7/23/2019 PROTECCIN CATDICA EN TANQUES QUE ALMACENAN HIDROCARBURO- desiree
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PROTECCIN CATDICA EN
TANQUES QUE ALMACENAN
HIDROCARBURO.
Aracely Desiree Rodrguez Martnez.
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OBJETIVO
Diseo, construccin, mantenimiento y
pruebas de los sistemas de proteccin
catdica para tanques de almacenamientoque contengan hidrocarburos.
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Descripcin: Tubos para alta presin, fabricados con acero
al carbono. Usos: ASTM A-53 GRADO B Tubos para la
conduccin de fluidos y gases, de uso frecuente en
petroqumica, minera e industria en general. La tubera A-
53 estn destinada a aplicaciones mecnicas y de presin.
Este tipo de tubera es apta para ser soldada, as como
para operaciones de formado tales como enrollado,
plegado, y abrid amiento.
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Composicin, %
Grado A Grado B
Carbono, max 0.25 0.30Manganeso 0.95 1.20
Fsforo, max 0.05 0.05Azufre, max 0.05 0.05Cobre, max 0.40 0.40Nquel, max 0.40 0.40
Cromo, max 0.40 0.40Molibdeno, max 0.15 0.15
Vanadio, max 0.08 0.08
Grado A Grado B
Resistencia a la traccin, min: 48,000 psi [330 MPa] 60,000 psi [415 MPa]
Fluencia, min: 30,000psi [205 MPa] 35,000psi [240 MPa]
COMPOSICIN QUMICA ACERO A53
PROPIEDADES MECNICAS ACERO A53
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NORMA.A-179 (sin soldadura).A-214 (soldados).
A179Esta especificacin cubre espesor mnimo de pared, tubos de acero de
bajo carbono estirado en fro sin soldadura para intercambiadores de
calor tubulares, condensadores y aparatos de transferencia de calor
similar. Esta especificacin cubre mnimo de pared de espesor, los
tubos de acero de bajo carbono estirado en fro sin soldadura para
intercambiadores de calor tubulares, condensadores y aparatos detransferencia de calor similar, trata sobre tubos de 1/8 a 3 pulgadas [3,2-
76,2 mm], ambos inclusive, de dimetro exterior.
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A-214
Esta norma cubre los tubos de acero al carbono mnimo espesor de
pared propuestos para su uso en intercambiadores de calor,
condensadores, y aparatos de transferencia de calor similar. Los
tamaos de tubo generalmente equipados con esta especificacin son
de 3 pulgadas [76,2 mm] de dimetro exterior, inclusive. Tubing tenerotras dimensiones puede ser suministrado, siempre que dichos tubos
cumplen con todos los dems requisitos de esta norma, requisitos de
propiedades mecnicas no se aplican a la tubera ms pequea
de 1/8 de pulgada [3.2 mm] de dimetro interior o 0,015 pulgadas [0.4
mm] de espesor.
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Existen dos tipos de sistemas de proteccincatdica:
1)nodos de sacrificio.
2) Corriente impresa. (para tanques de almacenamiento enterrado es la mas adecuada)
En los tanques de almacenamiento se debe
utilizar al menos uno.
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NODOS DE SACRIFICIO.
Este sistema se utiliza como fuente de corriente, la originada
por la diferencia de potencial entre el material del nodo y la
estructura a proteger. En este tipo de instalacin el material
de los nodos se consume dependiendo de la demanda de
corriente, de proteccin de la estructura a proteger, de la
resistividad del electrolito y del material usado como nodo,
durante el proceso de descarga del mismo.
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Los sistemas de nodos de sacrificio para proteccin
catdica, se deben aplicar en tanques de pequeo dimetro.Para los nodos galvnicos seleccionados para
instalaciones sobre el suelo, se deben de utilizar cualquiera
de los siguientes materiales:a)Aleaciones de magnesio con alto potencial.
b) Aluminio.
c) Zinc.
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Cuando el terreno donde se va a instalar el tanque de
almacenamiento tenga una resistividad de 0 a 5000 ohm/cm,
se debe usar un material de relleno, para el caso de nodos
de magnesio y/o zinc. El nmero y distribucin de nodos
requeridos para el sistema de proteccin catdica de
tanques de almacenamiento sobre el suelo, debe ser
conforme al diseo del sistema.
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Al calcular la colocacin de los nodos, se deben
considerar los factores que influyen en la distribucin de la
corriente sobre la geometra de la estructura, se debendistribuir nodos uniformemente alrededor del tanque o
bajo los tanques de nueva construccin de acuerdo a la
figura 1.
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SISTEMAS DE CORRIENTE IMPRESA
nodos
Los nodos para un sistema de corriente impresa en cuanto a
dimensiones, forma, composicin qumica, relleno utilizado,
instalacin y diseo de la cama andica, se deben instalar
desnudos con material de relleno especial (como el grafito
pulverizado). Deben conectarse, individualmente en grupos,
a una terminal positiva o a una fuente de corriente directa,
mediante conductores aislados. La estructura se debe
conectar a la terminal negativa, desde una fuente de corriente
directa (rectificador) Figura 2.
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Para instalaciones en el
suelo se debe usar el
grafito, hierro fundido conalto contenido de silicio o
mezcla de xidos
metlicos. Los nodosdeben ser localizados en
camas o distribuidos
cerca, abajo o alrededor,
de las estructuras que se
van a proteger.
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EL DISEO PARA UNA CAMA DE NODOS DEBE:
a) Evitar interferencias fsicas con las estructuras
existentes, particularmente con los sistemas de tierra
fsica.
b) Suministrar una corriente uniformemente distribuida.
c) Evitar interferencias por corrientes parsitas de
estructuras y/o sistemas adyacentes.
d) Evitar Interferencias con la membrana
impermeabilizante del sistema de deteccin de fugas en el
fondo del tanque.
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Al disear la distribucin de los nodos, se debenconsiderar nodos adicionales para un flujo ms uniforme
de la corriente y para permitir un margen en caso de fallas
aisladas en la conexin, o por agotamiento de algunosnodos.
El # de nodos, se debe determinar por el requerimiento
total de corriente de las estructuras a proteger y por la
densidad de corriente ptima del material seleccionado
para el nodo.
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REQUERIMIENTOS DE CORRIENTE Y VOLTAJE.Cuando sea necesaria una prueba de requerimiento de corriente, se debe realizar
como se indica en la figura 3, usando una cama temporal localizada en el suelo,
cerca del permetro del tanque. La fuente de energa puede ser una batera de
12V o una mquina de soldar de 300 A. Esta prueba de requerimiento de
corriente debe realizarse con un nivel mnimo de lquido en el tanque, de un 75%.
La tensin requerida para el suministro de corriente, se debe calcular utilizando la
ley de Ohm (E = RI), para lo cual se debe determinar la resistencia del circuito, de
la siguiente forma: Cuando se requiera el clculo de la prueba de resistencia del
nodo a tierra se debe calcular de acuerdo a NACE 51011 su equivalente. La
resistencia del nodo a tierra es generalmente la parte preponderante de laresistencia total del circuito en un sistema de corriente impresa. Cuando no sea
factible llevar a cabo tal prueba de requerimiento de corriente, se deben utilizar
para el diseo, los valores de densidades de corriente contenidas en la NRF-047-
PEMEX-2002.
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La prueba de requerimiento de corriente se debe llevar a cabo aplicando
una cantidad conocida de corriente, desde la cama temporal de nodos
a travs del suelo y hacia el tanque que se va a proteger. La necesidadde proteccin alrededor del tanque y bajo su centro, se evala utilizando
mediciones de potencial. Las pruebas de requerimiento de corriente se
debern realizar con un nivel de lquido en el tanque (mnimo 75 %),
para maximizar el contacto del fondo del tanque, con el material de
relleno en el que se asienta. La tensin necesaria para suministrar la
cantidad de corriente requerida, depende en gran parte del nmero y
localizacin de nodos y de la resistividad del suelo. Dado que lacorriente se determina generalmente en las pruebas de requerimiento de
corriente o es estimada, la tensin requerida puede calcularse mediante
la ley de Ohm (E = I R), si se conoce la resistencia del circuito.
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PROTECCIN CATDICA INTERNA.
El diseo de un sistema de proteccin catdica interna debe
contemplar las variaciones de nivel del electrolito en el tanque, as
como la presencia de lodos y/o contaminantes que pueden tener
efecto en su resistividad, efecto del fluido en los componentes del
sistema de proteccin como los nodos y cable, as como los
intervalos de inspeccin interna del tanque, para el diseo de
sistemas con nodos galvnicos similares para fondos de tanques
de almacenamiento de hidrocarburos sobre el suelo y el NACEStandard RP0388-2001 o su equivalente, para informacin sobre el
diseo de sistemas de corriente impresa.
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CONDICIONES DEL LUGAR:
El diseador debe considerar como mnimo lo siguiente:
a) Sistemas de proteccin catdica existentes y propuestos.
b) Posibles fuentes de interferencia.
c) Condiciones ambientales especiales.
d) Ubicacin del manto rocoso.
e) Profundidad del manto fretico.
f) Estructuras metlicas cercanas enterradas (incluyendo localizacin, propiedad y
prcticas del control de la corrosin.
g)Accesibilidad a la estructura.
h) Disponibilidad de energa elctrica.
i) Factibilidad de aislamiento elctrico de estructuras cercanas.
j) Sistemas de contencin secundaria, (membrana impermeabilizante del sistema
de deteccin de fugas para el fondo del tanque)
k)reas con drenaje pluvial deficiente.
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Instalacin de sistemas de
proteccin catdica.
La instalacin de un sistema de
proteccin catdica debe cumplir con
la NOM-001-SEDE-2005. En la
construccin de tanques nuevos para
facilitar la medicin de potencial en el
centro del tanque se debe considerar
una de las siguientes opciones:
a) Colocar electrodos de referencia
permanentes, cableados por debajo
del tanque por todo su permetro y las
terminales llevarse a un tablero de
control, para efectuar pruebas como
se indica en la figura 4.
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b) Cuando se requiera un
electrodo de referencia
permanente en tanques
existentes su instalacin debe
efectuarse conforme a lo
siguiente: Barrenar un agujero
desde el permetro hacia el centro
del tanque, utilizando un chorro
de agua un procedimiento
mecnico para instalar un tubo
perforado de PVC de plstico de
fibra reforzada, por debajo del
tanque existente como se indica
en la figura 5.
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El tubo perforado debe asegurar la continuidad de corriente
elctrica en toda su longitud, entre el suelo exterior al tubo y el
electrodo dentro del tubo. El electrodo de referencia puede ser
instalado dentro del tubo, utilizando una cinta no metlica de
electricista o un tubo de PVC de dimetro pequeo, para obtener
un perfil del potencial entre el suelo y el tanque, a travs delfondo. Si se utiliza un dispositivo metlico para insertar el
electrodo de referencia, este debe ser extrado antes de tomar las
lecturas. Debe tenerse cuidado al emplear tcnicas de chorro deagua para evitar socavaciones en los cimientos del tanque. Se
deben controlar cuidadosamente los medios mecnicos de
insercin del tubo, para evitar daos en el fondo del tanque.
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Se deben instalar testigos de prueba permanentes,
terminales a tierra o piezas cortas de cable o tubo; que
permiten identificar rpidamente los lugares normales de
medicin y evitar causar fallas tempranas en la pintura del
tanque al usar una cuchilla o piqueta para hacer contacto, si
se requieren dispositivos de aislamiento, se debe realizar
una inspeccin y efectuar mediciones elctricas para
asegurar que el aislamiento elctrico es efectivo y cubre los
requerimientos de proteccin catdica
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SISTEMA DE NODOS DE SACRIFICIO.
Se debe verificar que los nodos no presenten daos,
mantenerlos secos durante su almacenamiento y que cumplan
con los requisitos de calidad establecidos en el diseo. Los
envases hermticos de los nodos empacados
individualmente, deben retirarse antes de su instalacin. La
continuidad elctrica entre el nodo y su cable metlico, debe
probarse sin daar la integridad del empaque; los nodos
empacados deben rellenarse con tierra compactada del lugar.La figura 6 muestra la instalacin tpica de un nodo galvnico,
la instalacin definitiva debe estar conforme a los planos de
diseo.
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Durante el relleno de los nodos con material especial,
deber cuidarse que no daar los alambres y conexiones.
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SISTEMAS DE CORRIENTE IMPRESA.
Se debe verificar que los nodos no presenten daos,
mantenerlos secos durante su almacenamiento y que
cumplan con los requisitos de calidad establecidos en el
diseo. La continuidad elctrica entre el nodo y su cable
metlico, se debe probar sin daar la integridad del
empaque.
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INSTALACIN TPICA DE CAMAS DE NODOS.
La figura 7 muestra un ejemplo de cmo debe ser una
instalacin tpica de camas de nodos.
La instalacinde las camasse debe haceren base a losdiagramas deconstruccin
obtenidos en eldiseo.
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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS SISTEMAS DEPROTECCIN CATDICA.
ANODOS GALVANICOS
1. No requieren potencia externa.
2. Voltaje de aplicacin fijo.
3. Amperaje limitado.
4. Aplicable en casos de requerimiento de
corriente pequea, econmico hasta 5
amperios.
5. til en medios de baja resistividad.
6. La interferencia con estructuras
enterradas es prcticamente nula.
CORRIENTE IMPRESA
1. Requiere potencia externa.
2. Voltaje de aplicacin variable.
3. Amperaje variable.
4. til en diseo de cualquier
requerimiento de corriente sobre 5
amperios.
5. Aplicables en cualquier medio.
6. Es necesario analizar la
posibilidad de interferencia.
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LIMITANTES Y COSTOS.
El mejor mtodo para la medicin catdica es pormedio de nodo galvnico esto debido a que
tiene un mantenimiento simple y sin complicacin
aparte de que es barato, y en otro caso el de
corriente impresa tiene un costo de instalacin
alto, con un mantenimiento no simple.
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