Cálculo de Tonelaje de Casing: Toneladas, Metros y Juntas en un Pedido de Casing API 5CT

Tonelaje de casing = kg/m de la Tabla C.18 de API 5CT × metros totales ÷ 1.000. Así, 1.000 m (3.281 ft) de casing de 9⅝″ 47 lb/ft son 69,94 t con la masa nominal roscada y acoplada, o 68,75 t con la masa de extremo liso. Ninguna de las dos es la masa que API 5CT realmente verifica. La Ecuación (8) de la Sección 7.5 construye la masa calculada de cada tramo a partir de masa de extremo liso × longitud más un término de acabado de extremo, y la nota b de la Tabla C.18 dice que la masa nominal se "muestra solo a título informativo". Juntas = metros ÷ longitud de junta, así que las juntas por tonelada son una banda fijada por su rango de longitud, no un número único. Sobre qué masa se le factura, y qué "tonelada", son términos que usted escribe en la OC.

Soy Hazel Wang, de ventas técnicas en ZC Steel Pipe. Suministramos casing API 5CT de 4½″ a 20″, sin costura y soldado por resistencia eléctrica, a operadoras y contratistas en África, Oriente Medio, Sudamérica y el Sudeste Asiático, y una licitación de casing redactada en metros o en juntas igual tiene que cotizarse, embalarse y enviarse en toneladas. Esta página es la aritmética que hago para pasar de una a otra, con la cláusula detrás de cada paso.

¿Cómo se calcula el tonelaje de casing a partir de metros o juntas?

Multiplique los metros por los kg/m de la Tabla C.18 de API 5CT para obtener kilogramos, divida entre 1.000 para toneladas métricas, y divida los metros entre la longitud de junta para obtener juntas; para 9⅝″ 47 lb/ft (244,48 mm de OD) eso da 69,94 t o 68,75 t por 1.000 m, según la columna de la Tabla C.18 que use.

Tres pasos, en orden:

1. Metros × kg/m = kilogramos. Tome los kg/m de la Tabla C.18 para su OD y lb/ft exactos. La fórmula de OD y pared, 0,02466 × t × (OD − t), sí reproduce la columna de extremo liso (para 9⅝″ 47 lb/ft: 0,02466 × 11,99 × (244,48 − 11,99) = 68,74 kg/m frente a los 68,75 tabulados). No puede darle la columna nominal roscada y acoplada, porque esa no es una cifra de tubo desnudo.
2. Kilogramos ÷ 1.000 = toneladas métricas. Invierta el cálculo cuando la licitación está en toneladas: toneladas × 1.000 ÷ kg/m = metros.
3. Metros ÷ longitud de junta = juntas. Aquí es donde la gente espera un número y recibe un rango, porque no hay dos juntas de la misma longitud. Explico la banda en la sección de juntas más abajo.

Ejemplo resuelto: 1.000 m de casing de 9⅝″ 47 lb/ft

La diferencia es de 1,19 t por 1.000 m, cerca del 1,7 % de la cifra de extremo liso. Ninguna de las filas es "la masa facturada". La fila de extremo liso es tubo desnudo. La fila nominal se imprime solo a título informativo, y la Tabla C.18 no dice cómo se construyó. Cuando conoce la conexión, la mejor cifra es la propia Ecuación (8): masa de extremo liso × longitud más la masa de acabado de extremo em de esa conexión, que desarrollo más abajo. Cómo se liquida la factura es otra cuestión, y vuelvo a ella en la sección de la OC.

Compruebe en qué "tonelada" está su cotización (la sección de unidades cubre las tres). Y la carga en el gancho o el peso flotado de la sarta en lodo es un número de diseño de pozo, no tonelaje de compra. Para tubería de línea o tubería de proceso la ruta ASME es diferente, y la fórmula y tabla de peso de tubería ASME B36.10M la cubre.

Casing del pedido K55 BTC para Oriente Medio en la nave de la acería. API 5CT exige que cada tramo se mida (Sección 7.6) y se pese (Sección 9.13.7) individualmente.

Si todavía está eligiendo el casing en sí, nuestra gama de casing y tubing API 5CT lista grados, conexiones y cobertura de tamaños.

Toneladas por 1.000 m y metros por tonelada para tamaños de casing habituales

Para casing de 9⅝″ 47 lb/ft, una tonelada métrica son 14,3 m con la masa nominal roscada y acoplada y 14,5 m con la masa de extremo liso de la Tabla C.18 de API 5CT; la masa API exacta, Ecuación (8) de la Sección 7.5, es masa de extremo liso × longitud más un término fijo de acabado de extremo por junta.

Casing API 5CT (11.ª ed., Tabla C.18): toneladas por 1.000 m y metros por tonelada con la masa nominal roscada y acoplada (solo informativa, nota b) y la masa de extremo liso (wpe, término base de la Ec. 8 de la Sección 7.5). Ninguna es la masa calculada de la Ec. 8; el número de juntas depende del rango de longitud.

Las toneladas por 1.000 m son los kg/m leídos en otra unidad, así que puede leer el tonelaje de cualquier metraje directamente. En todas las filas la cifra de extremo liso es menor que la nominal, y eso se cumple en las 99 filas de casing de la Tabla C.18. Si presupuesta casing roscado y acoplado (RyA) solo con la masa de extremo liso, deja fuera los coples y subestima las toneladas para un metraje dado.

Fíjese también en que la diferencia no es un porcentaje fijo: es 1,19 kg/m en 9⅝″ 47 pero 0,90 kg/m en 9⅝″ 53,5. Es la primera señal de que los coples no suman un porcentaje limpio, lo que importa más adelante.

Para un tamaño que no está en esta tabla, consulte los kg/m de la Tabla C.18 por tamaño, y para cifras en lb/ft o toneladas cortas use el conversor de lb/ft, kg/m y toneladas. Todos los tamaños y pesos de casing están en la tabla completa de pesos y dimensiones de casing API 5CT. Las dos sartas más pedidas tienen además sus propias páginas: pesos y conexiones del casing de 9⅝″ y pesos y holgura de cople del casing de 7″.

¿Qué peso usa API 5CT: la masa calculada o las lb/ft nominales?

Las lb/ft de una designación de casing API 5CT son la masa nominal roscada y acoplada, no la masa de extremo liso, y la Ecuación (8) de la Sección 7.5 de API 5CT calcula la masa de cada tramo a partir de la masa de extremo liso más el término de acabado de extremo, no a partir de la nominal.

Es fácil confundir el peso nominal con el peso de extremo liso. Son columnas distintas. En lenguaje llano:

• El 47 de "9⅝″ 47 lb/ft" es una etiqueta para pedir. La nota a de la Tabla C.18 dice que las etiquetas son "para información y ayuda en la realización de pedidos".
• La acería verifica cada tramo frente a una masa calculada construida con la Ecuación (8), tramo a tramo.
• La masa de extremo liso, la base de esa ecuación, es menor que la nominal: 68,75 kg/m frente a 69,94 kg/m en 9⅝″ 47.

La referencia de la especificación API 5CT contiene las tablas de grados y dimensiones que respaldan estas cláusulas. Algo que API 5CT no decide es sobre cuál de estas masas se liquida su factura. Eso es un término de la orden de compra, y la sección de la OC más abajo le da la redacción.

¿Cuántas juntas hay en mi tonelaje, y por qué la respuesta es un rango?

Las juntas por tonelada son una banda, no un número, porque la Sección 7.6 de API 5CT mide cada junta individualmente "en metros y centésimas de metro" y su longitud flota en cualquier punto dentro del rango pedido, así que el mismo tonelaje da más juntas en el extremo corto del rango y menos en el extremo largo.

Para casing, la Tabla C.22 fija los rangos como longitud total del rango, inclusive: el Rango 2 es 7,62–10,36 m (25,0–34,0 ft) y el Rango 3 es 10,36–14,63 m (34,0–48,0 ft). Hágalo en tres pasos para 100 t de 9⅝″ 47 lb/ft:

1. De toneladas a metros, en ambas bases. 100 t × 1.000 ÷ 69,94 kg/m = 1.429,8 m (4.691 ft) en base nominal. Con la masa de extremo liso, 100 t × 1.000 ÷ 68,75 kg/m = 1.454,5 m (4.772 ft).
2. De metros a juntas, en cada borde del rango.

3. Decida qué está comprando realmente. El conteo real siempre queda dentro de estos bordes, pero la dispersión es amplia: en Rango 3 las mismas 100 t pueden ser unas 98 juntas o unas 138. Un programa de perforación necesita una profundidad más un margen de ratonera, no un peso, así que fije las juntas o los metros en la OC, añada pup joints para el ajuste de espaciado y deje que las toneladas floten bajo un tope (las dos secciones siguientes).

Los bordes son extremos teóricos, pero muestran por qué una cifra única de "juntas por tonelada" es siempre la suposición de alguien sobre la longitud media. La Tabla C.22 también da una variación admisible, máx. de 1,83 m (6,0 ft) para casing Rango 3 y 1,52 m (5,0 ft) para Rango 2. Sin embargo, la nota a limita esa regla: "se aplica al envío en vagón ferroviario hasta el punto de uso y no se aplica a ítems del pedido de menos de 18.144 kg de tubería." Para un pedido de exportación enviado en contenedor o carga fraccionada, no cuente con esa regla para estrechar su banda: escriba en la OC la dispersión de longitudes que necesita. La Tabla C.22 tampoco fija una "longitud media mínima" para un rango de casing en la 11.ª edición; si la necesita, especifíquela.

Para saber qué significa cada rango y cómo la elección de longitud cambia el número de conexiones, consulte la guía de rangos de longitud de casing R1, R2 y R3.

Licitación en metros, factura en toneladas: ¿qué escribir en la OC para que coincidan?

API 5CT no fija una base de facturación: la Sección 9.13.7 exige que cada tramo de casing se "pese por separado" para verificar la tolerancia de masa, y si la factura se liquida por peso en báscula o por la masa calculada de la Ecuación (8) de la Sección 7.5 es un término que la OC debe indicar.

La Sección 9.13.7 también le dice qué contiene un peso en báscula: "El tubo roscado y acoplado puede pesarse con los coples enroscados o sin coples, siempre que se haga la debida compensación por la masa de los coples." Lo mismo aplica a los protectores de rosca: el tubo "deberá pesarse con o sin protectores de rosca si se hace la debida compensación por la masa de los protectores de rosca." Así que un peso en báscula también es una cifra corregida, y usted quiere saber por qué se corrigió.

La OC de toneladas a secas. Esta es la trampa. Una línea de OC que dice "casing 9⅝″ 47 lb/ft K55 BTC R3, 70 MT" no da base de masa, ni definición de tonelada, ni conteo de longitudes, ni tope. La acería puede enviar conforme a norma cualquier conteo que cumpla sus propias verificaciones de masa, en la base que usen sus propias condiciones de venta, y usted descubre cuál era esa base cuando llega la factura. Qué escribir en su lugar:

Ítem: casing API 5CT 11.ª ed., [OD] in [lb/ft] lb/ft, grado [grado], PSL [1/2/3]
Conexión: [STC / LTC / BTC / premium], Rango [2/3]
Cantidad: [n] juntas O [m] metros (aprox. [t] toneladas métricas, solo como referencia)
Base de facturación: [masa calculada según API 5CT 7.5 Ec. (8) | peso en báscula según API 5CT 9.13.7]
Unidad: tonelada métrica (1.000 kg)
Cantidad entregada: +[x] % / -[y] % del ítem del pedido
Protectores de rosca: [incluidos en | excluidos de] la masa facturada
Pup joints: línea separada, por longitud y cantidad
Tally: longitud junta por junta, y masa si se pesa en báscula, con la lista de empaque

Una línea más por resolver: qué longitud cuenta. La longitud del tally es la longitud medida de cada junta incluido su acabado de extremo (Sección 7.6). La longitud que termina en el pozo es la longitud enroscada, que es menor porque el cople y el pin se solapan tras el enroscado. Si su licitación se redactó como "metros en el pozo", dígaselo al proveedor, para que los metros cotizados y los metros enviados midan lo mismo.

Ese bloque es la parte de cantidad de una especificación de compra completa. Grado, ensayos, inspección y documentación se cubren en la especificación de compra de casing OCTG y lista de verificación de RFQ. El pedido K55 de arriba es un buen recordatorio de por qué importa la línea de cantidad: se registró en piezas, y las piezas son el número que cuenta un equipo de perforación.

Si quiere que hagamos esto para su licitación, envíenos la línea de la licitación: OD, lb/ft, grado, conexión, rango y cantidad. Le devolveremos juntas, metros y toneladas en ambas bases de masa, con la base de facturación y la unidad de tonelada escritas en la cotización.

¿Cuánto puede quedar el tonelaje entregado por encima o por debajo del pedido según API 5CT?

La Tabla 18 de API 5CT (Sección 7.11.3) limita cuánto puede quedar un ítem del pedido por debajo de su masa calculada, menos 1,75 % a partir de 18.144 kg (40.000 lb) y menos 3,5 % por debajo de eso, pero no fija límite superior para un ítem del pedido, así que su orden de compra debe poner tope al sobrepeso.

API 5CT 11.ª ed., Tabla 18, tolerancias estándar de masa sobre la masa calculada (Sección 7.11.3).

Solo la fila de tramos individuales tiene límite positivo. La condición del +10 % se cita de la Sección 7.11.3: "Cuando el espesor de pared mínimo especificado sea igual o mayor al 90 % del espesor de pared especificado, la tolerancia positiva de masa del tramo individual aumentará a +10 %." Si ajusta la pared mínima en su OC, también amplía el lado pesado de cada tramo.

Las filas de vagón probablemente no se le apliquen. La Sección 3.1.4 define un vagón (carload) como la "cantidad de producto cargada en un vagón ferroviario para su envío desde las instalaciones de fabricación del producto". API 5CT no da una definición equivalente de "ítem del pedido", pero un pedido de exportación enviado en contenedor o carga fraccionada no es un vagón ferroviario, así que la fila de ítem del pedido es la que se le aplica.

Ejemplo resuelto. Tome 100 tramos de casing de acero al carbono de 9⅝″ 47 lb/ft con coples buttress regulares, cada uno de 12,00 m (39,4 ft): una longitud supuesta dentro del Rango 3, elegida por ser un número redondo. Ecuación (8) por tramo: 68,75 kg/m × 12,00 m + 11,39 kg = 836,39 kg (× km 1,000). Cada tramo puede pesar entre 807,12 kg (−3,5 %) y 890,76 kg (+6,5 %). El ítem del pedido es de 83.639 kg, muy por encima de 18.144 kg, así que no puede bajar de 82.175 kg (−1,75 %), un margen de 1.464 kg. Por encima de 83.639 kg, la Tabla 18 no imprime límite.

Qué entra en el tonelaje y qué no: coples, protectores, pups, jointers y 13Cr

Los coples están dentro de la masa calculada de API 5CT como el término de acabado de extremo em de la Ecuación (8) de la Sección 7.5, los protectores de rosca no, y los pup joints y jointers son líneas separadas; cada fila de abajo empieza con un sí o un no y su cláusula.

Dos filas cambian la propia aritmética. Los coples suman una masa fija por tramo, no por metro: en 9⅝″ 47 lb/ft, un tramo de 12,00 m pesa 837,03 kg con extremos de rosca redonda larga (en un grado con fluencia mínima inferior a 758 MPa, como K55 o L80), 836,39 kg con buttress regular y 825,25 kg con buttress de holgura especial, frente a 839,28 kg si multiplica los 69,94 kg/m nominales por 12,00 m y 825,00 kg solo con la masa de extremo liso.

Así que qué cifra por metro es el mejor atajo depende de la conexión. Revisé todas las filas de casing de la Tabla C.18 que tienen valor em para la conexión, con longitudes de Rango 3: con extremos de rosca redonda larga o buttress regular a unos 12 m, nominal × longitud queda más cerca de la masa de la Ecuación (8) que extremo liso × longitud en la mayoría de las filas, normalmente un poco por encima. Con extremos buttress de holgura especial ocurre lo contrario en todas las filas, los extremos de rosca redonda corta se reparten en ambos sentidos, y hay excepciones incluso para buttress, como 13⅜″ 68 lb/ft (12,00 m: 1.196,49 kg por la Ec. (8), 1.214,28 kg en nominal, 1.181,52 kg en extremo liso). La regla segura: en cuanto conozca el em de la conexión, calcule la Ecuación (8) y deje de usar atajos por metro.

La nota d de la Tabla C.18 llama a em un aumento o pérdida; en 9⅝″ 53,5 lb/ft el valor de buttress de holgura especial es −1,22 kg, así que un cople de holgura especial puede hacer que el tramo pese menos que masa de extremo liso × longitud.

La segunda es el cromo. El acero martensítico al cromo es menos denso, así que el mismo tramo buttress de 12,00 m en L80 13Cr pesa 836,39 × 0,989 = 827,19 kg. Presupueste el 13Cr en toneladas de acero al carbono y su presupuesto queda un 1,1 % alto, no bajo. Cuándo el 13Cr es el grado correcto en primer lugar se trata en la comparación L80 Tipo 1 vs 13Cr vs 9Cr.

Un extremo pin buttress en inspección con calibre. El cople que se enrosca en esta rosca es el término em de la Ecuación (8), y se lista por conexión, no por metro.

Los pups merecen su propia línea siempre. Cuando se piden junto con juntas completas del mismo tamaño y grado, los pups mezclados en el tonelaje de juntas completas ocultan cuántas juntas completas recibió. Los tamaños y detalles de pedido están en la guía de pup joints API 5CT. Los coples de repuesto comprados sueltos también son un ítem de suministro aparte: consulte coples API 5CT.

¿La 'ton' de una cotización de casing es una tonelada corta, una tonelada métrica o una tonelada larga?

No suponga nada: una cotización de casing en "tons" puede significar toneladas cortas, toneladas métricas o toneladas largas, que difieren en un 10–12 % aproximadamente (tonelada corta frente a métrica, y tonelada corta frente a larga), así que pregunte y escriba "tonelada métrica" (o la unidad que desee) en la OC.

Son definiciones de unidades, no datos de especificación. La columna de ejemplo usa la masa nominal de 69,94 kg/m de 9⅝″ 47 lb/ft (Tabla C.18). La diferencia entre la cifra en toneladas cortas y la métrica es la que duele; llamémosla la tonelada misteriosa. Los mismos 1.000 m de tubo son 77,10 toneladas cortas o 69,94 toneladas métricas, un número cerca de un 10 % mayor para exactamente el mismo acero, simplemente porque cada tonelada corta es más pequeña.

No convierta las lb/ft usted mismo. Los kg/m de API 5CT son valores SI designados en la Tabla C.18. No siempre son lb/ft × 1,488 hasta el último decimal, y una pequeña diferencia es la intención de la norma, no una errata. Lea los kg/m en la tabla o en nuestra búsqueda por tamaño de la Tabla C.18. El conversor de toneladas métricas a toneladas cortas se encarga de la parte de unidades.

¿Por qué el tonelaje facturado no coincide con mi cálculo? Seis causas y la verificación de la lista de empaque

La mayoría de los desajustes de tonelaje en un pedido de casing API 5CT vienen de una base de masa mezclada, una unidad de tonelada mezclada o un ítem del pedido sin tope, y cada uno puede diagnosticarse a partir de la lista de empaque antes de aprobar la factura.

La lista de empaque es el documento que nadie lee hasta que llega la factura. Léala primero. Esto es lo que le puede decir:

Cada falla deja una relación que puede detectar con una calculadora, así que puede encontrar la causa antes de que nadie discuta sobre básculas.

Cuándo no aplica este cálculo:

• Casing para pozos de agua, pilotaje o estructural. No son productos API 5CT, y las masas de la Tabla C.18 no los describen.
• Cargas de diseño de la sarta en el pozo. La carga en el gancho y el peso flotado pertenecen al modelo del ingeniero de perforación, no a la OC.
• Conexiones premium. La Tabla C.18 lista em solo para rosca redonda API y buttress; para una conexión premium, pida al propietario de la conexión la masa del cople o de la caja.
• Tamaños o pesos no API. Si el tamaño no está en la Tabla C.18, no hay masa calculada API con la que comparar; acuerde la fórmula por escrito.

Lista de verificación de la lista de empaque antes de aprobar la factura:

1. Tally junta por junta con las longitudes individuales en metros con dos decimales (Sección 7.6).
2. Metros totales del tally frente a los metros de la licitación, y frente a la longitud enroscada si la licitación estaba en metros en el pozo.
3. La base de masa de la factura coincide con la base de la OC.
4. Masas por tramo proporcionadas si la factura es por peso en báscula (Sección 9.13.7), con la compensación de coples y protectores indicada.
5. Pup joints y coples sueltos en sus propias líneas, no dentro del tonelaje de juntas completas.
6. Unidad de tonelada indicada en la factura, y que sea la de la OC.
7. Total dentro del tope positivo de la OC y no por debajo del límite negativo del ítem del pedido de la Tabla 18.

Pida una lista de empaque por contenedor o por grupo de atados, con números de junta que remitan al tally; así las longitudes de cada contenedor pueden verificarse frente a su parte del pedido en lugar de conciliar un gran total al final. Cuántas juntas de un tamaño dado caben en un contenedor de 40 ft, un flat rack o una bodega de carga fraccionada es otro cálculo, cubierto en nuestra guía de envío en contenedor, carga fraccionada y flat rack. Dónde se cuenta el tonelaje entregado, en la acería o en su puerto, lo decide su Incoterm. La guía de Incoterms 2020 para compradores de tubería de acero explica dónde pasan el riesgo y la cantidad.

Cuando esté listo para cotizar, envíenos los detalles del pedido: OD y lb/ft, grado y PSL, conexión, rango, cantidad en juntas o metros, y puerto de destino con Incoterm. Le responderemos con juntas, metros y toneladas en ambas bases de masa y la base de facturación escrita. Si está armando la especificación de compra completa, empiece con la lista de verificación de RFQ de casing.