MITIGACION DE INTERFERENCIAS ELECTROMAGNETICAS AC EN CONFIGURACIONES COMPLEJAS

Contenido q INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías) q CASO DE ESTUDIO – (Descripción del

Mediciones de ACINDUCIDA y Potencial ACINDUCIDA = 131. 8 Volt Potencial DC = +

q INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías) Inducción electromagnética AC en una cañería debido a

q INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías) Principales factores que intervienen en el fenómeno de

q INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías) Mecanismos de la corrosión-AC (Explicación conceptual) Cañería con

q INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías) v Es razonable pensar que el aumento en

q CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema) Gasoductos paralelos de 61 km 1

q CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema) 6 km o de 4 m

q CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema) Distancia promedio 43 mts 330 Kvolt

q CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema) Distancia mínima 620 mts lt Kvo

q CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema) Esquema Unifilar (Electroductos-Gasoductos) Discontinuidades Geométricas Prog.

q CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema) Vista general del sistema “Electroductos-Gasoductos” Gto.

q ANTECEDENTES Para ambos gasoductos: Sistemas “Protección Catódica” independiente y la mitigación de las

q MEDICIONES INICIALES • La corriente transportada por las LAT (330 Kv) era de

q DISEÑO DE ESTACIONES DE MITIGACION Y PROTECION CATODICA El sistema actual plantea varios

q DISEÑO DE ESTACIONES DE MITIGACION Y PROTECION CATODICA Ø Luego de varias campañas

q CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN Estación 1 - Prog. 1+ 250, largo

q CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN

q CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN (5) y (6) Mojón especial con el

q ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA Ø De los Sis de PC existentes

q ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA Dos de las premisas iniciales eran: 1)

q RESPUESTA DEL SISTEMA DE PROTECCION CATODICA Luego de nueve meses de polarización y

q ESTUDIOS DE INTEGRIDAD Estudio de integridad basado en el análisis ECDA (2013). En

q CONCLUSIONES FINALES En el trabajo verifican: ü Los efectos de los paralelismos entre

q CONCLUSIONES FINALES q La configuración del nuevo sistema de protección catódica permitió desplazar

MUCHAS GRACIAS … Ing. Germán Mancuso - Ing. Hernan Babino

Slides: 39

Download presentation

MITIGACION DE INTERFERENCIAS ELECTROMAGNETICAS AC EN CONFIGURACIONES COMPLEJAS DE MULTIPLES ELECTRODUCTOS – GASODUCTOS 1 Ing. Germán Mancuso - 2 Ing. Hernan Babino 1 Camuzzi Gas S. A. - german. mancuso@camuzzigas. com. ar 2 Cathodic Protection Specialist NACE #9369 - hernanbabino@yahoo. com. ar

Contenido q INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías) q CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema) q ANTECEDENTES q MEDICIONES INICIALES q DISEÑO DE ESTACIONES DE MITIGACION Y PROTECION CATODICA § CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN § ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA q MEDICION FINALES q RESPUESTA DEL SISTEMA DE PROTECCION CATODICA q ESTUDIOS DE INTEGRIDAD q CONCLUSIONES

Mediciones de ACINDUCIDA y Potencial ACINDUCIDA = 131. 8 Volt Potencial DC = + 23 m. Volt

q INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías) Inducción electromagnética AC en una cañería debido a una LAT (Fuente: NACE) La V-I inducidas (cañería) será la resultante (en módulo y fase) de la suma vectorial de cada una de las inducciones que produce cada fase independientemente

q INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías) Principales factores que intervienen en el fenómeno de inducciones electromagnéticas: Ø Cantidad de fases de LAT Ø Ángulos de fase Ø Corriente de trasporte de la LAT (Amper) Ø Configuración de la torre de LAT Ø Separación entre fases (R-S-T) Ø Altura de LAT Ø Separación entre torre de LAT y cañería (geometría) Ø Discontinuidades (en la geometría Electroducto-Gasoducto) Ø Cañería (Ø, longitud, profundidad) Ø Resistividad del terreno Ø Calidad del revestimiento de la cañería

q INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías) Mecanismos de la corrosión-AC (Explicación conceptual) Cañería con inducción AC sin protección catódica Cañería con inducción AC y con protección catódica v La probabilidad de “Corrosión-AC” ocurre cuando la parte positiva de onda de AC se hace más positiva (mas anódica) que el “Potencial de Corrosión” v La aplicación de protección catódica disminuye el área y el tiempo en el cual la cañería es susceptible de corrosión-AC.

q INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías) v Es razonable pensar que el aumento en los niveles de la PC disminuye la probabilidad de corrosión-AC, pero muchos de los casos reportados de fallas han ocurrido en cañerías con buen nivel de protección catódica (bien polarizado). v Estos reportes también coinciden que el p. H encontrado entorno a la falla de revestimiento era alto. Aumentar los niveles de PC → Mecanismos de alcalinización al ↑ p. H La combinación de esto con las oscilaciones potenciales, podría conducir (a la falla) a entrar y salir periódicamente en el dominio de la corrosión por alto p. H descripta en el diagrama de Pourbaix Diagrama de Pourbaix, el área sombreada indica la zona crítica de corrosión AC Con p. H>12 los productos de corrosión pueden pasar de (Fe 3 O 4), una película pasiva de baja tasa de penetración, a un ácido ferroso (HFe. O 2) con una alta tasa de penetración. Condición del terreno: Determina si en él las reacciones electroquímicas de corrosión son lo suficientemente rápidas como para producirse en el tiempo que el potencial cruza la zona de la corrosión. En consecuencia, la corrosión-AC no es evitable/controlable mediante un aumento de los niveles de protección catódica

q CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema) Gasoductos paralelos de 61 km 1 - Gto. Alim. ERP Pto. Madryn, 12” (1979) c/ revest. Asfaltico (A 1) 2 - Gto. Alim. Planta Aluar 12” (1998) c/ revest. Tricapa (G 4). ( Ambos Gtos. posen puntos de trasferencia con el Gto. San Martín operado por TGS)

q CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema) 6 km o de 4 m s i l rale Pa Electroducto Futaleufu –Aluar 330 Kvolt (en doble Terna) Electroducto 500 Kvolt (Pico Truncado – Pto. Madryn)

q CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema) Distancia promedio 43 mts 330 Kvolt

q CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema) Distancia mínima 620 mts lt Kvo 30 2 x 3 volt K 0 50

q CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema) Esquema Unifilar (Electroductos-Gasoductos) Discontinuidades Geométricas Prog. 1 : Acercamiento a las LAT (330 Kv). Prog. 11+300 : Transposición total de las ternas LAT (330 Kv). Prog. 39+260 : cruce a 35° del Electroducto de 500 k. V Prog. 47+630 : Los gasoductos cruzan a 20° las LAT (330 Kv) y se alejan.

q CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema) Vista general del sistema “Electroductos-Gasoductos” Gto. 12” c/revestimiento Tricapa (G 4) a Pto. Madryn Gto. 12” c/revestimiento Asfaltico (A 1)

q ANTECEDENTES Para ambos gasoductos: Sistemas “Protección Catódica” independiente y la mitigación de las interferencias-AC se contralaban indirectamente a través de estos. Estos sistemas planteaban una relación de compromiso entre el control de los niveles de protección catódica y la mitigación de la inducción-AC Gto. c/ Revestimiento Asfaltico (A 1) Gto. c/ Revestimiento Tricapa (G 4) Sistema Galvánico y en 1982/1983 “Gas del Estado” implementa las primeras mitigaciones AC. Reaprovechamiento de las mismas para reforzar la “Protección Catódica” Sistema Galvánico con ánodos de Baterías de Zinc en todos los Mojones del paralelismo. A partir del 1992. La “Protección Catódica” fue mixta, y reforzada con generadores eólicos, paneles solares, termogeneradores y rectificadores) Esta complejidad (por diversidad de equipamiento), no dieron los resultados esperados. La perdida de efectividad se debió al la gran cantidad de masa anódica instalada que se pasivo.

q MEDICIONES INICIALES • La corriente transportada por las LAT (330 Kv) era de 580 Amper en conjunto (Fuente: Transpa) • Se desconectaron todas las inyecciones de PC (ánodos, termogeneradores, paneles solares y rectificadores), con el fin de maximizar los efectos de la inducción-AC.

q DISEÑO DE ESTACIONES DE MITIGACION Y PROTECION CATODICA El sistema actual plantea varios problemas de incompatibilidad entre los sistemas de protección catódica instalados y los mecanismos de mitigación-AC. Para el rediseño de éstos se establecieron objetivos y/o metas que se deseaba que cumplan una vez construidos y puestos en operación, los cuales se mencionan a continuación: v Potenciales de polarización que aseguren su integridad de la cañería según normas vigentes. (Apéndice D – (NAG-100) – Medicion ON /OFF y PR 0177 (NACE) v Protección catódica por corriente impresa, y compartido para los 2 gasoductos. v Optimización y maximización de las instalaciones existentes. v Mitigar los posibles efectos de corrosión-AC debido a las inducciones electromagnéticas, mediante puestas a tierra estratégicamente ubicadas y económicamente viables. v Cumplir la Ley Nº 19. 587, en lo referente al riesgo eléctrico y seguridad a las personas. v Reducir tiempos y los altos costos de mantenimiento y controles actuales.

q DISEÑO DE ESTACIONES DE MITIGACION Y PROTECION CATODICA Ø Luego de varias campañas de mediciones y recolección de datos en campo, el foco se centró en la cañería con revestimiento Tricapa (G 4). Ø Datos aportados por la operadora de los Electroductos (Transpa SA). Ø Se simuló computacionalmente (PRC’s AC Coupling Prediction software) el comportamiento del sistema de “Electroductos-Gasoductos”. Simulación de control del sistema ”Electroductos-Gasoductos” Ø Con este modelo computacional, se ensayaron distintas alternativas y configuraciones de mitigaciones, que cumplan con las metas fijadas anteriormente. Ø Se propone la construcción de 3 estaciones de mitigación (PAT). Ø La configuración elegida para las puestas a tierra es de cables desnudos paralelos Simulación del sistema ”Electroductos-Gasoductos” con las estaciones de mitigación propuestas | Ø La compatibilidad con el sistema de protección catódica estará dado por la instalación de discriminadores DC/AC, que bloquean la corriente continua y envían la corriente alterna a tierra.

q CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN Estación 1 - Prog. 1+ 250, largo (L): 300 mts (de cada lado), Relleno: mezcla especial Estación 2 - Prog 8+ 850, largo (L): 100 mts (de cada lado), Relleno: sin relleno Estación 3 - Prog. 46+ 900, largo(L): 200 mts (de cada lado), Relleno: sin relleno

q CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN

q CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN (5) y (6) Mojón especial con el discriminador DC/AC

q CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN

q ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA Ø De los Sis de PC existentes (Bat. /ánodos, Sist. eólicos, Paneles Eólicos, TEG y rectificadores), solo se mantuvieron los termogeneradores de las Prog. 13 y 27, y el rectificador de la Prog. 55 Ø Se renovaron los Disp. Superf. x Prof. en Prog. 13, 27 y 55 Ø Se instalo un nuevo TEG + Disp. Profundo en la Prog. 41 Ø El nuevo Sist. de PC da protección a las 2 cañería En total el Sist. de PC inyecta > 75 Amprer al conjunto. 69 A→ (A 1) y 6 A→(G 4)

q ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA Dos de las premisas iniciales eran: 1) Que se pretendían medir los valores de polarización directamente (ensayos ON/OFF). 2) Reducir tiempos, costos y facilitar las tareas de control del sistema de PC. En esta línea se trabajó en la modificación del sistema de inyección de corriente de los termogeneradores, dotándolos (permanentemente) de la funcionalidad de realizar ensayos ON/OFF con sincronismo satelital programable.

q MEDICIONES FINALES

q RESPUESTA DEL SISTEMA DE PROTECCION CATODICA Luego de nueve meses de polarización y ajustes, se realizan las primeras mediciones ON/OFF, la respuesta de ambas cañerías al nuevo sistema de protección catódica verifican que más del 95 % de los potenciales OFF son más negativos que – 850 m. V, cumpliendo de esta manera el criterio más exigente de la norma NAG-100 (Apéndice D, Criterio 1. 2).

q ESTUDIOS DE INTEGRIDAD Estudio de integridad basado en el análisis ECDA (2013). En la etapa de pre-evaluación, se decidió ejecutar una inspección DCVG completa en ambas, complementadas con relevamientos de tapada, resistividad y p. H, el relevamiento de potenciales paso a paso (CIS) se decidió no ejecutarlo debido a que no se disponía de suficiente información (con mediciones de respaldo) sobre el potencial riesgo que implicaba a la seguridad a los técnico la caminata con una bobina de alambre cobre de 6 Km debajo de las LAT. En el gasoducto con revestimiento Tricapa (G 4), no se detectaron en los 60 km indicaciones DCVG, por otro lado en el gasoducto más viejo con revestimiento asfaltico (A 1) se detectaron 944 indicaciones con la siguiente distribución: -Categoría 1: Ix. R <15% : 225 indicaciones -Categoría 2: 15%< Ix. R <35% : 411 indicaciones -Categoría 3: 35%< Ix. R <60% : 248 indicaciones -Categoría 2: Ix. R >60% : 60 indicaciones Que verifica los altos requerimientos de corriente >69 Amper (aprox 1. 28 m. A/m 2) que demandada esta última cañería a los equipos protección catódica instalados. Al momento de elaborar el presente trabajo la etapas 3 “inspecciones directas” del análisis EDCA se encuentra en etapa planificación.

q CONCLUSIONES FINALES En el trabajo verifican: ü Los efectos de los paralelismos entre electroductos del alta tensión y gasoductos. ü Los picos de inducciones que se producen en las discontinuidades geométricas del conjunto “Electroductos-gasoductos”, ü No se verificaron inducciones electromagnéticas de la LAT de 500 KVolt que cruza a los gasoductos en un ángulo > 35° q La construcción y puesta en marcha de las tres estaciones de mitigación AC permitió pasar de inducciones máximas medidas de 170 VAC a valores pico de 14. 9 VAC en la Prog 11. 5 que coincide con la ubicación inversión de terna de los electroductos. Posteriormente se construyo una cuarta estación de mitigación en la Prog. 12, en esta nueva situación el pico máximo medido en la última campaña fue de 7. 6 VAC. q El resto de los valores de inducción AC, se encuentran dentro de lo permitido por las normas (< 15 VAC) y no representan un riesgo a las personas, por otro lado en ese rango de inducciones, la densidad de IAC se deberían mantener por debajo de 20 A/m 2, por lo que se estima que la probabilidad de corrosión AC es baja.

q CONCLUSIONES FINALES q La configuración del nuevo sistema de protección catódica permitió desplazar los potenciales OFF a valores más negativos de -800 m. V cumpliendo indicado en el Apéndice- D (NAG 100), y que con las modificaciones implementadas en los Termogeneradores es posible tener un control más efectivos de los niveles de polarización de las cañerías. q La ejecución de los pozos de inspección para evaluación directa del análisis EDCA, junto a la inspección DCVG ya realizada, marcara una nueva línea base para el gerenciamiento de la integridad de estas cañerías. Agradecimientos: Leonel Aguilar – Lic. Pablo Esponda – Rodolfo Martinovic Centro Operativo Trelew – Camuzzi Gas del Sur

MUCHAS GRACIAS … Ing. Germán Mancuso - Ing. Hernan Babino