PROTECCIÓN CATÓDICA EN TANQUES QUE ALMACENAN HIDROCARBURO- desiree

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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