diseño
complejo
La más
costosa
Muy
eficiente
Diseño
simple
Moderadamente
costosa

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Unidad Convencional
La unidad de bombeo convencional, ya sea con contrapesos
rotativos o con contrapesos en el extremo del balancín, ha sido
la más utilizada en la industria del petróleo, la rotación de los
contrapesos hacen que el equipo pivote en el eje de
rodamiento central. Los contrapesos que se ubican en la
manivela pueden moverse a través de ella con la finalidad de
generar mayor o menor efecto de contrapeso.
Unidad Neumática .
Este tipo de unidad de bombeo también es conocida como
unidad de bombeo balanceada por aire. Tiene grandes ventajas
de diseño y aplicación; logran ser muy eficientes para trabajos
con altos caudales y profundidades relativamente largas, y
tiene una capacidad de torque mayor a las unidades MARK II.

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Montaje frontal (MARK II)
Este tipo de unidad reduce la carga de torque que se
genera en las otras clases de bombeo, este sistema da
como resultado una carga uniforme tanto en el motor
como en el reductor. La unidad MARK II presenta las
siguientes ventajas:
• La bomba posee mayor tiempo de llenado debido a la
reducción de aceleración en el recorrido ascendente.
• Genera menos gastos operacionales debido a que no
hay daño de varillas y se reducen los problemas de
correas.
• Las unidades MARK II poseen un sistema de
contrabalanceo semiautomático.

14. Tipos de motores
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Motores
Eléctricos
Combustión
interna
Bajo costo
inicial
Menor costo de
mantenimiento
La función del motor es proporcionar la
energía que el sistema de bombeo necesita
para moverse. La potencia del motor depende
de la profundidad de la bomba, nivel de fluido,
la velocidad de bombeo, del balanceo de la
unidad y demás características propias del
pozo. Normalmente se utilizan dos tipos de
motores, unos eléctricos y otros de combustión
interna.
Control de
velocidad más
flexible

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Motor de combustión interna
Un motor de combustión interna, obtiene energía mecánica directamente de la energía química
de un combustible que arde dentro de una cámara de combustión. Su nombre se debe a que dicha
combustión se produce dentro de la máquina en sí, a diferencia de, por ejemplo; la máquina de
vapor.
Motor eléctrico .
Un motor eléctrico transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de campos
electromagnéticos variables. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar
energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores.

16. Equipos de Subsuelo
El equipo de subsuelo es el que constituye la
parte fundamental de todo el sistema de
bombeo. Este consta de:
▪ Sarta de Varillas.
▪ Tubería de producción.
▪ Válvula viajera.
▪ Válvula fija.
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Sarta de Varillas
Este conjunto de varillas tiene como finalidad principal acoplar los mecanismos de superficie con
los de subsuelo generando el movimiento reciprocante. Su función es transmitir la fuerza motriz,
soporta las cargas del sistema y acciona la bomba de subsuelo; para no presentar problemas de
fatiga o tensión en las varillas se recomienda que no se excedan con esfuerzos superiores a 30.000
psi.
Tubería de Producción .
Es la conexión de tubería que se emplea dentro del pozo con el fin de llevar los hidrocarburos
desde la formación hasta superficie. Esta tubería puede llegar a tener diámetros en pulgadas de
31/2, 27/8 y 23/8.

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Válvula Viajera
La válvula viajera es la encargada de arrastrar hasta superficie el fluido atrapado dentro de la
bomba, cuando la sarta de varillas genera el movimiento ascendente esta válvula se abre y genera
la opción de que el fluido llegue a superficie.
Válvula Fija .
Es la encargada de permitir el paso del fluido proveniente de formación a la bomba, cuando la
sarta de varillas realiza el movimiento descendente esta válvula se abre permitiendo el flujo de
fluido a la bomba.

19. Ventajas del Bombeo
Mecánico
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• Bajo costo de mantenimiento.
• Fácil diseño.
• Es flexible, permite ajustar la producción a
través de la longitud de la carrera y la
velocidad de bombeo.
• Pueden emplearse materiales para
disminuir los problemas de corrosión.
• Levanta aceites viscosos y de altas
temperaturas.
• Adaptable a agujeros reducidos.
• Permite la optimización y el control.

20. Desventajas del Bombeo
Mecánico
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• Su eficiencia baja cuando se tienen altas
relaciones gas-aceite.
• Deficiente manejo de sólidos.
• Presenta desgaste en las varillas y en la
tubería de producción en pozos desviados.
• Su eficiencia decrece con la profundidad.
• En operaciones costa afuera resulta pesado
y estorboso.

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Ejemplo Práctico
Un pozo es equipado con un émbolo de 1 1/2. La velocidad de bombeo es spm 20 y la carrera efectiva
del émbolo es 55. La producción en la superficie es de 210 B/N de líquido con gravedad específica de
8,5. Calcular el desplazamiento total de la bomba e la efectividad volumétrica en la bomba.
Solución:
𝑃𝐷 = Desplazamiento en la bomba, B/N.
𝑃𝐷 = 𝐾𝑆 𝑃 𝑁
Donde se tiene que 𝐾 = 0,262 (valor extraído de tabla)
𝑃𝐷 = 0,262 55 20
𝑃𝐷 = 288 𝐵/𝐷 en la bomba
𝐸 𝑣 = Efectividad volumétrica en la bomba
𝐸 𝑣 =
𝑄
𝑃𝐷
100 =
210
288
100
𝐸 𝑣 = 72,9%
Tabla 1.
Plunger
diam
in.
Area of
plunger
sq in. (𝐴 𝑝)
Constant
(K)
‘‘1 ½ 1,767 0,262

22. Referencias
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 https://repository.uamerica.edu.co/bitstream/20.500.11839/632/1/5112807-2016-2-IP.pdf
 https://www.portaldelpetroleo.com/2009/06/bombeo-mecanico-diseno.html
 https://epmex.org/news/2020/05/06/que-es-el-bombeo-mecanico/
 https://es.slideshare.net/mobile/luiscabrera156/bombeo-mecanico-79865960
 https://es.slideshare.net/23466960/bombeo-mecnico-luis-q
 https://www.slideshare.net/arturoserrudomontiel/capitulo2bombeomecanico
 https://es.scribd.com/document/337969044/EJERCICIOS-BOMBEO-MECANICO