Inspeccion Al Rectificador

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CONVENIOS DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE INTEGRIDAD MECÁNICA

PROCEDIMIENTO ESPECÍFICO CIDIM – IPN – DU – XXX LEVANTAMIENTOS DE POTENCIALES A INTERVALOS CORTOS (CIPS) EMPLEANDO CICLOS DE POTENCIAL ON/OFF Y MEDICIONES ELÉCTRICAS EN EPICENTROS DE FALLAS EN EL RECUBRIMIENTO [MÉTODO COMBINADO CIPS Y DCVG]INSPECCIÓN A LOS EQUIPOS RECTIFICADORES DE OPERACIÓN MANUAL DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN CATÓDICA CON CORRIENTE IMPRESA

ING. OSCAR A. CARIÑO AGUILAR ELABORÓ

ING. RICARDO LÁZARO BAEZ

DR. JOSÉ MANUEL HALLEN LÓPEZ

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ÍNDICE TEMA

PÁGINA

1. OBJETIVO

3

2. DEFINICIONES

3

3. ALCANCES

7

4. RESPONSABILIDADES

8

5. INTERACCIÓN CON OTRAS ÁREAS

8

6. REQUERIMIENTOS DEL EQUIPO PARA REALIZAR LA INSPECCIÓN / LEVANTAMIENTO.

9

7. METODOLOGÍA

10

8. REGISTRO DE CONTROL DE CAMBIOS

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1. OBJETIVO Realizar actividades de inspección en el equipo rectificador de operación manual de los sistemas de protección catódica con corriente impresa a través de la medición de sus parámetros de operación y verificación de sus conexiones para mantener y monitorear su desempeño y funcionamiento.

Establecer la metodología para llevar a cabo un levantamiento de potenciales ON/OFF a intervalos cortos (CIPS, Close Interval Potential Study), así como realizar mediciones de gradientes de potencial en los epicentros de los defectos en el recubrimiento detectados previamente por la técnica de gradiente de potencial de corriente directa (DCVG, Direct Current Voltage Gradient), para establecer el carácter o actividad corrosiva y determinar la severidad de dicho defecto.

2. DEFINICIONES

Ánodo. El electrodo de una celda electroquímica en el cual ocurre la oxidación.

Arreglos complejos de tubería. Aquellos arreglos de tubería que corren en paralelo o se cruzan entre ellos.

Caída IR. Es el voltaje medido en una resistencia debido al paso de una corriente eléctrica, de acuerdo a la ley de Ohm.

Cátodo. El electrodo de una celda electroquímica en el cual la reducción es la reacción principal.

Cama de ánodos. Sistema de ánodos inertes que es parte de un sistema de corriente impresa de protección catódica para dispersar la corriente en un electrolito.

Contorno de gradiente equipotencial. Es el entorno que rodea un defecto en el recubrimiento en una estructura enterrada cuyo gradiente de potencial es de igual magnitud.

Corrosión. El deterioro de un material, usualmente un metal, que resulta de la reacción con su medio ambiente.

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Corrosividad del (medio) suelo. Un término simplemente empleado para identificar el grado de corrosión natural que puede ocasionar cierto tipo de suelos (electrolito). El término está usualmente relacionado a la resistividad del suelo (electrolito) y este depende de la actividad bacterial, del nivel (la concentración química) de sales, pH y humedad.

Defecto del recubrimiento. Área desnuda de la tubería provocada por una discontinuidad en el recubrimiento dieléctrico.

Desprendimiento catódico. La pérdida de adhesión entre un recubrimiento anticorrosivo y la superficie recubierta ocasionada por los efectos de los productos de una reacción catódica.

Detección. Encontrar el epicentro de un defecto de recubrimiento, donde la señal de gradiente de voltaje será más fuerte.

Disipación. Una reducción en el gradiente de voltaje provocado por el nivel de resistividad del suelo.

Epicentro. El punto central de un gradiente de voltaje de un defecto de recubrimiento en una línea enterrada, en el cual el potencial más negativo será encontrado.

Estado sólido. Estado físico de la materia en el cual las moléculas, átomos o iones constituyentes vibran en arreglos de posiciones en su red cristalina.

Gradiente. Una relación regular de cambio en el contorno del potencial alrededor del epicentro de un defecto en el recubrimiento.

Gradiente de voltaje. Un gradiente entre contornos equipotenciales espaciados.

Interruptor.

Instrumento

conectado

a

la

terminal

negativa

del

rectificador,

para

cortar

intermitentemente el suministro de corriente directa.

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Marcador. Una estaca pequeña, hecha de metal o madera que se coloca al identificar el epicentro de un defecto.

Media celda. Un metal puro en contacto con una solución de sus propios iones, a una concentración conocida y a una temperatura específica.

Medidor análogo. Medidor con aguja indicadora (no hay información digital).

Medidor de levantamiento. El medidor que registra el cambio de potencial en el gradiente de voltaje.

Oxidación. Pérdida de electrones por un constituyente de una reacción química.

Pasivación. Una reducción en la velocidad de reacción anódica de un electrodo envuelto en corrosión.

Potencial de Polarización. Es el potencial tubo-suelo libre de la caída IR, esta lectura es generalmente medida entre 100 milisegundos hasta 4 segundos, para la condición de rectificador encendido y apagado.

Potencial tubo-suelo. Es el diferencial de potencial entre un ducto enterrado y el suelo, medido con respecto a una celda de referencia de cobre-sulfato de cobre.

Poste de registro. Es aquél que indica la trayectoria y localización de las estructuras metálicas por proteger, sirviendo además para medir el potencial de la estructura al electrolito, puede ser de l tipo R o RA de acuerdo a lo señalado en la norma NRF-030-PEMEX-2006.

Rango de deflexión. El movimiento de la aguja.

Recubrimiento. Un líquido, licuable, o de composición de masa que después de la aplicación a la superficie, es convertida en un sólido protector, decorativo o película adherente funcional.

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Recubrimiento conductivo. Un recubrimiento que conduce la electricidad.

Recubrimiento dieléctrico. Material dieléctrico aplicado a la superficie externa de una tubería, con el objeto de aislarla del medio ambiente. Un recubrimiento que no conduce la electricidad.

Recubrimiento calcáreo. Una capa formada de carbonato de calcio y otras sales depositadas en la superficie. Cuando la superficie es catódicamente polarizada como con la protección catódica, esta capa es el resultado del incremento del pH adyacente a la superficie protegida.

Reducción. Ganancia de electrones por un constituyente de una reacción química.

Resistividad. La resistencia por unidad de longitud de una sustancia con sección transversal uniforme. Una medición de la habilidad de un electrolito a resistir el flujo de una carga eléctrica .

Señal no sincronizada. Señal cíclica de forma irregular (ejemplo: 0.45 ON / 0.80 OFF).

Sincronización. La acción de ser interrumpido en unísono con otro dispositivo.

Suelo de alta resistividad. Un tipo de suelo que tiene una resistencia eléctrica (R) muy elevada.

Telúricas. Un término técnico que esta asociado con aquellos voltajes, que son inducidos en una línea enterrada por los cambios en los cambios magnéticos de nuestro planeta.

Tierra Remota. Es el punto más alejado de la tubería, donde el potencial tubo-suelo es prácticamente cero.

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3. ALCANCES 

Este procedimiento es aplicable a la inspección de fuentes de energía no controladas

Formatted: Bullets and Numbering

remotamente, siendo eL caso de los equipos rectificadores, en los sistemas de protección catódica por corriente impresa. En caso contrario será necesario recurrir a la estipulado en la norma de referencia NRF-047-PEMEX-2007, para determinar las actividades a realizarse. 

Este procedimiento contempla la realización de inspección y mediciones en el rectificador para

Formatted: Bullets and Numbering

determinar su capacidad de funcionamiento y alcance de protección en las estructuras que estén conectadas al circuito. 

Los datos obtenidos con las mediciones no son absolutos ya que están influenciados o

Formatted: Bullets and Numbering

relacionados por una serie de parámetros tales como la profundidad del suelo, resistividad del terreno, humedad, pH, entre otros. Estos factores deben ser tomados en cuenta para mejorar la precisión de cualquier tipo de resultado y relacionar la variación de resultados a lo largo de la línea. 

Tanto para la aplicación como la interpretación de los resultados de la inspección y mediciones,

Formatted: Bullets and Numbering

es sumamente importante reunir la mayor cantidad de información acerca de la fuente de energía como datos de construcción, datos históricos de mantenimiento y rehabilitación, así como los relacionados con los componentes del sistema de protección catódica que influye directamente sobre el dispositivo anódico. Previo a la aplicación de esta técnica, debe existir un respaldo de información técnica para que la aplicación e interpretación de los resultados se lleve acabo de manera confiable. 

Este procedimiento asume que el operador esta completamente informado y cuenta con todos los permisos de trabajo necesarios aprobados, acceso a derecho de vía de la cama anódica y entrenamiento eléctrico para el manejo de los sistemas de protección catódica.

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

Este procedimiento requiere que el operador, registre claramente la ubicación de las fuentes de energía de los sistemas de protección catódica con corriente impresa, empleando un método de

Formatted: Normal, Justified, Line spacing: 1.5 lines, Bulleted + Level: 1 + Aligned at: 0.25" + Tab after: 0.5" + Indent at: 0.5"

medición (equipo GPS, odómetro, cinta métrica, etc.) 



conectadas al sistema de protección catódica en estudio, se utilizara un electrodo de referencia

Formatted: Normal, Justified, Line spacing: 1.5 lines, Bulleted + Level: 1 + Aligned at: 0.25" + Tab after: 0.5" + Indent at: 0.5"

de cobre-sulfato de cobre y un multímetro digital de alta impedancia.

Formatted: Bullets and Numbering

Este procedimiento contempla el acoplamiento de dos métodos indirectos de manera simultánea

Formatted: Indent: Left: 0.25", No bullets or numbering

Para determinar el potencial tubo suelo, de las estructuras metálicas enterradas o sumergidas

para evaluar el recubrimiento exterior y el sistema de protección catódica en ductos enterrados, empleando las técnicas de DCVG y CIPS.

Formatted: Indent: Left: 0.25"

Definir y entender problemas en líneas enterradas empleando técnicas superficiales sin contacto con la tubería es complejo. Los datos obtenidos con mediciones superficiales no son absolutos ya

Formatted: Indent: Left: 0.25", No bullets or numbering Formatted: Bullets and Numbering

que están influenciados o relacionados por una serie de parámetros tales como la profundidad del suelo, resistividad del terreno, humedad, pH, entre otros. Estos factores deben ser tomados en cuenta para mejorar la precisión de cualquier tipo de resultado y relacionar la variación de resultados a lo largo de la línea. Formatted: Indent: Left: 0.25"

Tanto para la aplicación como la interpretación de los resultados de las técnicas indirectas, es sumamente importante reunir la mayor cantidad de información acerca de la línea, datos de

Formatted: Indent: Left: 0.25", No bullets or numbering Formatted: Bullets and Numbering

construcción, datos históricos, de mantenimiento, rehabilitación, así como los relacionados con los sistemas de protección catódica que influyen directamente sobre la integridad del ducto. Previo a la aplicación de esta técnica, debe existir un respaldo de información técnica para que la aplicación e interpretación de los resultados se lleve acabo de manera confiable. Formatted: Indent: Left: 0.25"

Las diferentes técnicas de levantamiento, pueden tener diferentes puntos de inicio los cuales deben ser identificados para utilizarlos como referencia, y puedan ser correlacion ados en actividades posteriores. Estos puntos establecidos de correlación, deben ser mandatarios para todos los

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levantamientos. El éxito del análisis de los resultados y de la interpretación estará en función de una buena correlación y alineación de datos. Formatted: Indent: Left: 0.25"

Con el objetivo de alcanzar la mayor precisión en los datos de cualquier medición, este procedimiento requiere previamente la localización precisa e identificación del ducto enterrado, así

Formatted: Indent: Left: 0.25", No bullets or numbering Formatted: Bullets and Numbering

como también la localización del epicentro cada defecto del recubrimiento. Formatted: Indent: Left: 0.25"

Este procedimiento es aplicable en líneas que cuentan con un sistema de protección catódica por corriente impresa. En caso contrario, será necesario recurrir a la implementación de un sistema

Formatted: Indent: Left: 0.25", No bullets or numbering Formatted: Bullets and Numbering

temporal, que permita realizar estas mediciones. Formatted: Indent: Left: 0.25"

Este procedimiento asume que el operador esta completamente informado y cuenta con todos los permisos de trabajo necesarios aprobados, acceso a derecho de vía de la línea y entrenamiento

Formatted: Indent: Left: 0.25", No bullets or numbering Formatted: Bullets and Numbering

eléctrico para el manejo de los sistemas de protección catódica. Formatted: Indent: Left: 0.25"

Este procedimiento requiere que el operador, registre claramente la distancia empleando un método de medición (equipo GPS, odómetro, cinta métrica, etc.), así como también la dirección del

Formatted: Indent: Left: 0.25", No bullets or numbering Formatted: Bullets and Numbering

levantamiento.

4.

Formatted: Normal, Justified, Indent: Left: 0.25", Line spacing: 1.5 lines

RESPONSABILIDADES 

Este documento se revisará y actualizará al menos cada cinco años, o antes si las sugerencias o recomendaciones de cambio lo justifican.



No es responsabilidad, ni la intención de este procedimiento, cubrir todo lo concerniente con la seguridad necesaria para realizar el trabajo adecuadamente, es responsabilidad del personal que trabaja en una instalación que transporta hidrocarburos o maneja equipo eléctrico, el estar informado de las medidas de seguridad establecidas, y aplicarlas.

5. INTERACCIÓN CON OTRAS ÁREAS

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Este procedimiento es aplicable para la resolución de fallas en los sistemas de protección catódica con corriente impresainspección indirecta del recubrimiento, los datos reunidos y obtenidos serán necesarios en aplicaciones de evaluación directa de corrosión externa (ECDA, External Corrosion Direct Assesment); proceso de evaluación internacional que es considerado por documentos oficiales, como una manera global de determinar la integridad de un ducto.

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6. REQUERIMIENTOS DEL EQUIPO PARA REALIZAR LA INSPECCIÓN / LEVANTAMIENTO.

I. GENERALIDADES 

El equipo para llevar a cabo las mediciones en los rectificadores en los sistemas de protección

Formatted: Bullets and Numbering

catódica con corriente impresa debe consistir de un voltímetro o multímetro digital de alta impedancia y un amperímetro de gancho digital. 

Todo el equipo debe encontrarse en buen estado, con sus componentes operacionales con

Formatted: Bullets and Numbering

batería completamente cargada y tener un certificado de calibración actualizado. 

El voltímetro o multímetro digital debe tener una impedancia de entrada de al menos 10 mega Ohm (MΩ).

El equipo para llevar a cabo un levantamiento de potenciales a intervalos cortos , debe consistir de un mili-voltímetro de alta impedancia conectado a dos electrodos de referencia, con solución saturada de sulfato de cobre. Las mediciones de potencial se realizan por la conexión a un poste de registro y el contacto electroquímico de los electrodos con el suelo durante el recorrido a través de la tubería inspeccionada. Los datos registrados son almacenados en el equipo para su posterior procesamiento. Todo el equipo debe encontrarse en buen estado con sus componentes operacionales con batería completamente cargada y tener un certificado de calibración actualizado. Los interruptores para el levantamiento deben ser capaces de ser sincronizados, de tal forma que al interrumpir múltiples rectificadores, se deben de evitar defasamientos en la obtención de las mediciones ON a OFF, por un periodo máximo de 5 milisegundos. Los interruptores deben mantener la sincronización, por un mínimo de diez horas de trabajo. Es preferido el uso de interruptores sincronizados satelitalmente.

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

Los electrodos deben ser llenados de solución de sulfato de cobre saturada. Esto debe ser revisado a intervalos regulares de tiempo. El contacto electroquímico de los electrodos con el suelo, debe realizarse vía tapones conductivos de cerámica o madera.

El mili voltímetro almacenador de datos, debe tener una impedancia de entrada de al menos 10

Formatted: Bullets and Numbering

mega Ohm (MΩ). El interruptor de corriente debe insertarse en serie en el cable negativo a la línea en el rectificador.

Formatted: Bullets and Numbering

La localización de todos los rectificadores debe estar claramente identificada en los registros del

Formatted: Bullets and Numbering

levantamiento.

7. METODOLOGÍA

I. RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN. 

Antes de comenzar cualquier trabajo de levantamiento, es importante reunir toda la información posible acerca de la línea que será inspeccionada. La información colectada debe incluir (pero no estará limitada a)):

a. Fecha de inicio de operación del rectificador. b. Registros de voltaje y amperaje de CD y CA, eficiencia del rectificador, resistencia del circuito.

Formatted: Bullets and Numbering

c. Registros del potencial tubo-suelo en el punto de drenaje de las estructuras conectadas al sistema de protección catódica. d. Registros de consumo de kWh. e. Características de la cama anódica, material, dimensiones y cantidad. f.

Tipo de instalación de los ánodos, superficial (horizontales o verticales) o profundo

g. Ubicación geográfica de la caseta del rectificador h. Mapas de ruta con tantos datos como sea posible.

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Formatted: Outline numbered + Level: 3 + Numbering Style: a, b, c, … + Aligned at: 0.5" + Indent at: 0.75"

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i.

Localización de posibles fuentes de corrientes parasitas.

a.Material de la línea incluyendo el grado de acero (especificación). b.Diámetro de la línea y espesores de pared.

Formatted: Bullets and Numbering

c.Tipos de recubrimiento a lo largo de toda la línea. d.Mapas de ruta con tantos datos como sea posible. e.Localización (distancia) y voltaje de operación de todas las fuentes de poder de protección catódica. f.Localización de posibles fuentes de corrientes parasitas. g.j. Dificultad de acceso en áreas, cruces de ríos, cruces de carreteras etc.

Formatted: Outline numbered + Level: 3 + Numbering Style: a, b, c, … + Aligned at: 0.5" + Indent at: 0.75"

h.k. Cualquier cambio a lo largo del derecho de vía. i.l. Ubicación de postes de registros R o RA.

II. ANTES DE REALIZAR CUALQUIER INSPECCIÓN  

TodoTodo el equipo empleado para un levantamiento debe ser inspeccionado y aprobado para

Formatted: Bullets and Numbering

su uso por el encargado de realizar los trabajos, .  

Todo el equipo debe estar een buen estado o separado y debe tener todos sus servicios operacionales con baterías completamente cargadas.



Los equipos que sean empleados para la inspección estarán identificados con números de serie únicos para permitirles ser distinguidos en el campo. Esto es para asegurar que todas las



mediciones eléctricas, sean tomadas empleando los mismos instrumentos.

Formatted: Font: Italic

Cualquier incremento significativo en la resistencia de la cama anódica (o en un circuito abierto)

Formatted: Bullets and Numbering

requerirá la realización de pruebas adicionales tales como localización de rotura de cables o ánodos que estén fallando.

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El nombre y localización de todos los transformadores rectificadores, interrumpidos mientras se

Formatted: Bullets and Numbering

realiza la inspección de cada sección de línea, deben ser claramente identificados en los registros.

III. INSTALACIÓN DEL INTERRUPTOR EN EL RECTIFICADOR.

III. INSPECCIÓN DEL CABLE PRINCIPAL ANÓDICO 

Formatted: Font: Italic

Cuando se detecte un incremento en la resistencia, se puede utilizar un localizador de cable para

Formatted: Bullets and Numbering

encontrar la falla que lo origina. Formatted: Indent: Left: 0.25"



Si el localizador indica un cable continuo a través de la longitud de la cama anódica, uno o mas

Formatted: Bullets and Numbering

ánodos pudieran estar fallando.

Formatted: Indent: Left: 0.25"



Si hay una rotura en el cable a lo largo de la línea de ánodos, la señal en el localizador de cable

Formatted: Bullets and Numbering

caerá a esencialmente a cero en la vecindad de la rotura.

IV. POTENCIALES REMOTOS SOBRE LA LÍNEA DE ÁNODOS 

El número y espaciamiento de los ánodos debe conocerse para la aplicación de esta técnica.

Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Spanish (International Sort)



Donde se indiquen fallas en los ánodos, estos pueden localizarse por un perfil de potenciales sobre la línea (hecha a lo largo de la línea de ánodos con el rectificador energizado) midiendo el potencial entre un electrodo remoto (aproximadamente a una distancia de cincuenta metros) y otro colocado sobre la línea el cual se mueve en incrementos de dos a tres pies (un metro) de distancia sobre la línea.

Formatted: Indent: Left: 0.25" Formatted: Outline numbered + Level: 1 + Numbering Style: Bullet + Aligned at: 0.25" + Tab after: 0.5" + Indent at: 0.5" Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Spanish (International Sort) Formatted: Indent: Left: 0.25"

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

área donde los picos en el potencial no son encontrados representa ánodos que ya no están

Formatted: Outline numbered + Level: 1 + Numbering Style: Bullet + Aligned at: 0.25" + Tab after: 0.5" + Indent at: 0.5"

trabajando y requiere reparación o reemplazo.

Formatted: Bullets and Numbering

El perfil de potencial mostrará piscos de potencial positivo encada ánodo trabajando. Cualquier

Formatted: Spanish (International Sort) Formatted: Font: Italic, Spanish (International Sort)

V. POTENCIALES TUBO SUELO

Formatted: Font: Italic

 

Si los cables de los ánodos están separados e instalados en una caja unión, use esto para medir

Formatted: Font: 10 pt

la corriente de los ánodos y determinar la funcionalidad de los ánodos

Formatted: Line spacing: 1.5 lines, Outline numbered + Level: 1 + Numbering Style: Bullet + Aligned at: 0.25" + Tab after: 0.5" + Indent at: 0.5"

Ajustar el rectificador al más alto voltaje en su regulación el cual no resulte en daño al revestimiento de la estructura, para permitir que sea más fácil la localización de los ánodos.



Mida el potencial sobre los ánodos con un multímetro en la escala de Volts de CD. Con el

Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Font: 10 pt

rectificador encendido, conecte el cable positivo del multímetro a la terminal de la estructura del

Formatted: Font: 10 pt

rectificador. Usando un electrodo de referencia de cobre sulfato de cobre conectado a la punta

Formatted: Font: 10 pt

de prueba negativa del multímetro, localice el punto de más alto voltaje sobre la superficie de la tierra (este estará directamente sobre un ánodo). Repítalo localizando todos los ánodos funcionando. Marque cada ánodo encontrado y compare en una grafica. Inicie una línea recta de 3 metros (10 pies) desde el primer ánodo, desarrolle una prueba de potencial cada 0.6 metros

Formatted: Font: 10 pt

(dos pies) sobre la longitud completa de la cama anódica, hasta un punto de 3 metros (10 pies) anterior donde del último ánodo es (o se supone) localizado. Usando un papel para gráficas, utilice la eje vertical para representar la medición de potenciales, y el eje horizontal para representar los intervalos de 0.6 metros, grafique todas las lecturas. Esto le mostrará las

Formatted: Font: 10 pt

condiciones de todos los ánodos, e indicara si un cable de uso rudo esta roto (cable anódico) o existe una falla en los ánodos. Mostrara una rotura de cable entre un ánodo funcionando o uno no funcionando. Si los ánodos están fallando, el gradiente alcanzara picos de diferente manera,



Formatted: Font: 10 pt

o el gradiente decae, entonces aumentara intermitentemente.

Formatted: Indent: Left: 0.25", Line spacing: 1.5 lines, No bullets or numbering

Si los ánodos no están operando, use el detector de fallas y localizador de cables, conectado

Formatted: Line spacing: 1.5 lines, Outline numbered + Level: 1 + Numbering Style: Bullet + Aligned at: 0.25" + Tab after: 0.5" + Indent at: 0.5"

directamente al cable anódico en el rectificador, para trazar el cable de los ánodos desde el rectificador hacia la cama anódica. En algunos casos esto puede ser extremadamente difícil. Un método alternativo es localizar el primer ánodo (de planos, marcas, o métodos inductivos). Excavar el primer ánodo y medir la continuidad de regreso al rectificador usando un medidor de

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verificación de continuidad multicombinado de protección catódica. Use el detector de fallas y localizador de cables, conectado directamente al ánodo para trazar la línea del cable anódico desde los ánodos hacia el rectificador. Si esto esta aun sin éxito, se recomienda el reemplazo del

Formatted: Font: 10 pt

cable anódico desde el rectificador hasta los ánodos.

Formatted: Font: 10 pt Formatted: Font: 10 pt



Nota: cuando usamos el método de conexión directa, es esencial tener baja resistencia en la cama anódica para el detector de fallas y localizador de cables para poner una fuerte señal localizadora sobre el cable bajo prueba

Formatted: Indent: Left: 0.25", Line spacing: 1.5 lines Formatted: Outline numbered + Level: 1 + Numbering Style: Bullet + Aligned at: 0.25" + Tab after: 0.5" + Indent at: 0.5" Formatted: Bullets and Numbering

VI. DETECCIÓN POR LA TÉCNICA DE GRADIENTE DE POTENCIAL DE CORRIENTE DIRECTA

Formatted: Font: Italic

(DCVG)

Formatted: Font: Italic



La técnica del gradiente de potencial de corriente directa (DCVG) es aplicable para la detección y localización de cada uno de los ánodos inertes que conforman la cama anódica.

Formatted: Bulleted + Level: 1 + Aligned at: 0.25" + Tab after: 0.5" + Indent at: 0.5" Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Indent: Left: 0.25"



Deberán hacerse las conexiones de acuerdo a lo establecido en el procedimiento de la técnica de DCVG, regulando el voltaje de salida de CD en un nivel bajo de tal forma que la señal sea

Formatted: Bullets and Numbering

detectable sobre en la superficie de la línea de la cama de ánodos. 

Formatted: Bulleted + Level: 1 + Aligned at: 0.25" + Tab after: 0.5" + Indent at: 0.5"

El desarrollo de la inspección se realizara de acuerdo en lo descrito en el procedimiento de la técnica DCVG, en este caso sobre la superficie de la línea de ánodos hasta localizar el epicentro

Formatted: Bulleted + Level: 1 + Aligned at: 0.25" + Tab after: 0.5" + Indent at: 0.5" Formatted: Bullets and Numbering

de cada uno de los ánodos. Una vez localizado cada ánodo márquelo. Formatted: Indent: Left: 0.25"



Al determinarse el sitio de instalación de cada ánodo, mida el potencial suelo suelo entre un

Formatted: Bullets and Numbering

electrodo remoto (aproximadamente a una distancia de cincuenta metros) y otro colocado sobre



la superficie encima del ánodo enterrado y registre el valor obtenido.

Formatted: Spanish (International Sort)

Grafique los valores de gradiente de potencial a electrodo remoto y compárelos entre ellos.

Formatted: Bullets and Numbering Formatted: Spanish (International Sort)

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

En todas las técnicas descritas, al graficar los valores de potencial registrados se notara que el

Formatted: Bullets and Numbering

primer y último ánodo serán los que registren valores más bajos, denotando con ello su desgaste físico con respecto a los demás ánodos. Formatted: Indent: Left: 0.25"

Formatted: Font: Not Italic

Inicialmente las lecturas de Voltaje y Corriente de salida del rectificador deberán ser registradas, así

Formatted: Bullets and Numbering

como otros componentes de mismo que requieran ser ajustadas, por ejemplo el GRUESO y el FINO. Posteriormente, la salida del rectificador debe ser ajustada a cero (si es posible) y el rectificador debe ser apagado. La alimentación principal de corriente alterna del rectificador también debe ser apagada en el interruptor general. Después, el cable negro que esta conectado a la terminal negativa del rectificador, se desconecta y este cable se conecta al borne de color rojo del interruptor. Un 2

cable de longitud corta (15 mm de sección transversal o de dimensiones similares), debe ser empleado para conectar el borne negro del interruptor con la terminal negativa del Rectificador (Ver Figura 2).

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El interruptor será encendido empleado un ciclo de interrupción de 0.45 segundos en ON

Formatted: Bullets and Numbering

(encendido) y 0.80 segundos en OFF (apagado). El equipo debe contar con otras secuencias disponibles tales como 2 segundos en ON y 0.5 segundos en OFF o 3:2 o 4:1. Es aconsejable emplear los tiempos de 0.45 y 0.80, ya que secuencias con tiempos grandes, afecta el tiempo de adquisición de las mediciones. La conexión principal para el suministro de electricidad, así como el rectificador, deben ser

Formatted: Bullets and Numbering

encendidos secuencialmente, y los parámetros originales del rectificador deben ser ajustados en pequeños incrementos a sus valores originales. Los medidores analógicos de voltaje y corriente directa a la salida del rectificador, debe indicar un movimiento característico de acuerdo al ciclo de interrupción seleccionado. Si no se detecta este pulso, esto podría indicar que las terminales del interruptor han sido erróneamente conectadas; ya que estos interruptores, cuentan con un dispositivo eléctrico de estado sólido (llamado MOSFET), que trabajan en una sola dirección. En el caso de haber conectado equivocadamente el interruptor, se recomienda ajustar el rectificador

Formatted: Bullets and Numbering

hasta que las salidas de Voltaje y Corriente sean cero y posteriormente desconectar la alimentación de corriente. Después se intercambia las conexiones a los bordes del interruptor, a continuación, se enciende el rectificador y se ajusta a los parámetros originales la salida del mismo. Debido a que el interruptor es de estado sólido tiene una resistencia interna de (0.03 Ohms),

Formatted: Bullets and Numbering

cuando se establece los parámetros originales del rectificador, la corriente de salida será menor En estos casos, se recomienda ajustar el rectificador, de tal forma que la corriente de salida sea la misma o cercana a la corriente de trabajo del mismo. Lo anterior debe tomarse en cuenta cuando se analicen los resultados, ya que condiciones

Formatted: Bullets and Numbering

diferentes de Corriente y Potencial, influirán en la severidad de las indicaciones detectadas. Debe tomarse cuidado de asegurar que por cada sección inspeccionada, todas las fuentes de corriente directa (DC) relevantes sean interrumpidas. Esto significa que se debe de contar de un interruptor sincronizado por cada rectificador.

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Para arreglos de tubería complejos, el sistema de protección catódica deberá contar con un

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dispositivo o caja de conexiones con resistencias calibradas que mantenga el control de la demanda de corriente a cada ducto o estructura que este conectada a la fuente de poder (rectificador). De forma tal que si un grupo de ductos arriban en un mismo punto, corren de manera paralela o se entrecruzan, pueden tratarse como estructuras separadas. Lo anterior con el objetivo de eliminar las interferencias o falsos gradientes provocados por indicaciones de otras estructuras. En caso de no contar con caja de conexiones, para trabajar con cada ducto por separado y considerando que ambos pueden presentar algún tipo de interferencia, será necesario implementar un sistema de protección catódica temporal, que permita realizar las mediciones por DCVG o CIPS, según el caso.

IV. LEVANTAMIENTO DE POTENCIALES A INTERVALOS CORTOS. Para cada sección de línea a inspeccionar, es necesario identificar los postes de registros inicial y

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final, para establecer la conexión eléctrica directa a la estructura. Cada una de estas regiones incluirá información, como la distancia de las conexiones eléctricas de inicio y la dirección del levantamiento. En suma todas las características de la línea dentro de una región deben ser registradas y asociadas a un mapa de la línea. Durante el levantamiento de cada región, deberá empezar y finalizar en una conexión eléctrica

Formatted: Bullets and Numbering

permanente a la línea, preferiblemente un poste de registro tipo R o RA o válvula. No deben emplearse postes de registro R o RA de líneas diferentes que crucen para marcar inicio o

Formatted: Bullets and Numbering

final de una región. Evaluar las mediciones de gradiente en la señal de DCVG, en los postes de registro inicial y final de cada segmento de línea a inspeccionar, tomadas a 90° laterales de la tubería y lejos de alguna otra estructura metálica. Cabe mencionar que se recomienda realizar estas mediciones en postes de registros, no separados por mas de 2 o 3 km, ya que la caída en el gradiente puede

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ser mayor. Esto repercutiría en las mediciones de severidad de las indicaciones detectadas por DCVG Las mediciones de potencial tubo-suelo ON y OFF, deben ser realizadas en todo el derecho de vía,

Formatted: Bullets and Numbering

inclusive en todos los epicentros previamente identificados por la técnica de DCVG. En el levantamiento CIPS, se debe asegurar que la medición de los potenciales ON y OFF, tenga

Formatted: Bullets and Numbering

una medición de distancia asociada. Esto incluye mediciones tomadas donde no hay defectos en el recubrimiento asociados. El levantamiento consiste en que el operador camine sobre la ruta de la línea partiendo del punto

Formatted: Bullets and Numbering

inicial de referencia, colocando las celdas de referencia exactamente sobre la línea a intervalos cortos (0.76 a 1.5 m); asegurando el contacto de al menos un electrodo con el suelo. Al realizar estas mediciones, el equipo automáticamente registra potenciales tubo-suelo por la permanente conexión con el poste de registro de prueba inicial (de cada región) y el alambre dispensado (Ver Figura 3). Durante estas mediciones, se debe prever que muchas veces se pueden encontrar suelos rocosos

Formatted: Bullets and Numbering

y muy resistivos, en los cuales será necesario humedecer el suelo, y asegurar el contacto eléctrico. Este hecho, puede evitar lecturas de potencial tubo-suelo poco representativas del ducto.

V. MEDICIONES ELÉCTRICAS TOMADAS EN LOS EPICENTROS DE LOS DEFECTOS DE RECUBRIMIENTO. En cada defecto localizado durante la inspección con DCVG, debe ser medido y registrado el

Formatted: Bullets and Numbering

gradiente de la señal DCVG, en el epicentro del defecto a tierra remota. En cada epicentro se deben registrar los potenciales tubo-suelo en ON y OFF. Estas mediciones deben ser tomadas mientras la protección catódica de la línea esta operando normalmente. Si la corriente de salida de cualquiera de las fuentes de poder que ha sido interrumpida es alterada de

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sus parámetros normales, entonces la precisión y autenticidad de los datos registrados son poco representativos. Las lecturas de gradiente en la señal de DCVG para cada defecto a tierra remota, deben ser

Formatted: Bullets and Numbering

tomadas a 90° laterales de la tubería y lejos de alguna otra estructura metálica. En cada epicentro del defecto debe ser grabada la actividad corrosiva o carácter de los defectos

Formatted: Bullets and Numbering

(anódico/catódica), empleando mediciones hechas a tierra remota desde el epicentro del defecto. Existen 4 tipos de defectos y pueden ser identificados de acuerdo al cambio en dirección anódica o catódica durante el apagado y encendido del sistema (Ver Figura 5).

Tabla 1. Clasificación de defectos de acuerdo a su comportamiento Carácter

OFF – ON

Descripción

Catódico – Catódico

Negativo – Negativo

Defecto en el recubrimiento, que se encuentra protegido por el sistema de protección catódica.

Nulo – Catódico

Nulo – Negativo

Defecto en el recubrimiento, que se encuentra protegido por el sistema de protección catódica.

Anódico – Catódico

Positivo – Negativo

Defecto que mientras el sistema de protección se mantenga apagado es susceptible de presentar actividad corrosiva; pero se encuentra protegido cuando el sistema de protección catódica esta encendido.

Anódico Anódico

Positivo – Positivo

Defecto que es susceptible de presentar actividad corrosiva, aún con el sistema de protección catódica encendido.

Pueden tomarse mediciones adicionales como Resistividad del suelo, pH, porcentaje de humedad, profundidad de enterrado, etc.

VI. FINALIZAR UN LEVANTAMIENTO EN CAMPO

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Todos los parámetros del rectificador deben ser regresados a su posición original , después de

Formatted: Bullets and Numbering

realizar los levantamientos de potencial, para ello se realiza la medición de potencial tubo suelo en el poste de registro más cercano. Todo el alambre empleado en las mediciones CIPS debe ser recolectado del derecho de vía de la

Formatted: Bullets and Numbering

línea y colocado en una manera apropiada. Al finalizar las actividades de un día de trabajo, se debe llenar el formato de reporte diario, con el

Formatted: Bullets and Numbering

objetivo de comparar el avance de trabajo, problemas asociados al derecho de vía y propietarios del terreno. Así mismo permitirá la planeación de las actividades del día siguiente (se anexa formato de reporte diario).

VII. CÁLCULO DE LA SEVERIDAD DE FALLAS EN EL RECUBRIMIENTO (%IR) La severidad en términos del porcentaje IR de cada defecto del recubrimiento debe ser calculada

Formatted: Bullets and Numbering

con las mediciones eléctricas hechas durante el levantamiento empleando la fórmula:

% IR 

Amplitud _ de _ la _ señal _ DCVG _ a _ tierra _ remota  100 Amplitud _ de _ la _ señal _ DCVG _ calculada _ de _ tubería _ a _ tierra _ remota _ en _ el _ defecto

% IR 

OL P

RE

RE

La amplitud de la señal DCVG de la tubería a tierra remota (P/RE), será calculada con la siguiente

Formatted: Bullets and Numbering

fórmula:

( P / RE )  S1 

dx( S1  S 2 ) (d 2  d1 )

Field Code Changed Formatted: Spanish (International Sort)

Donde:

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S1= Amplitud o gradiente de la señal DCVG a tierra remota en el Poste 1. S2= Amplitud o gradiente de la señal DCVG a tierra remota en el Poste 2. d1= Distancia medida del poste 1 (podría ser cero al inicio de la línea). d2= Distancia al poste 2. dx= Distancia al defecto del recubrimiento desde el poste uno. (Ver Figura 3).

VIII. ANÁLISIS DE DATOS De acuerdo con los rangos establecidos por el fabricante de los equipos, los defectos pueden

Formatted: Bullets and Numbering

clasificarse con base en su severidad de acuerdo a la siguiente tabla:

Tabla 2. Clasificación de defectos de acuerdo al %IR %IR

Clasificación

Propuesta de acción

0 a 15

Pequeña severidad

Normalmente, no reparación

16 a 35

Mediana severidad

Considerar la reparación

36 a 70

Mediana a larga severidad

Reparación

71 a 100

Gran severidad

Reparación lo antes posible

100

Gran área desnuda

Investigación inmediata

La decisión para reparar un defecto debe estar basada en más que el uso del criterio de severidad,

Formatted: Bullets and Numbering

una vez que se han identificado los parámetros críticos de un defecto de recubrimiento, aquellos que están consumiendo más cantidad de corriente. De tal forma que la reparación de estos defectos críticos, disminuirá la corriente eléctrica suministrada al ducto. Los defectos críticos del recubrimiento de acuerdo a la prioridad de reparación pueden ser por lo tanto definidas como:

Prioridad 1. Fallas en el recubrimiento, en las cuales es conocido que hay un riesgo potencial de pérdida de metal, sin tomar en cuenta su localización.

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Prioridad 2. La identificación de fallas en el recubrimiento que están consumiendo mayor corriente de protección, particularmente en zonas de baja Resistividad del Suelo.

Prioridad 3. La identificación de fallas críticas en el recubrimiento donde es probable que ocurra corrosión. Este requiere de un análisis detallado de muchas fuentes de información. Las pérdidas de metal ocurrirán más probablemente en fallas situadas en zonas más corrosivas, particularmente donde los cambios en el tipo de suelo ocurren; las fallas que no reciben suficiente corriente de protección y por tanto muestran actividad anódica, dando potenciales tubo suelo que no cumplen con el mínimo establecido en el criterio para protección catódica de la norma NRF-047-PEMEX-2007, párrafo 8.2.1.3 inciso a).

Prioridad 4. Las fallas en el recubrimiento con bajos potenciales tubo-suelo.

FIGURAS

Cama de ánodos

+

Fuente de poder DC (Rectificador)

Interruptor sincronizable

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DefectosREVISÓ en el recubrimiento

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Figura 1. Representación de la instalación del interruptor en un sistema de protección catódica por corriente impresa.

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Figura 2. Circuito del Rectificador y cama de ánodos con un Interruptor de corriente conectado

Equipo registrador

Antena GPS Poste de prueba Alambre magneto a poste de prueba

Electrodos

Cadweld Recubrimiento Ducto

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Figura 3. Representación del equipo para levantamiento de potenciales a intervalos cortos.

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Gradiente

S1

S2 P/RE en el defecto dx d1

d2

Distancia

Poste final

Poste inicial

Defecto en el recubrimiento

Figura 4. Representación gráfica de las variables en el cálculo del porcentaje de severidad %IR.

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Comportamiento NULO/CATÓDICO 1

Comportamiento CATÓDICO/CATÓDICO

2

1 3

3

Comportamiento ANÓDICO/ANÓDICO

Comportamiento ANÓDICO/CATÓDICO 1 2

2

1 3

3 2

1

Posición central de la aguja

2

Movimiento OFF

3

Movimiento ON

Figura 5. Cuatro posibles tipos de defectos, el movimiento de la aguja determina su carácter o comportamiento corrosivo.

ING. OSCAR A. CARIÑO AGUILAR ELABORÓ

ING. RICARDO LÁZARO BAEZ

DR. JOSÉ MANUEL HALLEN LÓPEZ

REVISÓ

APROBÓ

PROCEDIMIENTO ESPECÍFICO

REVISIÓN: 0

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

PE-CIDIM-DU-XXX

MAYO 2009 PÁGINA 30 DE 31

CONVENIOS DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE INTEGRIDAD MECÁNICA LEVANTAMIENTOS DE POTENCIALES A INTERVALOS CORTOS (CIPS) EMPLEANDO CICLOS ON/OFF Y MEDICIONES ELÉCTRICAS EN EPICENTROS DE FALLAS EN EL RECUBRIMIENTO [MÉTODO COMBINADO CIPS Y DCVG]INSPECCIÓN A LOS EQUIPOS RECTIFICADORES DE OPERACIÓN MANUAL DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN CATÓDICA CON CORRIENTE IMPRESA

ANEXO. Formato de actividades diarias

ING. OSCAR A. CARIÑO AGUILAR ELABORÓ

ING. RICARDO LÁZARO BAEZ

DR. JOSÉ MANUEL HALLEN LÓPEZ

REVISÓ

APROBÓ

REVISIÓN: 0

PROCEDIMIENTO ESPECÍFICO

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

PE-CIDIM-DU-XXX

MAYO 2009 PÁGINA 31 DE 31

CONVENIOS DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE INTEGRIDAD MECÁNICA LEVANTAMIENTOS DE POTENCIALES A INTERVALOS CORTOS (CIPS) EMPLEANDO CICLOS ON/OFF Y MEDICIONES ELÉCTRICAS EN EPICENTROS DE FALLAS EN EL RECUBRIMIENTO [MÉTODO COMBINADO CIPS Y DCVG]INSPECCIÓN A LOS EQUIPOS RECTIFICADORES DE OPERACIÓN MANUAL DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN CATÓDICA CON CORRIENTE IMPRESA

8.

REGISTRO DE CONTROL DE CAMBIOS.

DESCRIPCIÓN

REVISIÓN

FECHA

0

Mayo / 09

Sin Cambios

ING. OSCAR A. CARIÑO AGUILAR ELABORÓ

ING. RICARDO LÁZARO BAEZ

DR. JOSÉ MANUEL HALLEN LÓPEZ

REVISÓ

APROBÓ