NRF-017-PEMEX-2007 Proteccion Catodica en Tanques de Almacenamiento.

Número de documento NRF-017-PEMEX-2007

04 de septiembre de 2007COMITÉ DE NORMALIZACIÓN DE PETRÓLEOS

MEXICANOS Y ORGANISMOS SUBSIDIARIOS

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SUBCOMITÉ TÉCNICO DE NORMALIZACIÓN DE PEMEX REFINACION

PROTECCIÓN CATÓDICA EN TANQUES DE ALMACENAMIENTO

NRF-017-PEMEX-2007

Comité de Normalización de Petróleos Mexicanos y

Organismos Subsidiarios

PROTECCION CATODICA EN TANQUES DE ALMACENAMIENTO

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CONTENIDO

CAPÍTULO PÁGINA

0 INTRODUCCIÓN ..............................................................................................................................................4

1 OBJETIVO........................................................................................................................................................4

2 ALCANCE.........................................................................................................................................................5

3 CAMPO DE APLICACIÓN ...............................................................................................................................5

4 ACTUALIZACIÓN ............................................................................................................................................5

5 REFERENCIAS ................................................................................................................................................6

6 DEFINICIONES ................................................................................................................................................6

7 SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS......................................................................................................................6

8 DESARROLLO.................................................................................................................................................7

8.1 Memoria de cálculo ......................................................................................................................................7 8.2 Información que debe entregar PEMEX ....................................................................................................12

8.3 Información que debe entregar el proveedor o prestador de servicio .......................................................13 8.4 Requerimientos del servicio .......................................................................................................................13 8.5 Construcción ..............................................................................................................................................14 8.6 Mantenimiento............................................................................................................................................18 8.7 Medición .....................................................................................................................................................19 8.8 Seguridad ...................................................................................................................................................20

9 RESPONSABILIDADES ................................................................................................................................20

10 CONCORDANCIA CON NORMAS MEXICANAS O INTERNACIONALES .................................................20

11 BIBLIOGRAFÍA ..............................................................................................................................................20

12 ANEXOS.........................................................................................................................................................21

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0 INTRODUCCIÓN

La conservación de los tanques de almacenamiento de hidrocarburos es de gran importancia dentro de la

gama de actividades que lleva a cabo Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios, lo que implica establecer un programa de atención en todos los aspectos inherentes y debido a que existen muchas formas

de corrosión que pueden dañarlos, la protección contra la corrosión exterior de los tanques se lleva a cabo mediante un sistema de protección catódica para mitigar los efectos más comunes relacionados tanto al exterior, como al interior y fondo de un tanque.

Existen muchas formas de corrosión. Los dos tipos más comunes relacionados tanto con el exterior como al interior del fondo de un tanque son la general y la puntual. En la corrosión general, se forman miles de celdas

microscópicas sobre un área de la superficie del metal, resultando en pérdida de material. En la corrosión

puntual, las celdas individuales son más activas y se pueden identificar distintas áreas anódicas y catódicas. La pérdida del metal en ese caso puede concentrarse dentro de áreas relativamente pequeñas, sin que la

corrosión afecte áreas considerables de la superficie.

La composición del metal es importante para determinar que áreas de la superficie se convierten en ánodos o en cátodos. Pueden surgir diferencias de potencial electroquímico entre áreas adyacentes por la distribución desigual de los elementos que componen la aleación o la presencia de contaminantes, dentro de la estructura

del metal. La corrosión también puede originarse al efectuar soldaduras que contienen materiales diferentes y por la aplicación de calor.

Las propiedades físicas y químicas de los electrolitos también influyen en la formación de áreas catódicas

sobre la superficie del metal. Por ejemplo, se pueden generar diferencias de potencial entre áreas de una superficie de acero, debido a las diferentes concentraciones de oxígeno. Las áreas con bajas concentraciones

de oxígeno se convierten en anódicas y las áreas con altas concentraciones de oxígeno se convierten en

catódicas. Esto puede causar corrosión en áreas donde el barro y otros residuos se encuentran en contacto con el fondo de acero de un tanque sobre una capa de arena o donde un tanque se coloca sobre dos tipos diferentes de suelo.

Las características del terreno afectan sustancialmente el tipo y velocidad de corrosión de una estructura en

contacto con el suelo. Por ejemplo, las sales disueltas influyen en la capacidad de transporte de corriente eléctrica de los electrolitos del suelo y ayuda a determinar las velocidades de reacción sobre las áreas anódicas y catódicas. El contenido de humedad, el pH, la concentración de oxígeno y otros factores

interactúan de manera compleja, influyendo en la corrosión.

En la elaboración de esta norma participaron las siguientes organizaciones:

Pemex Corporativo

Pemex Exploración y Producción

Pemex Gas y Petroquímica Básica

Pemex Petroquímica

Pemex Refinación

Instituto Mexicano del Petróleo

1 OBJETIVO

Establecer los requisitos técnicos y documentales mínimos para la adquisición o contratación de los servicios para el diseño, construcción, mantenimiento, inspección y pruebas de los sistemas de protección catódica

para tanques de almacenamiento que contengan hidrocarburos

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2 ALCANCE

Esta norma cubre los requisitos técnicos para:

Diseño

Construcción

Mantenimiento

Inspección y pruebas

de los sistemas de protección catódica, utilizados para el control de corrosión en tanques de almacenamiento

que se encuentran en contacto directo con el terreno y lo relativo a la protección interior de los mismos contra

los efectos de los fluidos almacenados, tanto para tanques nuevos como existentes.

3 CAMPO DE APLICACIÓN

Esta norma de referencia es de aplicación general y observancia obligatoria en la adquisición de los bienes y

servicios objeto de la misma, que lleven a cabo los centros de trabajo de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios, por lo que debe ser incluida en los procedimientos de contratación, licitación pública, invitación a cuando menos tres personas, o adjudicación directa, como parte de los requisitos que debe cumplir el

proveedor, contratista, o licitante

4 ACTUALIZACIÓN

Las sugerencias para la revisión y actualización de la presente Norma de Referencia, se deben enviar al

Secretario Técnico del Subcomité Técnico de Normalización de Pemex Refinación, quien debe programar y

realizar la revisión de acuerdo a la procedencia de las mismas, y en su caso, procederá a través del Subcomité de Pemex Refinación, a inscribirla en el programa anual de normalización de Pemex. Sin embargo,

esta Norma de Referencia se debe revisar y actualizar, por lo menos cada cinco años, o antes si las

sugerencias de cambio o recomendaciones lo ameritan.

Las propuestas y sugerencias, se deben enviar por escrito a:

PEMEX Refinación.

Subcomité Técnico de Normalización de Pemex Refinación

Dirección: Avenida Marina Nacional 329 Edificio B-2 2º piso

Col. Huasteca, C. P. 11311

México, D. F.

Teléfono directo: 1944-8628, 1944-8041

Conmutador: 1944-2500, ext. 53107, 53108

Correo electrónico [email protected]

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5 REFERENCIAS

NMX-CC-9001-IMNC: 2000 “Sistema de Gestión de Calidad”.

NOM-001-SEDE-2005 “Instalaciones eléctricas (utilización)”. NOM-008-SCFI-2002 “Sistema general de unidades de medida” NOM-008-SECRE-1999 “Control de la corrosión exterior en tuberías enterradas y/o sumergidas”.NRF-036-PEMEX-2003 “Clasificación de áreas peligrosas y selección de quipo eléctrico”

NRF-047-PEMEX-2002 “Diseño, instalación y mantenimiento de los sistemas de protección catódica” NRF-049-PEMEX-2006 “Inspección de Bienes y Servicios”.

NRF-110-PEMEX-2003 “Evaluación de ánodos galvánicos de sacrificio de magnesio”.

NRF-111-PEMEX-2006 “Equipos de Medición y Servicios de Metrología”.

NRF-126-PEMEX-2005 “Ánodos de aluminio”

6 DEFINICIONES

Para propósitos de esta norma de referencia aplican las definiciones de la NOM-008-SECRE-1999 “Control de la corrosión exterior en tuberías enterradas y/o sumergidas”, además de lo aquí contenido:

6.1 Tanque de almacenamiento

Recipiente destinado para el almacenamiento de productos inflamables o combustibles derivados del petróleo.

7 SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS:

Para propósitos de esta Norma de Referencia se establecen y aplican las unidades que están indicadas en la NOM-008-SCFI-2002 “Sistema general de unidades de medida”, además de las aquí contenidas

NACE = Asociación Nacional de Ingenieros en Corrosión (National Association Corrosion Engineers).

API = Instituto Americano del Petróleo (American Petroleum Institute)

ASTM = Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (American Society for Testing and Materials)

ema = Entidad Mexicana de Acreditación

PEAPM (HMWPE) = Polietileno de alto peso molecular (high molecular weight polyethylene)

NOM = Norma Oficial Mexicana

NMX = Norma Mexicana

PVC = Cloruro de polivinilo

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8 DESARROLLO

8.1 Memoria de Cálculo

La memoria de cálculo para un sistema de protección catódica en un tanque de almacenamiento, debe realizarse conforme a lo indicado para ductos terrestres de acuerdo a la norma de referencia NRF-047-PEMEX-2002.

Existen dos tipos de sistemas de protección catódica:

a) Ánodos de sacrificio

b) Corriente impresa

En los tanques de almacenamiento se debe utilizar al menos uno.

8.1.1 Ánodos de sacrificio

Este sistema utiliza como fuente de corriente, la originada por la diferencia de potencial entre el material del ánodo y la estructura a proteger. En este tipo de instalación el material de los ánodos se consume dependiendo de la demanda de corriente, de protección de la estructura a proteger, de la resistividad del

electrolito y del material usado como ánodo, durante el proceso de descarga del mismo.

Los sistemas de ánodos de sacrificio para protección catódica, se deben aplicar en tanques de pequeño

diámetro.

Para los ánodos galvánicos 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.

Los ánodos de magnesio de alto potencial deben cumplir los requisitos que establece la NRF-110-PEMEX-2003.

Los ánodos de zinc deben cumplir los requisitos que establece la NRF-047-PEMEX-2002

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 ánodos de magnesio de acuerdo a la NRF-110-

PEMEX-2003 y/o zinc conforme a la NRF-047-PEMEX-2002.

El número y distribución de ánodos requeridos para el sistema de protección catódica de tanques de

almacenamiento sobre el suelo, debe ser conforme al diseño del sistema y se debe llevar a cabo como se indica en el párrafo 8.1.

Al calcular la colocación de los ánodos, se deben considerar los factores que influyen en la distribución de la corriente sobre la geometría de la estructura

Se deben distribuir ánodos uniformemente alrededor del tanque o bajo los tanques de nueva construcción de acuerdo a la figura 1.

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8.1.2. Sistemas de corriente impresa

8.1.2.1 Ánodos

Los ánodos para un sistema de corriente impresa en cuanto a dimensiones, forma, composición química,

relleno utilizado, instalación y diseño de la cama anódica; deben cumplir con lo establecido en la NRF-047-PEMEX-2002.

Estos ánodos se deben instalar desnudos con material de relleno especial (como el grafito pulverizado). Deben conectarse, individualmente ó 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.

Para instalaciones en el suelo se debe usar el grafito, hierro fundido con alto contenido de silicio o mezcla de óxidos metálicos.

Los ánodos deben ser localizados en camas o distribuidos cerca, abajo o alrededor, de las estructuras que se

van a proteger.

F o n d o d e ta n q u e

C o r r i e n t e d e r e to rn o

A n o d o g a lv á n ic o c o n m a te r ia l d e r e l le n o

F ig u ra 1 - P ro te c c ió n c a tó d ic a c o n á n o d o s d e s a c r if ic io

C o r r i e n t e d e c o r ro s ió n

n o ta :s e d e b e in s ta la r e n e l c a b l e

c o le c to r u n d is p o s i t iv o p a r a

m e d ic ió n d e c o r r i e n t e

Fo ndo de l ta nq ue

C orrien te

de re to rno

R ectificador

A no do de co rrie nte im presa con re lle no de carbón tr iturado

F igu ra 2 .- P ro tecc ión ca tód ica con co rrien te im presa

C orrie nte de

pro tección

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El diseño para una cama de ánodos debe:

a) Evitar interferencias físicas con las estructuras existentes, particularmente con los sistemas de tierra

física. b) Suministrar una corriente uniformemente distribuida.

c) Evitar interferencias por corrientes parásitas de estructuras y/o sistemas adyacentes. d) Evitar Interferencias con la membrana impermeabilizante del sistema de detección de fugas en el fondo

del tanque.

El número de ánodos, se debe determinar por el requerimiento total de corriente de las estructuras a proteger

y por la densidad de corriente óptima del material seleccionado para el ánodo.

Al diseñar la distribución de los ánodos, se deben considerar ánodos adicionales para un flujo más uniforme de la corriente y para permitir un margen en caso de fallas aisladas en la conexión, o por agotamiento de

algunos ánodos.

8.1.3 Materiales de relleno.

El material de relleno tanto para ánodos inertes como de sacrificio que así lo requieran, debe ser conforme a

lo establecido en la NRF-047-PEMEX-2002

8.1.4 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 perímetro del tanque. La fuente de energía

puede ser una batería de 12 V o una máquina de soldar de 300 A.

Esta prueba de requerimiento de corriente debe realizarse con un nivel mínimo de líquido en el tanque, de un

75%.

La tensión 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 cálculo de la prueba de resistencia del ánodo a tierra se debe calcular de acuerdo a

NACE 51011 ó su equivalente. La resistencia del ánodo a tierra es generalmente la parte preponderante de la resistencia 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 diseño, los valores de densidades de corriente contenidas en la NRF-047-PEMEX-2002.

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Electrodo de referencia

Cu/CuSO4

(típico)

Voltímetro de alta

resistencia

(típico)

Mediciones de potencia

Amperímetro

Cama de ánodos temporal

Suministro de energía DC

Figura 3.- Configuración para una prueba de requerimiento de

corriente

La cama temporal se debe posicionar en el suelo, cerca del perímetro del tanque.

La prueba de requerimiento de corriente se debe llevar a cabo aplicando una cantidad conocida de corriente,

desde la cama temporal de ánodos a través del suelo y hacia el tanque que se va a proteger. La necesidad de protección alrededor del tanque y bajo su centro, se evalúa utilizando mediciones de potencial. Las pruebas

de requerimiento de corriente se deberán realizar con un nivel de líquido en el tanque (mínimo 75 %), para maximizar el contacto del fondo del tanque, con el material de relleno en el que se asienta.

La tensión necesaria para suministrar la cantidad de corriente requerida, depende en gran parte del número y

localización de ánodos y de la resistividad del suelo. Dado que la corriente se determina generalmente en las

pruebas de requerimiento de corriente o es estimada, la tensión requerida puede calcularse mediante la ley de Ohm (E = I R), si se conoce la resistencia del circuito.

Donde:

E = Tensión expresada en voltios. I = Intensidad de corriente expresada en amperes. R = Resistencia del circuito expresada en ohms.

8.1.5 Rectificador

El rectificador debe ser diseñado para su instalación de acuerdo a la clasificación de áreas según la norma NOM-001-SEDE-2005 y NRF-036-PEMEX-2003.

Debe contar con un sistema de enfriamiento que permita su operación normal, el medio usado deber ser aire cuando no se indique otro fluido y debe ser aceite cuando este expuesto a una atmósfera muy corrosiva o donde se acumule mucho polvo.

Debe ser instalado lejos de cualquier fuente que irradie calor o por donde circulen aire o gases calientes, así como también lejos de fuentes que tengan descargas corrosivas que pudieran atacar a la unidad, especialmente si es enfriado por aire.

El proyecto debe indicar las características eléctricas, de construcción, operación e instalación seleccionando la unidad más simple posible para su aplicación particular.

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El gabinete del rectificador, independientemente del tipo de enfriamiento, debe conectarse a tierra.

El tablero de control del rectificador debe ser de fácil acceso y contar al menos con:

Terminales de alimentación de corriente alterna.

Terminales de salida de corriente directa.

Elementos de protección de picos eléctricos.

Elementos para registrar las condiciones de operación (amperímetro y voltímetro de corriente directa)

Elementos para regular las condiciones de operación (taps o potenciómetros), excluidos en

rectificadores automáticos.

Elemento de protección para descargas atmosféricas.

8.1.5.1 Capacidad del rectificador.

La capacidad del rectificador debe determinarse de acuerdo a los requerimientos de corriente de la estructura a proteger, con una capacidad adicional máxima del 10 % y seleccionar finalmente la capacidad comercial de línea que esté disponible en el mercado.

8.1.6 Protección catódica interna.

El diseño de un sistema de protección catódica interna debe contemplar las variaciones de nivel del electrolito en el tanque, así como la presencia de lodos y/o contaminantes que pueden tener efecto en su resistividad, el

tipo y condiciones del recubrimiento, efecto del fluido en los componentes del sistema de protección como los ánodos y cable, así como los intervalos de inspección interna del tanque.

Se debe aplicar lo que establecen las secciones 4 y 5 del NACE Standard RP0575-2001 o su equivalente, para el diseño de sistemas con ánodos galvánicos similares para fondos de tanques de almacenamiento de

hidrocarburos sobre el suelo y el NACE Standard RP0388-2001 o su equivalente, para información sobre el

diseño de sistemas de corriente impresa.

8.1.7 Contención Secundaria.

Cuando se requiera un método de contención secundaria en tanques nuevos o existentes, debe considerarse

dentro de la memoria de cálculo de acuerdo al párrafo 8.1 por el efecto que pudiera tener sobre la resistividad del electrolito, bien sea el suelo o el material de relleno

8.1.8 Condiciones del lugar:

El diseñador debe considerar como mínimo lo siguiente:

a) Sistemas de protección catódica existentes y propuestos.

b) Posibles fuentes de interferencia.

c) Condiciones ambientales especiales.

d) Ubicación del manto rocoso.

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e) Profundidad del manto freático.

f) Estructuras metálicas cercanas enterradas (incluyendo localización, propiedad y prácticas del control de

la corrosión.

g) Accesibilidad a la estructura.

h) Disponibilidad de energía eléctrica.

i) Factibilidad de aislamiento eléctrico de estructuras cercanas.

j) Sistemas de contención secundaria, (membrana impermeabilizante del sistema de detección de fugas para el fondo del tanque)

k) Áreas con drenaje pluvial deficiente.

8.2 Información que debe entregar PEMEX

Para efectuar la memoria de cálculo PEMEX entregará al diseñador lo siguiente:

a) Planos del lugar, geometría de los cátodos, estructura a proteger y disposición del sistema de

protección catódica.

b) Fechas de construcción.

c) Información de diseño de los tanques.

d) Suministro de energía eléctrica.

e) Recubrimientos.

f) Tableros de medición para el control de la corrosión.

g) Aislamientos eléctricos.

h) Uniones eléctricas.

i) Circuitos de corriente eléctrica.

j) Clasificación y delimitaciones de las áreas eléctricas.

k) Antigüedad de operación de sistemas de protección catódica existentes.

l) Geometría y disposición de los sistemas de tierra.

8.2.1 Información adicional necesaria para la memoria de cálculo.

La información adicional requerida para efectuar los cálculos es:

a) Requerimientos de corriente para cumplir los criterios aplicables de protección.

b) Resistividad eléctrica del electrolito (suelo).

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c) Continuidad eléctrica del sistema.

d) Aislamiento eléctrico del sistema.

e) Integridad del recubrimiento de tanques.

f) Historia de fugas en estructuras similares del área.

g) Desviaciones de las especificaciones de construcción.

h) Existencia de posibles corrientes parásitas.

8.3 Información que debe entregar el proveedor o contratista.

El proveedor o contratista debe entregar a PEMEX lo establecido en las NRF-047-PEMEX-2002, NRF-110-

PEMEX-2003 y NRF-126-PEMEX-2005 y lo siguiente:

Protocolo de pruebas de los productos suministrados.

Procedimiento de los métodos de inspección.

Procedimiento de rastreabilidad.

Procedimiento análisis químicos y pruebas de rendimiento.

Reporte de pruebas de caracterización y eficiencia.

Certificado de calibración de los instrumentos empleados en las inspecciones o pruebas, emitido por un laboratorio acreditado por ema.

Diagramas y planos del sistema de protección catódica.

Registros del comportamiento del sistema de protección catódica de manera integral.

Registro del perfil de potenciales.

Registros retrospectivos y comparativos de la eficiencia actual y el anterior del rendimiento del sistema de

protección catódica.

8.4 Requerimiento del Servicio

Los fabricantes de los componentes de un sistema de protección catódica incluido en esta norma de referencia, deben contar con un sistema de aseguramiento de calidad y procedimientos administrativos y operativos establecidos, en conformidad a la norma mexicana NMX-CC-9001-IMNC:2000 .

Los manuales deben estar a disposición de Petróleos Mexicanos u Organismos Subsidiarios cuando éstos los soliciten.

8.4.1 Rastreabilidad.

El sistema de aseguramiento de calidad particular de cada fabricante debe incluir un procedimiento específico

de rastreabilidad del producto, desde la identificación de la materia prima hasta el producto final, incluyendo todas y cada una de las etapas de fabricación.

Los registros de este procedimiento de rastreabilidad, deben entregarse al inspector de Pemex en todas las órdenes de compra.

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8.4.2 Calibración de equipos

Los equipos de medición implícitos en el párrafo 8.7, para las pruebas de corriente y la determinación de

resistividad del terreno; contemplados en esta norma de referencia, deben ser calibrados por un laboratorio acreditado ante ema y los certificados correspondientes deben ser presentados a Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios y estar vigentes durante el desarrollo del proyecto.

8.4.3 Inspección

El área usuaria determinará el nivel de inspección aplicable, según sus necesidades y la inspección será de acuerdo a las normas: NRF-049-PEMEX-2006 “Inspección de Bienes y Servicios”, únicamente para definir el

nivel de inspección de acuerdo a los párrafos 8.2 y 8.3, NRF-111-PEMEX-2006 “Equipos de Medición y Servicios de Metrología” y/o los Sistemas de Gestión de la Calidad con la NMX-CC-9001-IMNC:2000 “Sistema de Gestión de Calidad” y la NOM-008-SCFI-2002 “Sistema General de Unidades de Medida”.

8.5. Construcción

8.5.1 Instalación de sistemas de protección catódica.

La instalación de un sistema de protección catódica debe ser en estricto apego a los planos producto de la memoria de cálculo de acuerdo al 8.1, con la calidad de materiales y equipos especificados y cumplir con la

NOM-001-SEDE-2005.

En la construcción de tanques nuevos para facilitar la medición 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 perímetro y las

terminales llevarse a un tablero de control, para efectuar pruebas como se indica en la figura 4.

b) Cuando se requiera un electrodo de referencia permanente en tanques existentes su instalación debe efectuarse conforme a lo siguiente:

Tanque

Conexión polo

negativo

Caja unión

Electrodos permanentes

de referencia

Arena

Figura 4.- Tablero de control y electrodo

de referencia permanente

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Barrenar un agujero desde el perímetro hacia el centro del tanque, utilizando un chorro de agua ó un procedimiento mecánico para instalar un tubo perforado de PVC ó de plástico de fibra reforzada, por debajo del tanque existente como se indica en la figura 5.

El tubo perforado debe asegurar la continuidad de corriente eléctrica 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 metálica de electricista o un tubo de PVC de diámetro pequeño, para obtener un perfil del potencial entre el suelo y el tanque, a través del fondo. Si se utiliza un dispositivo metálico para insertar el

electrodo de referencia, este debe ser extraído antes de tomar las lecturas

Debe tenerse cuidado al emplear técnicas de chorro de agua para evitar socavaciones en los cimientos del

tanque. Se deben controlar cuidadosamente los medios mecánicos de inserción del tubo, para evitar daños en el fondo del tanque.

Se deben instalar testigos de prueba permanentes, terminales a tierra o piezas cortas de cable o tubo; que permiten identificar rápidamente los lugares normales de medición 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 inspección y efectuar mediciones eléctricas

para asegurar que el aislamiento eléctrico es efectivo y cubre los requerimientos de protección catódica

8.5.2 Criterios de protección catódica.

Se debe cumplir con alguno de los criterios de protección catódica que establece la NOM-008-SECRE-1999 y la NRF-047-PEMEX-2002.

Tanque

Medidor de prueba

Tierra

Tubería perforada de PVCElectrodo de referencia

Figura 5.- Tubería perforada para el electrodo de referencia

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8.5.3 Aislamiento eléctrico

Se debe aislar eléctricamente el tanque y sus accesorios, de cualquier otra estructura que no este

contemplada en el diseño del sistema de protección catódica, mediante dispositivos diseñados para tal efecto, conforme a la condiciones de operación del tanque.

Los sistemas de protección catódica, no se deben instalar en áreas cerradas, en las que existan normalmente atmósferas explosivas y deben estar conectados a tierra.

Al instalar un sistema de protección catódica en el fondo de un tanque de almacenamiento, se debe considerar que parte de la corriente puede ser adsorbida por un equipo metálico enterrado en el área aledaña.

Los dispositivos de protección de descargas atmosféricas, deben estar aislados con respecto al tanque,

además de ser del tamaño adecuado. Al instalar dispositivos de aislamiento en áreas bajo la influencia, conocida o probable, de líneas de energía de alta tensión, se deben tomar precauciones para asegurar que el

potencial de corriente alterna a través de dichos dispositivos no represente un peligro para el personal.

8.5.4 Sistema de ánodos de sacrificio.

Se debe verificar que los ánodos no presenten daños, mantenerlos secos durante su almacenamiento y que

cumplan con los requisitos de calidad establecidos en el diseño.

Los envases herméticos de los ánodos empacados individualmente, deben retirarse antes de su instalación.

La continuidad eléctrica entre el ánodo y su cable metálico, debe probarse sin dañar la integridad del

empaque; los ánodos empacados deben rellenarse con tierra compactada del lugar.

La figura 6 muestra la instalación típica de un ánodo galvánico, la instalación definitiva debe estar conforme a

los planos de diseño.

Al tanque

Cable del ánodo

Grado

Cubierta de suelo

Cubierta del ánodo

Anodo

Galvánico

Figura 6.- Instalación típica de un ánodo galvánico

Se debe instalar en el cable

colector un

dispositivo de medición de

corriente

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Durante el relleno de los ánodos con material especial, deberá cuidarse que no dañar los alambres y conexiones.

8.5.5 Sistemas de corriente impresa.

Se debe verificar que los ánodos no presenten daños, mantenerlos secos durante su almacenamiento y que

cumplan con los requisitos de calidad establecidos en el diseño.

La continuidad eléctrica entre el ánodo y su cable metálico, se debe probar sin dañar la integridad del

empaque.

8.5.6 Instalación típica de camas de ánodos.

La figura 7 muestra un ejemplo de cómo debe ser una instalación típica de camas de ánodos.

Figura 7.- Instalación típica de camas de ánodos

Tanque

Rectificador

Caja de unión

Anodos

Tanque

Conexión de polo negativo

Anodos

Rectificador

La instalación de las camas se debe hacer en base a los diagramas de construcción obtenidos en el diseño.

8.5.7 Instalación de rectificadores.

Los rectificadores y el cableado asociado, deben cumplir con la NOM-008-SECRE-1999, NOM-001-SEDE-2005 y la NRF-047-PEMEX-2002.

8.5.8 Instalación del cableado.

El cableado debe cumplir con la NOM-001-SEDE-2005, NOM-008-SECRE-1999 y la NRF-047-PEMEX-2002.

Se debe utilizar cable aislado con aislamiento tipo (PEAPM) HMWPE, o de acuerdo a lo que marca la NOM-001-

SEDE-2005.

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Antes de ser enterrado, se debe verificar que todo el cableado del sistema de protección catódica no este dañado y utilizar relleno libre de piedras con bordes afilados o de otros materiales que pudieran dañar el aislamiento del cableado.

El cableado se debe instalar en ductos rígidos, cuando el área esté sujeta a excavaciones frecuentes o donde el aislamiento del cableado esté propenso al ataque de los roedores.

En el cable principal alimentador no se aceptan empalmes subterráneos, solo en la conexión entre el cable de alimentación (terminal positiva) y las camas de ánodos.

Las conexiones entre el cableado principal y las terminales del ánodo, deben ser mecánicamente seguras y conductoras eléctricas. Debe dejarse holgura para evitar tensiones o deformaciones en el cableado y deben

sellarse todas las conexiones.

8.5.9 Poste para pruebas de corrosión, conexiones y uniones.

El cableado de la estructura y de pruebas, debe estar limpio, seco y libre de materiales extraños en los puntos

de conexión

Las conexiones del cableado de prueba a la estructura se deben realizar con polvo de soldadura por

aluminotermia.

Durante la instalación de los cables para las pruebas de control de corrosión, se debe evitar afectar los esfuerzos físicos de la estructura en los puntos de sujeción.

Las conexiones entre el tanque y el cable deben estar eléctricamente aisladas. El cableado de prueba debe tener una identificación permanente, se debe dejar una distancia suficiente para evitar tensión en los cables. Se debe evitar dañar los aisladores. Ver figura 4 de este documento.

8.5.10 Corrientes de Interferencia.

Las corrientes de interferencia deben ser detectadas y pueden manifestarse de la siguiente forma:

a) Un cambio negativo del potencial entre la estructura y el suelo.

b) La disminución de una corriente, manifestada como un cambio positivo del potencial entre la estructura y el suelo.

c) Corrosión puntual localizada en las áreas más cercanas a una estructura extraña.

Además lo establecido en la publicación NACE Standard RP0169-2002 o equivalente.

Se deben identificar las causas de interferencia de corriente y eliminarlas.

8.6 Mantenimiento

La operación y mantenimiento de sistemas de protección catódica, deben cumplir con la NRF-047-PEMEX-2002.

8.6.1 Verificación del funcionamiento del sistema de protección catódica.

Inmediatamente después de energizar el sistema de protección catódica, se debe verificar que esté operando, de tal forma que se cumpla con lo indicado en el inciso 8.5.2 y que cuando se ha estabilizado el potencial estructura-suelo, se debe verificar la polarización, midiendo el potencial con y sin corriente aplicada, esta

última de forma inmediata a la desconexión.

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Además se debe revisar lo siguiente:

a) Corriente en el ánodo.

b) Potencial natural estructura-suelo antes de energizar el sistema.

c) Aislamiento tubería-tanque, si están protegidos separadamente.

d) Potencial estructura-suelo de acuerdo a la fig. 5, en estructuras adyacentes.

e) Continuidad de la estructura, si está protegida como una estructura sola.

f) Potencial de corriente directa volt, corriente directa amper y eficiencia del rectificador.

La inspección periódica de la protección catódica se debe realizar como mínimo cada 6 meses.

La efectividad de los dispositivos de aislamiento y la continuidad en las uniones, se debe ser evaluar al menos cada dos años.

Las evidencias de corrosión en la parte de abajo del tanque se deben obtener con cupones o por métodos no destructivos como inspección ultrasónica o algún otro que sea factible.

8.7 Medición

8.7.1 Técnicas de medición.

Se debe verificar que en el fondo del tanque se cumpla alguno de los criterios de protección catódica señalados en el inciso 8.5.2.

Para la medición del potencial entre el suelo y el tanque, se debe usar un voltímetro digital de alta impedancia y un electrodo de referencia, en contacto con el electrolito, como se indica en la figura 9.

El electrodo de referencia para medir el potencial puede ser permanente o temporal y debe de ser instalado

por debajo del tanque a través de un tubo perforado.

Figura 9- Esquema de medición de potencial

Tanque

Tan cerca como sea

posible del tanque

(ubicación consistente)

Electrodos de

referencia

Cu/CuSO4

Medición de potencial

en varios puntos

alrededor del tanque

tanque

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Se debe tomar en cuenta que el área del fondo del tanque en contacto con el suelo, puede variar el potencial medido, por lo que una comparación de mediciones realizadas en diferentes inspecciones, se debe hacer tomando en cuenta que se hayan realizado en condiciones similares del nivel del tanque.

8.7.2 Alternativas para electrodos de referencia.

El electrodo de referencia usado para la medición de potenciales, debe cumplir con los requisitos que se indican en la NOM-008-SECRE-1999 y NRF-047-PEMEX-2002. Ejemplo figura 5 de este documento.

8.8 Seguridad.

La instalación eléctrica completa del sistema de corriente impresa debe cumplir con la NOM-001-SEDE-2005 y NRF-036-PEMEX-2003 “Clasificación de áreas peligrosas y selección de equipo eléctrico.

9 RESPONSABILIDADES

9.1 De las áreas de seguridad de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios

Que se observe el cumplimiento de esta norma en el ámbito de competencia de Petróleos Mexicanos y Organismos Subsidiarios.

9.2 De los grupos de trabajo de normalización

Actualizar por lo menos cada 5 años esta norma de referencia ó cuando sea requerido.

10 CONCORDANCIA CON NORMAS MEXICANAS O INTERNACIONALES

Esta norma de referencia concuerda parcialmente con las Normas:

NOM-001-SEDE-2005 NRF-047-PEMEX-2002 NRF-049-PEMEX-2006

NRF-110-PEMEX-2003

NRF-111-PEMEX-2006 NRF-126-PEMEX-2005

11 BIBLIOGRAFIA

API práctica recomendada 651 Segunda edición, Noviembre 1997 “Protección catódica para tanques de almacenamiento instalados sobre el terreno (Cathodic Protection of Aboveground Petroleum Storage Tanks)

API práctica recomendada 2003, Sexta edición, Septiembre 1998 “Protección contra fuentes de ignición que

provienen de estática, de alumbrado y presencia de corriente” (API Recommended practice 2003 Sixth edition, September 1998 “Protection Against Ignitions Arising out of Static, Lightning, and Stray Currents)

API Estándar 653 Tercera edición, Diciembre 2001 “Inspección, reparación, modificación y reconstrucción de

tanques de almacenamiento, (API Standard 653 Third edition, December 2001 Tank inspection, repair, alteration, and reconstruction)

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Instalación de sistemas para protección catódica Especificación No. P.3.413.01 de Petróleos Mexicanos .

Normas para construcción de obras Tercera Edición 1990

Especificación para proyecto de obras “Sistemas de protección catódica”, No. 2.413.01 PEP.

Norma NMX-K-109-1977 “Ánodos de magnesio empleados en protección catódica”.

Principios y prevención de la corrosión por Denny A. Jones (página 457).

ASTM G 97 (Errata 2002 y Reaprobada en 2002) “Método de prueba estándar para muestra y evaluación de laboratorio de ánodos de sacrificio de magnesio para aplicaciones bajo tierra. (ASTM G 97-97 Errata 02

Reapproved 02 Standard test method for laboratory evaluation of magnesium sacrificial anode test specimens for underground applications)

NACE Estándar RP0575-2001 Sistemas de protección catódica interna en recipientes para tratamiento de aceite, (NACE Standard RP0575-2001 Internal cathodic protection systems in oil treating vessels)

NACE Estándar RP0388-2001 “Protección catódica de corriente impresa de superficies internas sumergidas en tanques de acero para almacenamiento de agua, apartado no. 21040“ (NACE Standard RP0388-2001

Impressed current cathodic protection of internal submerged surfaces of steel water storage tanks),

NACE Estándar RP0572-2001 “Prácticas de estándares recomendados Estándar de Practicas recomendadas

para el diseño, instalación, operación y mantenimiento de corriente impresa en encamados profundos. (NACE

Standard RP0572-2001 Standard recomended practice, design, installation, operation, and maintenance of impressed current deep groundbeds)

NACE Estándar RP0169-2002 “Prácticas de estándares recomendados Estándar de Practicas recomendadas para el control de la corrosión externa de sistemas de tubería metálica sumergida ó enterrada“ (NACE

Standard RP0169-2002 Standard recomended practice, control of external corrosion on underground or submerged metallic piping systems).

API Standard 650 Décima edición, Adenda 4 de diciembre del 2005 Tanques de Acero Soldados para Almacenamiento de Petróleo (API Estándar 650 Tenth edition, Addenda 4, December 2005 Welded Steel

Tanks For Oil Storage)

12 ANEXOS

No aplicable.

NRF-017-PEMEX-2007 Proteccion Catodica en Tanques de Almacenamiento.

Engineering

Transcript of NRF-017-PEMEX-2007 Proteccion Catodica en Tanques de Almacenamiento.