DESCRIPCIN DEL CONTENIDO
Proyecto Gas Delta Caribe Oriental
- Documentos Tcnicos -DESCRIPCIN DEL CONTENIDODOCUMENTO
NMERO
PROYECTO:DESARROLLO DE LA INGENIERA BSICA Y DETALLE DEL PROYECTO
GASODUCTO DRAGN-CIGMA TRAMO TERRESTRE.G03DC-21110-B-E-11601
NV-DB-1888-F-PC-02EL06-001
GERENCIA:INGENIERA - GASODUCTO SUB-MARINO
DOCUMENTO:FILOSOFA DE OPERACINRev.:Fecha:
DISCIPLINA:ELECTRICIDAD - PROTECCIN CATDICAA28/098/08
N PROYECTO:g03dcPgina 3 de 41
Proyecto Gas Delta Caribe Oriental - Documentos Tcnicos
-DESCRIPCIN DEL CONTENIDODOCUMENTO NMERO
PROYECTO:DESARROLLO DE LA INGENIERA BSICA Y DETALLE DEL PROYECTO
GASODUCTO DRAGN-CIGMA TRAMO TERRESTRE. G03DC-21110-B-E-70801
NV-DB-1888-F-PC-02EL04-003
GERENCIA:INGENIERA - GASODUCTO SUB-MARINO
DOCUMENTO:FILOSOFA DE OPERACIN
DISCIPLINA:ELECTRICIDAD - PROTECCIN CATDICAFECHA
N PROYECTO:g03dc091208
REV.FECHABREVE DESCRIPCIN DEL CAMBIOTOTAL PAGELAB / REV.
PORAPROB. POR CONS.REV / APROB POR PDVSA
009/12/08EMISION FINAL41I.B/ R.G.H.CH.C.D/O.S.
B16/10/2008INCORPORACIN DE COMENTARIOS43I.B/ R.G.H.CH.C.D/
O.S.
A28/09/2008EMISIN ORIGINAL29I.B/ R.G.H.CH.C.D/
O.S.
ingeniera bsicaFILOSOFA DE OPERACIN
DESARROLLO DE LA INGENIERA BSICA Y DETALLE DEL PROYECTO
GASODUCTO DRAGN-CIGMA TRAMO TERRESTREPROYECTO N G03DC
CONTENIDO
pag.
51.OBJETIVO
52.ALCANCE
63.CDIGOS Y NORMAS
74.Descripcin del Sistema de Proteccin Catdica
84.1.Transformador / rectificador
114.2.Lecho de nodos
124.3.Cajas de Distribucin, Monitoreo e Interconexin
124.4.Sistema de Aislamiento en Bridas
145.Filosofa de operacin DEL SISTEMA DE PROTECCIN CATDICA
155.1.Criterios de Operacin
165.2.Procedimiento de Arranque
165.3.Pruebas de Pre-Arranque del Sistema de Proteccin
Catdica
175.4.Puesta en Marcha del Sistema de Proteccin Catdica
216.Monitoreo y Evaluacin del sistema DE PROTECCIN CATDICA
216.1.Monitoreo en lnea
246.2.Frecuencia de Inspeccin en Campo
246.3.Inspeccin del Sistema de Proteccin en Campo
256.3.1Inspeccin Visual de componentes del Sistema
256.3.2Tensin y corriente de CC
266.3.3Medicin de Potencial polarizado estructura-suelo
276.3.4Medicin de drenaje de corriente de los nodos MMO
276.3.5Prueba de Juntas Aislantes
286.3.6Registro de Datos de inspeccin
297.INCORPORACIN DE NUEVAS ESTRUCTURAS
337.1.Interconexin con Tuberas SINORGAS (Sistema Nororiental de
Gas)
347.2.Capacidad de Incremento del Sistema de Proteccin
Catdica
368.PROBLEMAS FRECUENTES Y RESOLUCIN
409.Seguridad
1. OBJETIVO
El presente documento tiene como objetivo establecer las bases
que orientaran la filosofa de operacin y metodologas de
mantenimiento, para poder garantizar la operatividad del Sistema de
Proteccin Catdica (SPC) por Corriente Impresa las 24 horas, los 365
das del ao, para la proteccin del Gasoducto Submarino DRAGN-CIGMA
Tramo Terrestre, fundamentados en:
-Descripcin y funcionamiento de los equipos que integran el
Sistema de Proteccin Catdica por Corriente Impresa.
-Protocolo de Arranque del Sistema de Proteccin Catdica.
-Procedimiento de evaluacin y monitoreo que asegure su
confiabilidad operacional.
-Visualizacin del Sistema de Proteccin Catdica Integral,
considerando posibles efectos de interferencia debido a
ampliaciones a futuro, por la presencia de nuevos Gasoductos o
otros sistemas.-Problemas frecuentes y Resolucin (troubleshooting).
2. ALCANCE
El presente documento es aplicable solamente a los elementos
funcionales del Sistema de Proteccin Catdica por Corriente Impresa
asociado al proyecto Gasoducto Submarino DRAGN-CIGMA Tramo
Terrestre. Sin embargo, para futuros tendidos, stos podrn ser
considerados en el Sistema de Proteccin Catdica, siempre y cuando,
los requerimientos de corriente se encuentren dentro de las
reservas especificadas para cada rectificador y lecho de nodos.3.
CDIGOS Y NORMAS
La Filosofa de Operacin para el Sistema de Proteccin Catdica
(SPC) del Gasoducto, se basa en criterios establecidos por las
leyes y reglamentos vigentes en la Repblica Bolivariana de
Venezuela y las ltimas ediciones de los cdigos y normas originados
por los siguientes organismos nacionales e internacionales:
-FONDONORMA 200. Cdigo Elctrico Nacional, CEN-2004-PDVSA
HA-201/05. Criterios de diseo para sistemas de proteccin
catdica.
-PDVSA 90618.1.072/93. Proteccin Catdica.
-PDVSA EM-28-07/05. Transformador / Rectificador de Proteccin
catdica.
-PDVSA EM-28-07/03. Coque metalrgico para uso en lechos de nodos
para sistemas de proteccin catdica con corriente impresa.
-PDVSA EM-24-11/01. Cajas y accesorios para instalaciones
elctricas de uso en lugares (clasificados) peligrosos.
-PDVSA IR-S-01. Filosofa de Diseo seguro.
-PDVSA SCIP-II-C-10-1. Sistema Unificado de Calidad Instruccin
de Trabajo Bases y Criterios de Diseo para Sistemas de Proteccin
Catdica.
-PDVSA PI-05-02-04. nodos de xido Metal Mezclado (MMO) para
proteccin catdica por corriente impresa (FASE ADQUISICIN).
-NACE SP0169/07. Control of External Corrosion on Underground or
Submerged Metallic Piping Systems.
-NACE SP0286/07. Electrical Isolation of Cathodically Protected
Pipelines.
-NACE TM-0497/02. Measurement Techniques Related to Criteria for
Cathodic Protection on Underground or Submerged Metallic Piping
Systems.
-NACE SP-0572/07. Design, Installation, Operation, and
Maintenance of Impressed Current Deep Anode Beds.
-NACE RP0502/02. Pipeline External Corrosion Direct Assessment
Methodology.
-API RP651/07. Cathodic Protection of Aboveground Storage
Tanks.
-API RP1632/96. Cathodic Protection of Underground Petroleum
Storage Tanks and Piping Systems.
-IEEE 81. Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground
Impedance, and Earth Surface Potentials of a Ground System.
-ASTM G57/06. Standard Test Method for Field Measurement of Soil
Resistivity Using the Wenner Four-Electrode Method.
-A.W. PEABODY. Peabodys Control of Pipeline Corrosion. Second
Edition.
Cuando exista un conflicto entre los cdigos y normas indicados,
prevalecer el requerimiento de mayor fuerza o validez, establecida
en reunin conjunta entre las partes.
4. Descripcin del Sistema de Proteccin Catdica
El Sistema de Proteccin Catdica por Corriente Impresa diseado
durante el Desarrollo de la ingeniera Bsica y Detalle del Proyecto
GASODUCTO SUBMARINO DRAGN-CIGMA TRAMO TERRESTRE, ser capaz de
suministrar la corriente de proteccin requerida para llevar a toda
la estructura enterrada a potenciales polarizados por encima de 850
mV vs. Cu/CuSO4 segn la Norma NACE SP-0169-07. El tramo enterrado
comprende 3,4 Km de tubera de 36 de dimetro nominal, de material
acero al carbono API 5L X65, recubierto con Resina Epxica en Polvo
Fijada por Fusin (External Fusion Bonded Epoxy, FBE). Este Sistema
de Proteccin Catdica con Corriente Impresa estar conformado
por:4.1. Transformador / rectificador
Se dispondr de dos (02) Transformadores / rectificadores
automticos del tipo modular de 100V/100A, tipo intemperie,
automticos y enfriados por aire. La capacidad de corriente total
disponible es de 200 A. Segn la memoria de clculo
G03DC-21110-B-E-62801 se necesitan 110 A para lograr llevar a la
velocidad de corrosin a valores despreciables, equivalente solo al
uso del 55% de la capacidad nominal de los rectificadores para la
proteccin del Gasoducto Submarino DRAGN-CIGMA Tramo Terrestre,
dejando un 45% de reserva para la incorporacin de otras
estructuras. En tiempos donde la resistencia del sistema aumente
por efecto del incremento de la resistividad de suelo, igualmente
se contar con suficiente voltaje hasta 100 V por cada rectificador,
para lograr contrarrestar este efecto.
Los mdulos de cada rectificador se instalarn en paralelo, con
seis (06) mdulos de salida que logran en conjunto los 100A de
corriente nominal. Son fcilmente reemplazables, para el caso de
necesidad de mantenimiento, teniendo en cuenta la particularidad de
la aplicacin y los lugares de instalacin. La Figura No 1, muestra
un equipo con mdulos integrados.
Figura No 1. Transformador / Rectificador AutomticoBsicamente
cada equipo rectificador estar conformado por:
-Transformador y Mdulo Rectificador: cuya funcin ser reducir el
voltaje AC de la alimentacin al voltaje de funcionamiento del
sistema de proteccin catdica y el rectificador que cambiar la
corriente alterna (AC) en corriente continua (DC) para la proteccin
catdica.
-Mdulos Switching y Mdulo de Control Digital: Los mdulos de
regulacin instalados son fuentes SWITCHING FORWARD que permiten
regular el equipo a Potencial Constante, Corriente Constante
Voltaje Constante sobre el terminal negativo o positivo del Sistema
de Proteccin Catdica. Los Mdulos Switching son electrnicos de
estado slido.
-Modulo de Telemetra (Master) o Mdulo de Control Digital: Este
dispositivo, basado en un microprocesador, tiene las siguientes
funciones:
-Control del Regulador Switching: Realiza las funciones de
regulacin y proteccin en forma digital, almacenando los parmetros
(Potencial, corriente y Voltaje). Permite la operacin del
Rectificador como fuentes de Potencial Constante, Voltaje Constante
o Corriente Constante, siendo estas modalidades seleccionables. Al
momento del arranque del Sistema de Proteccin Catdica los valores
sern determinados localmente desde un teclado colocado en el frente
de la unidad remotamente por va telecomunicaciones.
-Operacin a Corriente Constante: Cuando se decida operar a
corriente constante, sta puede ajustarse entre 0 y la corriente
mxima (100 A) con una resolucin de 0,1 A, siendo programable el
Lmite de Voltaje entre 0 y la tensin mxima del rectificador
switching.
-Operacin a Voltaje Constante: Cuando se opera a voltaje
constante, ste puede ajustarse entre 0 y la tensin mxima del
rectificador (100 V), con una resolucin de 0,1 V, siendo
programable el Lmite de Corriente entre 0 y la corriente mxima del
rectificador switching.
-Operacin a Potencial Constante: Cuando se opera a potencial
constante, ste puede ajustarse entre -650 mV y -3.000 mV. Para el
caso del Sistema de Proteccin Catdica por corriente impresa el
valor de potencial se determinar una vez encendido el rectificador
y medidos los potenciales en el punto de drenaje y zonas mas
alejada para poder establecer el valor de potencial constante en el
equipo.
-Control de Prueba ON/OFF: el rectificador posee una funcin
incorporada que le permite apagarse y encenderse en intervalos que
pueden ser especificados en el panel de control. Esto permite
realizar pruebas ON/OFF para la medicin de potenciales sin
necesidad del uso de un interruptor externo de corriente
externo.
Los rectificadores podrn ser activados de forma automtica a
travs del sistema de control remoto y de forma manual en el mismo
equipo. 4.2. Lecho de nodos
Dos (02) lechos horizontales perpendiculares al Gasoducto
conformados por diez (10) nodos cada uno. Cada nodo tipo tubular de
MMO (xidos de Metales Mezclados) ser instalado verticalmente, con
capacidad de drenaje de 10A, lo que se traduce en 100A de la
capacidad disponible total para cada lecho, ver Fig. N 2.
Figura N 2. nodo Tubular MMO (xidos de Metales Mezclados)Cada
nodo ser instalado con su relleno de coque calcinado de petrleo,
centralizadores y tubo de venteo a la profundidad especificada (10
m).
Deber regularse el sistema con una salida mxima de corriente de
7A por nodo, es decir considerando un 70% de su capacidad. Para
lograr el balance de salida de cada nodo se debern realizar
mediciones de voltaje en cada uno de los Shunt instalados en las
cajas de distribucin de positivos, utilizando un multmetro porttil.
El valor resultante de voltaje debe ser convertido a corriente segn
el factor del dispositivo o Shunt especificado en este caso: 10 A/
50mV. 4.3. Cajas de Distribucin, Monitoreo e Interconexin Dos (02)
Cajas de Distribucin de Positivos para conexin de 10 nodos cada una
y dos (02) de Negativos para conexin de cable principal de retorno
(ctodo) y cable auxiliar de retorno con sus respectivos accesorios
y con reserva suficiente para la conexin a futuro de otras
estructuras. Todas segn la especificacin NEMA 4X.
El uso de siete (07) Cajas para puntos de medicin o monitoreo
cada 500 m sobre el Gasoducto permitirn la evaluacin puntual de los
niveles de proteccin catdica, sin embargo deber coordinarse la
ejecucin de mediciones de potenciales a paso a paso o intervalos
cortos que permitan establecer el perfil de potencial a lo largo de
todo el recorrido.
En la zona cercana a la Estacin PAGMI el Gasoducto Submarino
DRAGON CIGMA Tramo Terrestre se encontrar en su recorrido enterrado
con un Gasoducto del Proyecto SINORGAS que generar un rea de
posible interferencia catdica entre ambos Gasoductos en el punto de
cruce, por lo que ser necesario como medida de prevencin la
interconexin de estas estructuras, a travs de cables soldados a las
tuberas y conectados a una caja en superficie que permita adems de
la interconexin, regular el paso de corriente a travs de un puente
de unin compuesto por una resistencia variable.
4.4. Sistema de Aislamiento en BridasLos sistemas de aislamiento
elctrico (kit de aislamiento) instalados en las bridas ubicadas en
ambos extremos del Gasoducto Submarino DRAGON CIGMA Tramo
Terrestre, como se indica en el Plano de Disposicin de Equipos N.
G03DC-21110-B-E-31701, evitaran la fuga de corriente hacia otras
estructuras, adems de ayudar a optimizar el uso de la corriente en
el sistema. Estarn conformados por mangos, arandelas y empacaduras
de material dielctrico. Las empacaduras debern aislar elctricamente
las estructuras metlicas y asegurar el sello hermtico a la unin de
las mismas. La Figura N 3, muestra el lugar de instalacin de los
kits de aislamiento en el Gasoducto.
El Kits de Aislamiento de 36 es del Tipo VCS, con manguito y dos
arandelas de 1/8. Ncleo de acero inoxidable SS A-316L, laminado con
resina epoxica y reforzada con fibra de vidrio Grado NEMA G-10,
sello de tefln reforzado internamente con espiral de acero
inoxidable.
Figura No 3. Ubicacin de Bridas, para instalacin de Kits de
Aislamiento5. Filosofa de operacin DEL SISTEMA DE PROTECCIN
CATDICA
La operacin del Sistema de Proteccin Catdica se realizar
considerando los siguientes aspectos:
Seguridad para las instalaciones y personas que operan el
Sistema.
Confiabilidad para garantizar continuidad de servicios en caso
de mantenimiento o contingencia.
Simplicidad en la operacin.
Facilidad para el mantenimiento.
Normalizacin de equipos.
Flexibilidad para crecimiento de futuras instalaciones.
Posibles problemas de interferencia, ya que en los Corredores
Sur 2 y Este 2, se ha previsto espacio para la instalacin de seis
(06) gasoductos futuros en la trayectoria del Gasoducto
DRAGON-CIGMA tramo terrestre y otras lneas de servicios. En el caso
del cruce con el Gasoducto SINORGAS se considerara la interconexin
en esta ingeniera.
La disposicin de los elementos que conforman el Sistema de
Proteccin Catdica (lecho de nodos, rectificadores, cajas de
distribucin, monitoreo, interconexin y cables) deber realizarse en
lugares donde sea mnima la posibilidad de que sufran daos fsicos e
interfieran con el proceso. Adicionalmente se debern garantizar las
facilidades de acceso que permitan las labores de operatividad y
mantenimiento de los mismos.
Para que el Sistema de Proteccin por Corriente Impresa sea
eficiente y efectivo, ste deber proveer una corriente elctrica
suficiente, y una distribucin uniforme de la misma en la estructura
a proteger.5.1. Criterios de Operacin
El Sistema de Proteccin Catdica para el Gasoducto Submarino
DRAGN-CIGMA, operar siguiendo algunos criterios que permitan
garantizar y monitorear su efectividad, desde el punto de control
de corrosin segn los potenciales alcanzados.
-La salida de corriente de cada rectificador deber ser
igualmente regulada al valor total requerido en funcin de los
valores de potencial polarizados alcanzados a lo largo de toda la
estructura. -En los puntos ms alejados de los lechos de nodos se
deber garantizar alcanzar el potencial polarizado de 850 mV vs
Cu/CUSO4 segn NACE SP-0169-07. De esta forma se podr verificar el
perfil de proteccin del Gasoducto a travs de mediciones de
potencial a intervalos cortos o paso a paso utilizando los puntos
de medicin o monitoreo instalados cada 500 m en el recorrido.
-Cada rectificador se operar preferiblemente a potencial
constante, por lo que ser necesario la instalacin de una celda de
referencia fija de Ag/AgCl (por la alta concentracin de cloruros
del suelo) conectada en el panel del modulo maestro del equipo y al
Gasoducto que permita el sensar y regular el potencial segn el set
point de la salida (mnimo a -850 mV vs. Cu/CUSO4 o -800 mV vs.
Ag/AgCl) basado en las mediciones efectuadas sobre la misma.
-La corriente drenada por nodo deber ser regulada a travs de
cada resistencia variable ajustndola hasta alcanzar el balance del
circuito, esto con el fin de evitar el desgaste selectivo de uno de
los nodos y no podr exceder los 7 A, ya que mayores amperajes
reducen la vida til de los mismos, adems de generar mayor cantidad
de gases (O2, Cl2, entre otros) producto de las reacciones sobre el
nodo que pueden afectar la integridad de los cables y del mismo
nodo.
5.2. Procedimiento de Arranque Esta seccin describe el trabajo
requerido para preparar cada unidad (rectificador) del Sistema de
Proteccin Catdica. Tambin aplica cuando el sistema ha estado
detenido por perodos mayores de 12 horas.
Previo al arranque del Sistema de Proteccin catdica, se debern
realizar algunas pruebas de pre-chequeo, que incluyen: verificacin
de la continuidad elctrica de los cables negativos y principales
hacia el rectificador. Adems, se realizar la medicin de potenciales
naturales para construir la lnea base sin proteccin catdica
aplicada al Gasoducto. Es importante resaltar que, todo el
entrenamiento al personal a ser involucrado en la operacin del
Sistema de Proteccin Catdica debe estar completado. Personal
representante y experimentado del vendedor de los equipos y
sistemas crticos han de estar presente, como por ejemplo: El
fabricante de los rectificadores, nodos MMO (Oxido de Metales
Mezclados), etc.5.3. Pruebas de Pre-Arranque del Sistema de
Proteccin CatdicaSe debern realizar mediciones de continuidad
elctrica a cada uno de los cables conectados al Gasoducto y cables
principales de conexin entre cajas de distribucin y el
rectificador, utilizando para ello un medidor de resistencia de
aislamiento (MEGGER o similar), o se podr emplear un multmetro con
capacidad para medir continuidad elctrica. Se indican los pasos a
seguir: Colocar el medidor en la posicin hmetro.
Conectar cada extremo del conductor o cable a verificar en cada
borne del medidor.
Observar la lectura; si sta es aproximadamente cero, el
conductor se considera continuo elctricamente; si la lectura es OL,
el conductor posee una falla en uno o varios tramos de su extensin,
si se detecta el tramo daado, se cortar y se medir continuidad
nuevamente, si no es posible localizar el tramo con daos, se
desechar y se reemplazar por otro conductor o cable.
Se debern medir los potenciales naturales como lo indica la
Norma NACE TM-0497/02, en todos los puntos de medicin instalados a
lo largo del Gasoducto Submarino Dragn-Cigma Tramo Terrestre
(potenciales estructuras-suelo) antes de la puesta en marcha de
Sistema de Proteccin Catdica por Corriente Impresa, para tener un
valor de referencia que permita medir el cambio en el potencial
estructura-suelo una vez energizado el sistema. A partir de los
datos registrados se construir la grfica con la lnea base de
potenciales naturales encontrados y progresivas de ubicacin de los
siete (07) puntos de medicin instalados.
5.4. Puesta en Marcha del Sistema de Proteccin Catdica
Una vez instalado y conectado todo el Sistema de Proteccin
Catdica se proceder con el arranque. Se encender el rectificador y
se comenzar con el protocolo de prueba del Sistema. Se realizar el
chequeo de la salida de corriente de cada uno de los rectificadores
en los cables positivos y negativos y se comenzar con el
procedimiento paso a paso de ajuste del equipo hasta lograr la
estabilizacin del sistema en funcin de los potenciales de proteccin
segn el criterio de -850 mV vs. CU/CuSO4 segn NACE SP-0169-07. La
siguiente es una lista de las actividades que son generalmente
requeridas para tal arranque:-El ajuste de cada rectificador se
deber realizar en forma paulatina: es decir, mediante el incremento
gradual de la salida de corriente, a tal efecto se deber seguir el
siguiente procedimiento:
-Inicialmente se energizar el sistema en la posicin calculada y
se medirn los valores de salida de la corriente de cada
rectificador.
-Para ajustar la corriente, cuando se vare la posicin de todos
los taps gruesos (todos deben estar en la misma posicin) y se grada
la posicin de todos los taps finos en forma ascendente hasta
obtener el voltaje de salida deseado. En caso de no obtenerse este
valor, se coloca nuevamente los finos en mnimo y se procede a
aumentar la posicin de todos los gruesos en una unidad; luego se
vara la posicin de los finos en forma ascendente y as sucesivamente
hasta alcanzar el voltaje de salida deseado.
-Una vez ajustado el TAP del rectificador para obtener el
drenaje de corriente mnimo de proteccin especificado, se proceder a
encender la unidad y se dejar funcionando el rectificador con ese
drenaje de corriente durante un tiempo aproximado de dos (02)
horas. Transcurrido este tiempo se proceder a evaluar los
potenciales estructura a suelo nuevamente y se evaluar el
incremento del potencial y se comparar con lo establecido en el
criterio de proteccin. En caso de que los potenciales estn aun por
debajo, se proceder a incrementar la salida de corriente de la
unidad, hasta alcanzar los potenciales de proteccin.
-Una vez energizado y ajustado todo el Sistema de Proteccin
Catdica se proceder a medir los potenciales de estructura a suelo
ON/OFF en los puntos de medicin utilizando una celda de referencia
de cobre sulfato de cobre (Cu/CuSO4) saturado y un multmetro de
alta impedancia con sus respectivos cables para conexin, con el fin
de evaluar el alcance de la proteccin para un drenaje de corriente
inicial. Esto permitir determinar la corriente necesaria que cumple
con los criterios de proteccin de potencial establecidos en esta
especificacin.
-Utilizando el dispositivo de interrupcin de corriente
incorporado en cada uno de los rectificadores y sincronizndolos a
travs de su sistema de GPS, se podrn obtener lecturas de potencial
ON/OFF confiables, que permitan el registro de potenciales
polarizados a lo largo de todo el Gasoducto. Una vez alcanzado el
valor mnimo de proteccin de -850 mV vs. Cu/CuSO4 se podr ajustar y
balancear la salida de corriente de cada nodo, manteniendo el
requerimiento total de corriente. La Figura No 4, muestra la
conexin esquemtica para la medicin de potenciales.
Figura No 4. Esquema de medicin de potenciales.
-Se deber medir el drenaje de corriente hacia el Gasoducto a
travs de los shunts 100A/50 mV, instalados en las cajas de
distribucin de negativos para confirmar el retorno de la corriente
del sistema hacia el rectificador. Para esto, se procede a medir el
paso de corriente hacia cada estructura conectada a la caja, por lo
que estos shunts debern estar debidamente identificados.
-En el caso de los nodos, se podr medir igualmente la corriente
drenada a travs de los shunts instalados en las cajas de positivos,
corriente total desde el rectificador hacia el lecho y finalmente
se podr balancear la salida de corriente de cada nodo ajustando las
resistencias variables. 6. Monitoreo y Evaluacin del sistema DE
PROTECCIN CATDICA
Una vez encendido el Sistema de Proteccin Catdica y logrado la
proteccin en el Gasoducto, se comenzar con el registro de datos va
remota a travs de cada rectificador, complementado con la inspeccin
en campo peridica para evaluar su funcionamiento y efectividad
durante el tiempo de operacin, que incluyen un conjunto de pruebas
y revisiones mnimas del sistema.
6.1. Monitoreo en lnea
Los dos (02) rectificadores automticos permitirn la toma de
datos a travs de un software instalado en el equipo que se conecta
va protocolo de comunicacin (a ser definido) y los almacena en una
base de datos para su posterior control y anlisis, Figura No 5.
Figura No 5. Monitoreo en lnea de parmetros del Sistema de
Proteccin Catdica
Tipo de Mensajes RemotosLos rectificadores estn programados para
enviar mensajes, tales como:
-Mensaje Normal: mensaje emitido peridicamente por el equipo
rectificador a una hora programada por el operador del Software por
parte de PDVSA Gas. La hora de emisin puede ser cambiada
remotamente. Informacin transmitida va remota por el equipo
incluye:
El campo que corresponde al mensaje enviado va ON LINE, puede
tomar los siguientes valores:
-Falla de energa- Corte de energa en el sistema
-Circuito abierto (corriente cero) Inyeccin a la tubera igual a
0.
-Bloqueo: Proteccin interna que se activa con una llave interna
o automticamente cuando el equipo por alguna razn no est
funcionando dentro de los parmetros normales.
-Tensin de salida inferior al valor mnimo - El valor del voltaje
est por debajo del valor mnimo establecido.
-Corriente fuera de tolerancia (+/- 10 % del setpoint) - El
valor de corriente est desviado +/- un 10% del valor
establecido.
-Potencial fuera de tolerancia (+/- 10 % del setpoint) - El
valor de potencial est desviado +/- un 10% del valor
establecido.
-Tensin de salida superior al valor mximo: El valor del voltaje
est por encima del valor mximo.
-Mensaje Excepcin: mensaje emitido cuando se produce una falla
de lnea de alimentacin del equipo y la misma se mantiene por el
lapso de 30 minutos. Tambin es considerado un reporte de excepcin
un pedido de reporte remoto, el cual provoca que el rectificador
enva un reporte inmediatamente. Informacin transmitida:
-Mensaje de informe de valores de parmetros del rectificador:
mensaje que informa los valores de los parmetros del equipo, este
slo es emitido cuando se enva el comando remoto correspondiente
solicitando dicha informacin. Informacin transmitida por el
equipo:
-Mensaje de informe de valores de parmetros del ensayo ON/OFF:
mensaje que informa los valores de los parmetros para el ensayo
ON/OFF del equipo, este slo es emitido cuando se enva el comando
remoto correspondiente solicitando dicha informacin. Informacin
transmitida por el equipo:
Cualquiera sea el mensaje que indique alguno de los problemas
mencionados, se deber verificar en Campo para poder tomar las
acciones correctivas que sean necesarias en cada caso.
6.2. Frecuencia de Inspeccin en CampoToda inspeccin del Sistemas
de Proteccin Catdica se llevar a cabo por un personal entrenado y
calificado en el rea, que deber velar y asegurar que las mediciones
se hagan correctamente segn las normas y utilizando los equipos
adecuados, detectando las irregularidades existentes y recomendando
medidas correctivas.
La frecuencia de inspeccin en sitio recomendada segn la Norma
PDVSA PI-05-02-02 es la siguiente:
-Inspeccin rutinaria del rectificador: Cada dos meses.
-Monitoreo de potenciales ONOFF, inspeccin de juntas aislantes e
inspeccin completa del Sistema de Proteccin Catdica:
Semestralmente.
Adems de la inspeccin en sitio del Sistema de Proteccin Catdica,
los rectificadores instalados permitirn el monitoreo remoto de
algunos parmetros del Sistema de Proteccin Catdica, en lnea desde
una ubicacin remota, mediante el envo de respuestas a travs de
mensajes en tiempo real, que permitirn detectar cualquier problema
en el sistema y as poder tomar acciones a menor tiempo de
respuesta.6.3. Inspeccin del Sistema de Proteccin en Campo
A pesar de que este utiliza la tecnologa de monitoreo remoto,
sigue siendo necesario recoger los datos en campo para asegurar que
el Sistema de Proteccin Catdica funciona correctamente y suministra
la proteccin adecuada a la estructura. Las mediciones de campo
representarn una parte muy importante en el monitoreo del Sistema
de Control de la corrosin. La evaluacin en campo contempla
mediciones elctricas e inspecciones generales, segn NACE
TM-0497/02. Measurement Techniques Related to Criteria for Cathodic
Protection on Underground or Submerged Metallic Piping Systems y
PDVSA PI-05-02-02, Procedimiento de Inspeccin, Proteccin Catdica
por Corriente Impresa (Fase de Operacin), con el fin de determinar
el nivel de proteccin catdica alcanzada de acuerdo con los
criterios aplicables, y que cada parte del sistema est funcionando
correctamente; tenindose sumo cuidado al seleccionar la ubicacin,
el nmero y el tipo de mediciones elctricas usadas. Se debern
incluir los siguientes tipos de mediciones:
6.3.1 Inspeccin Visual de componentes del Sistema
Contempla la revisin y evaluacin de los componentes internos y
externos que conforman el circuito del rectificador, inspeccin
visual de las condiciones fsicas de las cajas de distribucin de
negativos y positivos, la medicin de corriente drenada por los
nodos y la corriente de retorno del Gasoducto.
6.3.2 Tensin y corriente de CC-Colocar el multmetro digital en
la funcin de voltaje CC. El equipo de medicin deber ser ajustado
para manejar la carga nominal de salida del rectificador.
-Conectar el extremo positivo del medidor en el terminal
positivo del rectificador y el extremo negativo al terminal
negativo del mismo.
-Comparar la lectura tomada con la mostrada por el voltmetro del
rectificador.
Medicin de corriente de salida CC-Colocar el multmetro en la
funcin de voltaje CC.
-Conectar cada punta de prueba a cada extremo del shunt.
-Ver la relacin de calibracin voltajeamperaje en el shunt.
-Con el valor de voltaje obtenido del shunt (mV), realizar la
operacin matemtica dependiendo de la calibracin que indique el
shunt (A/mV) viceversa.
-Para garantizar la confiabilidad de la calibracin del shunt, se
recomienda medir la corriente de salida del rectificador con un
ampermetro de tenaza.
-Comparar los valores anteriores con el que muestra el
ampermetro del rectificador.
Los valores de voltaje y corriente medidos a la salida del
rectificador debern estar dentro de la capacidad nominal del
rectificador; si no es as, se debe desenergizar el rectificador y
ajustar los selectores del transformador (taps).
6.3.3 Medicin de Potencial polarizado estructura-suelo
Se realiza de la misma manera como se explic en el punto 5.3
para la medicin de potenciales ON/OFF. Potenciales por debajo del
criterio de 850 mV vs. Cu/CUSO4 indicarn que el sistema debe ser
ajustado, bien sea aumentado la corriente o el voltaje para vencer
la resistencia del circuito.
-Sincronizar los interruptores en cada rectificador
simultneamente con una relacin ONOFF de 3:1 (se recomienda 12
segundos en ON y 4 segundos en OFF) y dejarlos encendidos hasta
culminar las pruebas.
-Colocar la celda de referencia en contacto con el electrolito,
en el punto de medicin. Conectar el cable del electrodo en el
terminal negativo del multmetro, ste debe estar colocado en la
posicin de voltaje CC.
-Conectar el terminal positivo del voltmetro en el punto de
contacto de la tubera.
-Registrar los potenciales ONOFF.
-Desconectar los interruptores de corriente.
-Energizar nuevamente los rectificadores y llevarlos a sus
condiciones originales de operacin.
6.3.4 Medicin de drenaje de corriente de los nodos MMO
Medir el voltaje en los shunts de los cables de cada nodo en las
cajas de distribucin de positivos, y calcular mediante la relacin
de calibracin de cada uno de ellos la corriente drenada por cada
nodo MMO. Esta actividad tambin puede hacerse con un ampermetro de
tenaza para corriente directa.
6.3.5 Prueba de Juntas Aislantes
La resistencia entre cada lado de la brida se deber medir, con
el fin de verificar si existe, o no, continuidad elctrica. Esta
actividad debe ejecutarse simultneamente con la medicin de
potenciales, en los sitios debidamente identificados de ubicacin de
kits de aislamientos, como se mencion en el punto 4.4. Durante la
inspeccin se deber tomar en cuenta la existencia de condiciones que
pudiesen generar continuidad elctrica, tales como pinturas con
contenido metlico (aluminio o cinc).
-Colocar el multmetro digital en la funcin de hmetro.
-Colocar cada una de las puntas de prueba del multmetro en cada
cara de la brida o en ambos lados de la junta monoltica, segn
aplique.
-Si el instrumento registra una lectura en el orden de los
ohmios o miliohmios, la junta aislante presenta una ruptura y se
debe medir continuidad en cada esprrago en ambas caras de la
brida.
-En caso que la junta aislante presente continuidad, se debe
verificar el accesorio con un medidor de aislamiento por
radiofrecuencia.
6.3.6 Registro de Datos de inspeccinLos resultados de inspeccin
sern registrados en los formatos anexos de la Norma PDVSA
PI-05-02-02 para Sistemas de Proteccin Catdica por Corriente
Impresa:
-B.1 SISTEMAS DE PROTECCIN CATDICA POR CORRIENTE IMPRESA
-B.2 LEVANTAMIENTO DE POTENCIALES
-B.3 JUNTAS AISLANTES7. INCORPORACIN DE NUEVAS ESTRUCTURASSe
tiene previsto la instalacin de otras estructuras en los corredores
SUR 2 y ESTE 2, dentro de las cuales se encuentran Gasoductos
(Mejillones, Plataforma Deltana, Golfo de Paria), lneas de
servicio, Gasoducto de Servicio a Mercado Interno, Cable de alta
tensin, cuya integridad puede verse afectada por la presencia de
corrientes vagabundas originadas por el Sistema de Proteccin
Catdica del Gasoducto Submarino DRAGN-CIGMA Tramo Terrestre o por
el contrario afectar al efectividad de la proteccin alcanzada.
Las lneas de corrientes generadas por los nodos MMO en suelo,
pueden llegar a penetrar en las zonas de daos del recubrimiento de
las lneas de servicio o de otros Gasoductos enterrados provocando
la falla temprana (perforacin localizada) caracterizada por puntos
de corrosin limpios en el rea de salida o retorno de corriente
hacia el Sistema de Proteccin Catdica del Gasoducto DRAGON-CIGMA,
lo que se conoce como interferencia catdica. En los puntos de
entrada de corrientes parasitas se observar un cambio en los
potenciales que reflejar la proteccin aparente de la estructura,
sin embargo en el punto de retorno los potenciales caern a valores
que indicarn el desarrollo de un proceso corrosivo acelerado
provocado por salida de corriente. Generalmente, la zona de salida
de corriente ser el punto ms cercano entre ambas estructuras, como
por ejemplo en los puntos de cruce, por lo que se deber tener
especial cuidado en estas zonas. La Figura No 6 muestra este
fenmeno de proteccin aparente y problema en zona de retorno.
Figura No 6. Esquema de Interferencia en estructura vecina a
DRAGON CIGMA.
Otro escenario que debe ser cuidadosamente evaluado es la
presencia de otros Sistemas de Proteccin Catdica, por lo que ser
muy importante evaluar el efecto de estos Sistemas con respecto a
la proteccin catdica del DRAGON CIGMA y viceversa, as como se
muestra en la Figura N 7. Ya que igualmente se pueden originar
problemas de interferencia andica entre lechos de nodos que puedan
llegar a causar inclusive zonas de sobre proteccin en el Gasoducto
DRAGN CIGMA causando desprendimiento catdico del recubrimiento en
el peor de los casos.
Figura No 7. Interferencia con otros Sistemas de Proteccin
catdicaUna de las alternativas y generalmente la mejor opcin para
prevenir los efectos de interferencia sobre las nuevos Gasoductos,
lneas de servicio y el mismo Gasoducto DRAGN CIGMA, ser la
interconexin elctrica, la cual permitir convertir todo; en una solo
estructura a proteger con el Sistema de Proteccin Catdica
especificado en este proyecto.
La interconexin elctrica se har entre el Gasoducto DRAGN CIGMA y
las nuevas estructuras a incluir en el Sistema de Proteccin
Catdica, a travs de cables conectados en una caja de interconexin a
travs de shunt para permitir medir la magnitud y la direccin del
flujo de corriente, ver Figura N 8. Para la incorporacin de nuevos
Gasoductos o lneas de servicio al Sistema de Proteccin Catdica, se
podrn utilizar puentes de unin con resistencias variables en cajas
de interconexin, que permitan adems, regular la corriente drenada a
cada estructura segn las condiciones particulares de cada uno.
Figura No 8. Interconexin elctrica entre GASODUCTOS.
En el caso de cables de alta tensin enterrados habr que evaluar
el efecto sobre el Gasoducto Submarino DRAGON CIGMA tramo terrestre
y otras estructuras, especficamente en lo que se refiere a la
induccin de voltaje de corriente alterna, por lo que ser necesario
la instalacin de celdas de polarizacin o uso de nodos galvnicos que
drenen estas corrientes inducidas hacia tierra previniendo la
corrosin de las estructuras por efecto de corrientes CA. Posterior
a su instalacin habr que evaluar este efecto midiendo potenciales
en todas las estructuras que puedan estar interferidas.
El Sistema de Proteccin Catdica para el Gasoducto DRAGN CIGMA
Tramo Terrestre est diseado con suficiente reserva para poder
incluir algunas estructuras nuevas a futuro, tanto en la corriente
disponible por lecho andico como en las capacidades nominales de
corriente y tensin de cada rectificador. Sin embargo, se debern
desarrollar nuevas ingenieras que permitan establecer las
estrategias de interconexin, operacin del Sistema y monitoreo.
Adicionalmente, los nodos sern instalados a una profundidad de 8 a
10 m, suficiente, para garantizar la llegada de corriente de
proteccin a pesar de la existencia de otras estructuras.
Todo esto indica que siempre la mejor opcin a considerar ser
proteger todo con un solo Sistema de Proteccin Catdica.7.1.
Interconexin con Tuberas SINORGAS (Sistema Nororiental de Gas)
El Gasoducto Submarino DRAGON CIGMA Tramo Terrestre cruzar en su
recorrido con las tuberas del Proyecto SINORGAS en el rea cercana a
la Estacin PAGMI como se observa en la Figura No 9, por lo que ser
necesario contemplar en esta ingeniera la interconexin de ambas
estructuras. Para esto ser necesario determinar la estrategia de
interconexin, que puede incluir la conexin entre cables a travs de
una caja en superficie que involucrara el aumento de los
requerimientos de corriente del Sistema de Proteccin Catdica o por
el contrario la interconexin con restriccin al paso de corriente a
travs de una resistencia variable graduada en rangos
suficientemente elevados que no incrementen la corriente de
proteccin pero que mantengan la interconexin elctrica.
Figura No 9. Detalle (Planta) Salida de Tuberas de la planta
PAGMI (parcela C30-200) Corredor SUR 2. 7.2. Capacidad de
Incremento del Sistema de Proteccin Catdica
Se podr aumentar a futuro la cantidad de nodos por lecho (Figura
No 10) para poder cumplir con mayores requerimientos de corriente
de proteccin debido a la interconexin de nuevos gasoductos en el
sistema, siempre y cuando stos no excedan los lmites nominales de
cada rectificador, en este caso 100V y 100A, siguiendo criterios y
premisas que eviten algn efecto negativo sobre el desempeo del
sistema original. Se deber calcular nuevamente la resistencia total
del sistema, rea total a proteger y corriente requerida,
posibilidad de interconexin entre estructuras, entre otros
parmetros.
La incorporacin de nuevos nodos al Sistema de Proteccin Catdica
propuesto, podr realizarse respetando, las cotas de separacin mnima
entre nodos (7,5 m), alineacin del lecho, profundidades y
materiales, a fin de prevenir cualquier efecto de interferencia
andica producto de los campos equipotenciales que se generan
alrededor de cada nodo. La Figura No 10, muestra esquemticamente la
adicin de nuevos nodos al sistema.
Figura No 10. Aumento de la cantidad de nodos a futuro para
mayores demandas de corriente
De la misma manera, se podrn adicionar nuevos mdulos para
incrementar la capacidad de salida de corriente, ya que los
rectificadores especificados cuentan con posibilidades de expansin
a mltiples equipos de forma tal de disponer un nmero elevado de
salidas o, instalando equipos y salidas en paralelo y/o configurar
equipos de alta corriente de salida, as como otros equipos
transformadores/ rectificadores totalmente independientes.
8. PROBLEMAS FRECUENTES Y RESOLUCINUn buen programa de
mantenimiento puede detectar fallas potenciales del rectificador
antes de que ocurran, permitiendo realizar reparaciones antes de
sacarlo de servicio. Sin embargo, an con el mejor programa de
mantenimiento, ocurren fallas. Las tcnicas bsicas paso-a-paso de
resolucin de problemas (troubleshooting) pueden por lo general
determinar la causa de la salida de servicio.Al revisar el drenaje
del rectificador rutinariamente, hay cuatro sntomas bsicos que
requieren investigacin: -Corriente y voltaje cero. -Corriente cero
sin cambios en el voltaje. -Cambios significativos en la corriente
sin cambios en el voltaje.
-Cambios significativos tanto en el voltaje como en la
corriente.
Corriente y Voltaje Cero:
-En el caso de que tanto la corriente como el voltaje sean cero,
o bien no hay energa en la unidad o bien existe un circuito abierto
dentro del rectificador. -Primero, hay que determinar el voltaje de
entrada CA. Si no lo hay, el problema es externo al rectificador.
-Si hay voltaje CA en los terminales de entrada, hay un circuito
abierto dentro del rectificador. Sin embargo, el circuito abierto
puede deberse a una falla del interruptor de entrada del
rectificador.
-El componente que causa el circuito abierto puede localizarse
si se tiene en cuenta que el voltaje del rectificador debe existir
a travs del mismo. Si se determina que el interruptor de la
alimentacin ha fallado, por una elevada corriente o sobrecarga.
Esta corriente elevada puede haber sido un problema temporal, tal
vez un rayo, o un cortocircuito permanente. La mejor manera de
proceder en este caso es reducir el sistema de regulacin de voltaje
a un nivel bajo y volver a enganchar la llave trmica. Si esta no
falla ahora, probablemente el problema haya sido temporal y se
puede restablecer por completo el voltaje de salida. Si se
repitiera la falla del interruptor, esto indica un cortocircuito
permanente.
Para determinar si el corto es externo al rectificador, se
desconecta uno de los cables de salida CC y se vuelve a conectar el
interruptor de la alimentacin. Si el corto es externo, el
interruptor no volver a saltar. Si el corto es interno, el
interruptor volver a fallar. A continuacin, lo mejor es
individualizar el problema a una determinada seccin del
rectificador, comenzando con los terminales de entrada y agregando
de a un componente por vez hasta que el interruptor vuelva a
fallar. El cortocircuito debe ser el ltimo componente incorporado
antes de que el interruptor haya fallado. Por ejemplo, se puede
conectar el transformador con las conexiones para el ajuste de la
tensin desconectadas.
La Figura No 11, muestra la secuencia para localizar un
cortocircuito en el Sistema.
Figura No 11. Ruta para detectar problemas de corto en el
rectificador.
Corriente Cero sin Cambios en el Voltaje
Si el voltaje de corriente continua (CC) de salida del
rectificador permanece relativamente inalterado pero la salida de
corriente es cero, es porque existe un circuito abierto, que puede
estar causado por:
-Un fusible abierto en el circuito de salida
-Un cable abierto (positivo o negativo)
-Una falla en el nodo de MMO
Si se encuentra un fusible abierto en el circuito de salida, es
porque existe (o ha existido) un corto en el circuito.
Cambios Significativos en la Corriente sin Cambios en el
Voltaje
Si la salida de corriente continua cambia significativamente sin
cambios en el voltaje de salida, es porque ha cambiado la
resistencia del circuito. -Si la corriente ha aumentado, la
resistencia ha disminuido. Esto puede deberse a agregados al
sistema, cortos a otras estructuras enterradas, o grandes daos en
el revestimiento. -Si la salida de corriente disminuye
sensiblemente, la resistencia ha aumentado. Algunas causas posibles
incluyen instalacin de aislantes sobre la lnea, deterioro del
dispersor, discontinuidad debida a la desconexin de algn componente
del sistema, o bloqueo de gases. Las variaciones estacionales de
las condiciones del suelo, como sequas o congelamiento, tambin
pueden aumentar la resistencia en el circuito.
Cambios Significativos tanto en el Voltaje como en la
Corriente
A veces disminuyen sensiblemente tanto el voltaje como la
corriente de salida. Si disminuyen aproximadamente a la mitad de
sus valores normales, la causa ms probable es la falla parcial de
las placas rectificadoras (solamente media onda rectificada). Si
las placas rectificadoras estn funcionando normalmente, debe
verificarse que nos haya cortos en los arrollamientos de los
bobinados.9. Seguridad
La seguridad en el trabajo es de mayor importancia. En esta
seccin se analizan varios riesgos asociados a las actividades de
Mantenimiento del Sistema de Proteccin Catdica por Corriente
Impresa.
Elctricos
Este peligro invisible est casi siempre presente, por lo que se
deben tomar varias precauciones.
Mediciones de potencial de Proteccin Catdica
Existe siempre la posibilidad de encontrar potenciales
peligrosos al realizar mediciones de proteccin catdica. A
continuacin algunas precauciones:
-El potencial a medir puede ser peligroso. Durante las
mediciones no debe hacerse contacto con el circuito de medicin
hasta determinar que su potencial es seguro.
-Si puede haber corriente alterna presente, medir primero el
voltaje de alterno (CA). En los casos en que una estructura o un
cable corre paralelo a circuitos de transmisin de energa elctrica,
pueden encontrarse potenciales de corriente alterna significativos.
Los potenciales de corriente alterna peligrosos pueden encontrarse
en una estructura por induccin, corrientes que retornan por la
tierra, o por corrientes de falla.
Siempre debe medirse el potencial de corriente alterna de una
estructura si existe la posibilidad de encontrar potenciales
peligrosos. Evite hacer contacto fsico directo con el circuito de
medicin, conecte un multmetro para medir los potenciales de
corriente alterna entre la estructura y una celda de referencia de
cobre-sulfato de cobre (CU/CUSO4) en contacto con la tierra u otra
base de baja resistencia. Si se mide un potencial de corriente
alterna de ms de 15 voltios CA, la estructura se considera
peligrosa, y deben tomarse los pasos necesarios para reducir el
nivel peligroso del potencial. Si se determina que los potenciales
son inferiores a los 15 voltios, no es necesario hacer nada en
especial.
-Evite realizar mediciones durante tormentas elctricas, ya que
pueden inducirse voltajes peligrosos en las estructuras debido a
las descargas, aunque sean lejanas.
-Al trabajar cerca de lneas de transmisin elctrica, tener
cuidado o, al medir a travs de kits de aislamientos, use una sola
mano para realizar conexiones con cables y conectores aislados.
-Tener cuidado al verificar o reparar rectificadores y otras
fuentes de energa; deben ser apagadas antes de separar y/o trabajar
con los componentes del circuito.
Recubrimiento de MMO
Ncleo de titanio
Cable del nodo
DA
lA
S-GC-SIYC-IN-G-FO-15
REVISIN N: 0
EMISIN: OCT / 2006
ELABORADO / REVISADO POR CONSULTORA:APROBADO POR
CONSULTORA:REVISADO / APROBADO POR PDVSA:
FIRMA:FIRMA:FIRMA:
NOMBRE: Iren Bolvar / Ramn GuaidoNOMBRE: Hctor Chirinos NOMBRE:
O. Santos / C. Delmoral
S-GC-SIYC-IN-G-FO-15
REVISIN N: 0
EMISIN: OCT / 2006
_1262024689.doc
_1262024690.doc
_1262024691.doc
_1262024688.doc