7.Metodología Para El Manejo Integral de La Corrosión en Líneas de Transmisión de Energía...
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METODOLOGÍA PARA EL MANEJO INTEGRAL DE LA CORROSIÓN EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA DE ALTO VOLTAJE Juan Guillermo Maya Montoya Interconexión Eléctrica S.A. E.S.P [email protected] Resumen Este trabajo presenta una metodología elaborada con base en el conocimiento del fenómeno de la corrosión, que al aplicarse permite a las empresas reducir el pago de compensaciones por interrupciones en la prestación del servicio, aumentar la confiabilidad de los sistemas y disminuir los costos de operación y reposición de los equipos instalados en zonas con algún grado de agresividad corrosiva. INTRODUCCIÓN Es común encontrar en los reportes de mantenimiento de las empresas con activos instalados en zonas con algún nivel de agresividad corrosiva, que los componentes metálicos de las líneas de transmisión de energía presentan desgaste por la acción de la corrosión sin embargo, los informes carecen de un análisis que permita determinar la criticidad y el tiempo en el que se podría presentar la falla del elemento afectado; de conocerse, se podría tomar una acción efectiva ajustada a una condición real del riesgo. El poco conocimiento en el manejo técnico de este fenómeno hace que en algunas empresas se entienda como una situación “normal” la falla de sus activos por el desgaste de componentes atacados por la corrosión y que además se realicen procedimientos de mantenimientos costosos y en ocasiones poco efectivos. Todo lo anterior motivó al Grupo ISA a desarrollar una metodología a la que denominó “Manejo Integral de la Corrosión”, la cual se ha venido implementando hace ocho años en sus filiales con excelentes resultados técnicos y económicos. Con su implementación se ha logrado beneficios económicos cercanos a los diez millones de dólares americanos. La metodología es simple y fácil de implementar en cualquier compañía transportadora o distribuidora de energía, se deben realizar las siguientes actividades: 1. Evaluar las actividades y procedimientos de mantenimiento existentes en la compañía para mitigar la corrosión. 2. Definir los criterios de evaluación de condición por corrosión para cada uno de los elementos componentes de las torres. 3. Capacitar a los técnicos e ingenieros responsables del mantenimiento de las líneas de transmisión de energía en temas de evaluación y control de la corrosión. 4. Evaluar la condición por corrosión de los componentes de torre en las líneas de transmisión de energía. 5. Analizar la información recibida de la evaluación de las líneas. 6. Programar los mantenimientos por corrosión para el corto y mediano plazo. 7. Proyectar las inversiones por corrosión en el largo plazo. A continuación se describe con más detalle cada una de las actividades. 1. Evaluación de actividades y procedimientos de mantenimiento Algunas empresas transportadoras o distribuidoras de energía realizan actividades de mantenimiento preventivo como estrategia para enfrentar la corrosión en sus activos; sin embargo, debido al poco conocimiento de esta problemática, es común observar como se asignan importantes recursos técnicos y económicos en tareas poco necesarias o sin ofrecer una protección efectiva contra la corrosión, haciendo imperioso realizar la evaluación de las actividades y los procedimientos de mantenimiento existentes.
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ES UNA METODO PARA PODER TRATAR/ MANEJAR LA CORRORSION EN LINEAS DE TRANSMISION EN AMBIENTES AGRESIVOS
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METODOLOGA PARA EL MANEJO INTEGRAL DE LA CORROSIN EN
LNEAS DE TRANSMISIN DE ENERGA ELCTRICA DE ALTO
VOLTAJE Juan Guillermo Maya Montoya
Interconexin Elctrica S.A. E.S.P
Resumen
Este trabajo presenta una metodologa elaborada con
base en el conocimiento del fenmeno de la corrosin,
que al aplicarse permite a las empresas reducir el pago de
compensaciones por interrupciones en la prestacin del
servicio, aumentar la confiabilidad de los sistemas y
disminuir los costos de operacin y reposicin de los
equipos instalados en zonas con algn grado de
agresividad corrosiva.
INTRODUCCIN
Es comn encontrar en los reportes de mantenimiento de
las empresas con activos instalados en zonas con algn
nivel de agresividad corrosiva, que los componentes
metlicos de las lneas de transmisin de energa
presentan desgaste por la accin de la corrosin sin
embargo, los informes carecen de un anlisis que permita
determinar la criticidad y el tiempo en el que se podra
presentar la falla del elemento afectado; de conocerse, se
podra tomar una accin efectiva ajustada a una
condicin real del riesgo.
El poco conocimiento en el manejo tcnico de este
fenmeno hace que en algunas empresas se entienda
como una situacin normal la falla de sus activos por
el desgaste de componentes atacados por la corrosin y
que adems se realicen procedimientos de
mantenimientos costosos y en ocasiones poco efectivos.
Todo lo anterior motiv al Grupo ISA a desarrollar una
metodologa a la que denomin Manejo Integral de la
Corrosin, la cual se ha venido implementando hace
ocho aos en sus filiales con excelentes resultados
tcnicos y econmicos.
Con su implementacin se ha logrado beneficios
econmicos cercanos a los diez millones de dlares
americanos.
La metodologa es simple y fcil de implementar en
cualquier compaa transportadora o distribuidora de
energa, se deben realizar las siguientes actividades:
1. Evaluar las actividades y procedimientos de
mantenimiento existentes en la compaa para
mitigar la corrosin.
2. Definir los criterios de evaluacin de condicin por
corrosin para cada uno de los elementos
componentes de las torres.
3. Capacitar a los tcnicos e ingenieros responsables
del mantenimiento de las lneas de transmisin de
energa en temas de evaluacin y control de la
corrosin.
4. Evaluar la condicin por corrosin de los
componentes de torre en las lneas de transmisin
de energa.
5. Analizar la informacin recibida de la evaluacin
de las lneas.
6. Programar los mantenimientos por corrosin para el
corto y mediano plazo.
7. Proyectar las inversiones por corrosin en el largo
plazo.
A continuacin se describe con ms detalle cada una de
las actividades.
1. Evaluacin de actividades y
procedimientos de mantenimiento
Algunas empresas transportadoras o distribuidoras de
energa realizan actividades de mantenimiento
preventivo como estrategia para enfrentar la corrosin en
sus activos; sin embargo, debido al poco conocimiento
de esta problemtica, es comn observar como se
asignan importantes recursos tcnicos y econmicos en
tareas poco necesarias o sin ofrecer una proteccin
efectiva contra la corrosin, haciendo imperioso realizar
la evaluacin de las actividades y los procedimientos de
mantenimiento existentes.
-
En este primer paso las compaas deben eliminar los
procedimientos inadecuados o incorporar las mejores
prcticas para el control de la corrosin.
A continuacin se describen como ejemplo, actividades
eliminadas de los programas de mantenimiento en
algunas filiales del Grupo ISA.
Al realizar la evaluacin de las actividades de
mantenimiento en una compaa del Grupo Empresarial
se encontr una actividad denominada embreado de
patas realizada en todas las torres de los circuitos
cercanos al mar y con la cual se pretenda evitar la
penetracin de contaminantes corrosivos a las
fundaciones de las torres. Esta actividad consista en
aplicar brea fundida en los pedestales de concreto en las
cuatro patas de las torres y a los perfiles metlicos hasta
un metro arriba del pedestal.
Luego de un anlisis tcnico se demostr la inoperancia
de esta actividad y la ineficacia de la brea ante el tipo de
corrosin a evitar. Como consecuencia se decidi
eliminar la actividad generando hasta hoy un ahorro de
aproximadamente USD 300000.
La otra actividad encontrada fue la proteccin
anticorrosiva de torres (pintura), en una regin con
aparente agresividad corrosiva y para la cual se tena una
inversin programada de siete millones de dlares. Se
realiz el anlisis y se demostr que no era necesario
realizar dicha proteccin en esas torres y se reasignaron
los recursos a unas lneas de transmisin con torres
ubicadas en una zona con mayor agresividad corrosiva.
Como ya se dijo, tambin existen actividades a
incorporar con ahorros significativos para las compaas,
este es el caso de otra filial a la que se recomend aplicar
proteccin anticorrosiva a ms de 200 torres ubicadas
muy cerca del mar. Con la incorporacin de esta
actividad, se logro eliminar por ms de 10 aos el riesgo
de falla de la estructura por corrosin, evitando a la vez
una inversin de aproximadamente dos millones de
dlares por la reposicin de componentes estructurales.
Fig. 1. Aplicacin de proteccin anticorrosiva en una torre a
500 kilovoltios con lnea energizada.
Otro caso exitoso es la recomendacin para incorporar el
procedimiento de recuperacin de elementos
desmontados por corrosin; esta actividad consiste en
seleccionar nicamente aquellas piezas con ataque
corrosivo superficial, garantizando as que el elemento
mantiene todava las caractersticas de resistencia
mecnica de diseo.
Fig. 2. Un herraje antes y despus de realizado el
tratamiento de recuperacin.
Luego de la seleccin, las piezas son sometidas a un
proceso de limpieza y de nuevo son galvanizadas en
caliente.
En solo 53 torres de un circuito a 500 kV, fueron
recuperados 1043 herrajes, con una inversin de USD
1.172. y su costo a nuevo era de USD 35000.
Fig. 3. Herrajes recuperados y listos para ser reutilizados en
las torres.
2. Definicin de criterios de calificacin de
condicin por corrosin
Un buen criterio de evaluacin de condicin por
corrosin debe indicar claramente el grado de afectacin
del elemento y ser de fcil comprensin para el
evaluador; adicionalmente, los criterios de calificacin
deben definirse con base en la expectativa de vida til
remanente de los elementos evaluados.
Existen muchas variables a considerar cuando se quiere
determinar la vida til remanente de un elemento atacado
por la corrosin atmosfrica. Una manera prctica de
hacerlo es recurriendo a los datos histricos de fallas y
observando el desgaste fsico presente en los elementos
fallados.
Por ejemplo, si se tiene un aislador fallado por ataque
corrosivo luego de 15 aos de servicio y se observa que
el punto de falla en el pn ha sufrido un desgastes
-
superior al 75% en su dimetro, se puede afirmar que la
vida til de los aisladores en la torre o sector de lnea
donde estaba instalado es de aproximadamente 14 aos;
sin embargo, se debe tener especial cuidado y considerar
una falla mucho antes, si hubiese sido exigido por
esfuerzos adicionales como los generados por vientos
fuertes o las actividades de mantenimiento rutinario.
El criterio aplicado hoy en el Grupo ISA para determinar
la expectativa de vida til remanente en los componentes
de torres atacados por corrosin esta basado en la
observacin y el anlisis de muchos componentes
fallados; de estos anlisis se concluy que el riesgo de
falla de los cuerpos cilndricos afectados por la corrosin
es bajo si no se ha perdido ms del 20% de su dimetro
original y con un desgaste por encima de este porcentaje
la posibilidad de falla del elemento es muy alta. Este
criterio aplica para componentes de torre como herrajes,
pnes de aisladores, prolongaciones y pernos de escalera
entre otros.
Para los perfiles estructurales se aplica el mismo criterio,
pero el desgaste del acero se mide en el espesor de las
aletas de los perfiles.
As pues, conociendo el ao de instalacin del elemento
y el desgaste del acero en su cuerpo, se puede estimar la
velocidad de corrosin y el tiempo que puede demorar
para llegar a los valores definidos como peligrosos.
2.1. Componentes de Torre para Evaluacin de
Condicin por Corrosin
Al implementar la metodologa es importante que cada
compaa identifique los elementos crticos en sus torres,
son todos aquellos que pueden causar una interrupcin
en la prestacin del servicio al romperse por el ataque
de la corrosin. El siguiente esquema muestra algunos
de los elementos o conjunto de elementos en una lnea de
transmisin de energa a los que se debe evaluar su
condicin cuando son atacados por la corrosin.
Fig. 4. Componentes de torre para evaluacin de condicin
por corrosin
El color rojo identifica los elementos que al fallar pueden
producir la interrupcin en el servicio de transporte de
energa.
2.2. Criterios de calificacin
Como ya se dijo, el criterio de calificacin debe indicar
claramente las caractersticas fsicas del desgaste por
corrosin en el elemento; una buena estrategia que
facilita la capacitacin del personal evaluador es la
utilizacin de una breve descripcin de la apariencia
fsica del ataque corrosivo, acompaado de patrones
fotogrficos como el presentado a continuacin y que es
el utilizado en el Grupo ISA para la evaluacin de la
condicin de los pnes de los aisladores de vidrio y
porcelana instalados en zonas con alto nivel de
corrosin.
2.2.1. Corrosin Grado 1.
En atmsferas costeras se caracteriza por que los cuerpos
metlicos cilndricos presentan un color beige en toda la
superficie; tambin pueden presentar oxidos de hierro en
forma de puntos pequeos de color caf rojizo, la cara
opuesta a los vientos predominantes puede presentar muy
poca afectacin del recubrimiento de Cinc.
En atmsferas industriales se caracteriza por presentar un
color caf oscuro en toda la superficie del elemento.
La caracterstica principal de este grado de corrosin es
que an cuando se ha perdido parcial o totalmente el
recubrimiento de Cinc, el desgaste del acero es mnimo.
Fig. 5. Pn de aislador Grado 1 de corrosin.
2.2.2. Corrosin Grado 2.
Estos elementos presentan un color caf oscuro
generalizado en las superficies de las caras mas afectadas
y en algunos casos, xidos de forma laminar
(exfoliacin), con un desgaste hasta del 20% en el
dimetro original. La cara opuesta a los vientos
predominantes en los cuerpos cilndricos puede presentar
muy poca afectacin del recubrimiento de Cinc o un
color beige, con puntos pequeos de oxidos de hierro.
Fig. 6. Pn de aislador Grado 2 de corrosin
-
2.2.3. Corrosin Grado 3.
Este es el grado de corrosin ms crtico a encontrar en
los elementos cilndricos, presenta desgaste severo del
acero y productos de corrosin localizada o en forma
circular, en algunos casos, la cara ms afectada presenta
un desgaste lateral superior al 20% en el dimetro
original.
Estos elementos han perdido en gran medida las
caractersticas de resistencia mecnica originales y deben
ser sustituidos lo ms pronto posible.
Fig. 7. Pn de aislador Grado 3 de corrosin
El criterio de tres grados de corrosin se puede aplicar en
otros componentes de las torres como la estructura,
tornillera, herrajes, etc.
Fig. 8. Patrones fotogrficos de corrosin en algunos
componentes de torre.
En elementos como los amortiguadores del tipo
Stockbridge y las placas informativas o de
identificacin, se utilizan los mismos tres grados de
corrosin pero el criterio utilizado es el de la
funcionalidad del elemento; por ejemplo, el grado 1 de
corrosin en las placas indica que an cuando se observa
corrosin en cualquier parte de su superficie, el mensaje
se puede leer perfectamente; el grado 2 de corrosin
indica que el mensaje se puede leer y entender con algn
grado de dificultad debido al ataque corrosivo en su
superficie y el grado 3 de corrosin indica que el
mensaje presenta mucha dificultad o no se puede leer
debido al ataque corrosivo.
Cuando se definen los grados de corrosin se debe tener
en cuenta que no solo van a indicar la condicin fsica de
los elementos sino que tambin indicarn el tiempo
aproximado en el que la compaa deber programar los
recursos tcnicos y econmicos para el mantenimiento,
en consecuencia, cada grado de corrosin indica una o
varias acciones a ejecutar inmediatamente despus de
realizada la evaluacin. De acuerdo con la condicin
encontrada en los componentes de las lneas, los equipos
de mantenimiento debern ejecutar las acciones
establecidas para cada caso.
3. Capacitacin del personal
La capacitacin del personal de mantenimiento debe ser
tanto terica como prctica y se debe hacer especial
nfasis en los patrones fotogrficos de los criterios de
calificacin definidos por la empresa. Tambin deben
ser capacitados en la identificacin de problemas tpicos
de corrosin en torres de transmisin de energa, as
como en las diferentes alternativas de solucin.
Las empresas deben asegurarse de que los ejecutores de
mantenimiento sean los ms idneos para la evaluacin
de la corrosin en los componentes de las lneas de
transmisin de energa, dado que los resultados
econmicos dependen de la calidad de la evaluacin.
Se recomienda entonces capacitar al personal
responsable del mantenimiento en los siguientes temas
especficos:
Principios bsicos de la corrosin: Donde
Identifiquen y comprendan los fenmenos de
corrosin ms comunes o de mayor ocurrencia en las
lneas de transmisin de energa.
Evaluacin de condicin por corrosin de los
componentes metlicos de las torres de transmisin
de energa.
Mejores prcticas de mantenimiento.
4. Evaluacin de las lneas de transmisin
de energa
La evaluacin de condicin por corrosin de los
componentes de torres se puede realizar dentro de las
rutinas de mantenimiento definidas en cada empresa,
incluyendo en los formatos de inspeccin los puntos de
evaluacin.
Los formatos pueden ser especficos y exclusivos para la
evaluacin de este tema, en l se describe la posicin
exacta de cada uno de los componentes de la torre, con
casillas para calificar el grado de corrosin observado en
el elemento y espacios para realizar comentarios
adicionales.
Cuando se tienen todos los reportes de evaluacin de
corrosin en las lneas, los ingenieros de mantenimiento
o los responsables de la evaluacin de las inspecciones
deben saber interpretar la informacin recibida.
-
Fig. 9. Evaluacin de corrosin en el sistema de aislamiento
de una lnea a 500 kV.
Generalmente se definen procedimientos preventivos o
correctivos de acuerdo con el tipo de corrosin y el
grado de deterioro observado en los elementos. Algunas
de las actividades ms comunes derivadas de las
evaluaciones de corrosin son las siguientes:
Pintura de torres.
Cambio de perfiles de torres.
Cambio de tornillera.
Cambio de herrajes.
Cambio de amortiguadores.
Cambio de placas informativas.
Cambio de aisladores.
Cambio de cables de guarda.
Cambio de cables conductores.
5. Anlisis de la informacin recibida de
las evaluaciones de campo
Analizando con detalle los reportes de evaluacin de
corrosin en las lneas de transmisin de energa, se
obtienen las zonas geogrficas ms agresivas,
determinando con mucha precisin el nmero de torres
que estn involucradas en ellas. Si se profundiza un
poco ms en el anlisis, se observa que las zonas tambin
se pueden dividir en sectores ms pequeos debido a la
existencia de grupos de torres con diferencias
importantes en el nivel de afectacin por corrosin como
se muestra en la siguiente figura:
Fig. 10. Representacin esquemtica de los niveles de
corrosin en las estructuras de un circuito.
La figura 10 muestra como de la torre 1 y la torre 150 la
estructura presenta grado 1 de corrosin, entre la torre
150 y la torre 300 la estructura presenta grado 2 de
corrosin; el cambio de la tendencia entre la torre 300 a
la 325 se da porque se pintaron 25 torres para mejorar su
condicin, de all en adelante la tendencia de las
estructuras contina en grado 2 de corrosin.
Si todas las torres de este circuito tienen los mismos aos
de servicio, se puede concluir entonces que de la torre 1
a la torre 150 existe un nivel de corrosin atmosfrica
menos agresivo que de la torre 150 en adelante; el
cambio de nivel de corrosin de las 25 torres pintadas
muestran claramente las bondades de esta prctica.
De esta misma manera se puede graficar la condicin de
los aisladores, de los herrajes, de la tornillera, etc. y
definir con base en las graficas el alcance de las acciones
de mantenimiento para cada lnea.
6. Programacin de actividades de
mantenimiento
Cuando se realiza una evaluacin completa y detallada
como la sugerida con esta metodologa, lo normal es que
al terminar de analizar la informacin de campo resulte
una gran cantidad de actividades por realizar en el corto
plazo (casos urgentes).
Para orientar acertadamente los recursos econmicos
definidos para la atencin de los problemas de corrosin
urgentes, se recomienda atender en primer lugar las
lneas de transmisin de energa consideradas por la
compaa como estratgicas o de mayor importancia.
Es conveniente considerar, adems de la remuneracin
econmica por los activos, los impactos ambientales,
sociales y polticos al momento de definir el orden de
prioridad en la atencin de los problemas urgentes.
Las lneas de transmisin de energa se deterioran en un
orden caracterstico y en un tiempo conocido, lo que da
la posibilidad de proyectar los gastos de mantenimiento e
inversiones por corrosin a largo plazo.
Para minimizar el impacto de una intervencin o reducir
sus costos, las lneas se deben identificar y sectorizar de
acuerdo con la agresividad corrosiva de las zonas y se
debe programar mantenimientos mayores por grupos de
torres.
Un mantenimiento mayor puede verse como una prctica
costosa en muy corto tiempo, pero las ventajas
econmicas se ven inmediatamente despus de realizado
el mantenimiento.
El siguiente esquema fue elaborado para soportar un plan
de inversiones a largo plazo en el que se muestra la
expectativa de vida til de algunos componentes
principales en una lnea de transmisin de energa
instalada en una de las zonas de mayor agresividad
corrosiva en el mundo (Morrope-Per).
-
Fig. 11. Expectativa de vida til de componentes de torre en
un tramo de lnea.
En una misma torre de transmisin de energa se puede
encontrar componentes metlicos instalados en igual
fecha y con diferentes grados de corrosin; algunas
compaas tienen como prctica esperar hasta la
ocurrencia de la falla del elemento ms crtico y durante
la atencin de la emergencia, cambian los dems
componentes en mal estado.
Otras compaas prefieren programar un mantenimiento
correctivo y sustituir todos los elementos crticos. Esta
ltima prctica obliga a evaluar regularmente la
condicin de los elementos que no se reemplazaron, con
el agravante de que la velocidad de corrosin en estos, es
cada vez mayor y se debe invertir ms en horas hombre
para su evaluacin de condicin.
Fig. 12. Tornillera de estructura de torre con diferente
tiempo de instalacin.
En trminos generales, la experiencia ha mostrado que el
siguiente es el orden de deterioro de los componentes de
torre de una lnea de transmisin de energa, ubicada en
una zona con algn grado de agresividad corrosiva:
1. Amortiguadores del tipo Stockbridge.
2. Cables de guarda o apantallamiento.
3. Aisladores.
4. Herrajes.
5. Tornillera.
6. Perfiles estructurales.
7. Cables conductores.
Desde el punto de vista financiero, es una buena opcin
programar oportunamente mantenimientos mayores
complementados con procedimientos como la
recuperacin de elementos desmontados por corrosin y
la proteccin anticorrosiva de torres con lnea energizada
(pintura de torres).
7. Programas de inversin a largo plazo
Esta es una de las actividades ms importantes de la
propuesta dado que le permite a las compaas proyectar
su flujo de caja en el tiempo y de paso eliminar la
posibilidad de falla de elementos atacados por la
corrosin.
Conociendo la expectativa de vida til de los elementos
componentes de las lneas y para evitar sorpresas de
grandes inversiones por mantenimientos urgentes no
planeados, las compaas deben programar partidas
presupuestales para la compra de repuestos y la
ejecucin de los procedimientos definidos para mitigar la
corrosin. Como el deterioro por corrosin de los
componentes de torre es un proceso relativamente lento,
la programacin de actividades de mantenimiento puede
hacerse hasta por treinta aos, sin correr riesgos de falla
de los elementos componentes de las lneas.
8. Conclusiones
Con la aplicacin de la metodologa para el manejo
integral de la corrosin en lneas de transmisin de
energa elctrica se evitan accidentes por rotura de
elementos afectados por la corrosin, adems del pago
de compensaciones por la salida forzada de los circuitos.
La metodologa propuesta permite la planeacin
estratgica de los costos que demanda el mantenimiento
de los activos atacados por la corrosin.
Las ventajas econmicas de la aplicacin de la
metodologa pueden verse y cuantificarse
inmediatamente despus de cumplido el primer objetivo
especifico (Evaluacin de actividades y procedimientos
de mantenimiento).
9. Curriculum Vitae
Juan Guillermo Maya Montoya
Ingeniero Electromecnico, Especialista Tecnolgico en
Sistemas Automticos de Control.
Inici su participacin en el Grupo ISA en el ao 1988,
se desempea como Analista en la Direccin Gestin
Mantenimiento de la Casa Matriz.
Actualmente realiza investigaciones y anlisis de
componentes de lneas y subestaciones fallados por
corrosin, as como capacitaciones a los grupos de
mantenimiento en las filiales del Grupo Empresarial.
