Presentación Inducciones

MITIGACION DE INTERFERENCIAS ELECTROMAGNETICAS AC
EN CONFIGURACIONES COMPLEJAS DE MULTIPLES
ELECTRODUCTOS – GASODUCTOS
1
Ing. Germán Mancuso -
2
Ing. Hernan Babino
1 Camuzzi
2
Gas S.A.- [email protected]
Cathodic Protection Specialist NACE #9369 - [email protected]
Contenido
 INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías)
 CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema)
 ANTECEDENTES
 MEDICIONES INICIALES
 DISEÑO DE ESTACIONES DE MITIGACION Y PROTECION CATODICA

CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN

ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA
 MEDICION FINALES
 RESPUESTA DEL SISTEMA DE PROTECCION CATODICA
 ESTUDIOS DE INTEGRIDAD
 CONCLUSIONES
Mediciones de ACINDUCIDA y Potencial
ACINDUCIDA = 131.8 Volt
Potencial DC = + 23mVolt
Contenido
 INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías)
 CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema)
 ANTECEDENTES
 MEDICIONES INICIALES
 DISEÑO DE ESTACIONES DE MITIGACION Y PROTECION CATODICA

CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN

ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA
 MEDICION FINALES
 RESPUESTA DEL SISTEMA DE PROTECCION CATODICA
 ESTUDIOS DE INTEGRIDAD
 CONCLUSIONES
 INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías)
Inducción electromagnética AC en una cañería debido a una LAT (Fuente: NACE)
La V-I inducidas (cañería) será la
resultante (en módulo y fase) de
la suma vectorial de cada una de
las inducciones que produce
cada fase independientemente
 INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías)
Principales factores que intervienen en el fenómeno de
inducciones electromagnéticas:

Cantidad de fases de LAT

Ángulos de fase

Corriente de trasporte de la LAT (Amper)

Configuración de la torre de LAT

Separación entre fases (R-S-T)

Altura de LAT

Separación entre torre de LAT y cañería (geometría)

Discontinuidades (en la geometría Electroducto-Gasoducto)

Cañería (Ø, longitud, profundidad)

Resistividad del terreno

Calidad del revestimiento de la cañería
 INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías)
Mecanismos de la corrosión-AC (Explicación conceptual)
Cañería con inducción AC sin protección
catódica
Cañería con inducción AC y con
protección catódica
 La probabilidad de “Corrosión-AC” ocurre cuando la parte positiva de onda de AC se
hace más positiva (mas anódica) que el “Potencial de Corrosión”
 La aplicación de protección catódica disminuye el área y el tiempo en el cual la cañería
es susceptible de corrosión-AC.
 INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías)
 Es razonable pensar que el aumento en los niveles de la PC disminuye la probabilidad
de corrosión-AC, pero muchos de los casos reportados de fallas han ocurrido en
cañerías con buen nivel de protección catódica (bien polarizado).
 Estos reportes también coinciden que el pH encontrado entorno a la falla de
revestimiento era alto.
Aumentar los niveles de PC → Mecanismos de alcalinización al ↑ pH
La combinación de esto con las oscilaciones potenciales, podría conducir (a la falla) a entrar y salir
periódicamente en el dominio de la corrosión por alto pH descripta en el diagrama de Pourbaix
Diagrama de
Pourbaix, el
área
sombreada
indica la zona
crítica de
corrosión AC
Con pH>12 los productos de corrosión pueden
pasar de (Fe3O4), una película pasiva de baja
tasa de penetración, a un ácido ferroso (HFeO2)
con una alta tasa de penetración.
Condición del terreno: Determina si en él las
reacciones electroquímicas de corrosión son lo
suficientemente rápidas como para producirse en
el tiempo que el potencial cruza la zona de la
corrosión.
En consecuencia, la corrosión-AC no es evitable/controlable mediante un aumento de los niveles
de protección catódica
Contenido
 INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías)
 CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema)
 ANTECEDENTES
 MEDICIONES INICIALES
 DISEÑO DE ESTACIONES DE MITIGACION Y PROTECION CATODICA

CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN

ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA
 MEDICION FINALES
 RESPUESTA DEL SISTEMA DE PROTECCION CATODICA
 ESTUDIOS DE INTEGRIDAD
 CONCLUSIONES
 CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema)
Gasoductos paralelos de 61 km
1- Gto. Alim. ERP Pto. Madryn, 12” (1979) c/ revest. Asfaltico (A1)
2- Gto. Alim. Planta Aluar
12” (1998) c/ revest. Tricapa (G4).
( Ambos Gtos. posen puntos de trasferencia con el
Gto. San Martín operado por TGS)
 CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema)
Electroducto Futaleufu –Aluar
330 Kvolt (en doble Terna)
Electroducto 500Kvolt
(Pico Truncado – Pto. Madryn)
 CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema)
Distancia promedio 43mts
330Kvolt
330Kvolt
 CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema)
Distancia mínima 620 mts
 CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema)
Esquema Unifilar (Electroductos-Gasoductos)
Discontinuidades Geométricas
Prog.1
: Acercamiento a las LAT (330Kv).
Prog.11+300 : Transposición total de las ternas LAT (330Kv).
Prog.39+260 : cruce a 35° del Electroducto de 500 kV
Prog.47+630 : Los gasoductos cruzan a 20° las LAT (330Kv) y se alejan.
 CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema)
Vista general del sistema “Electroductos-Gasoductos”
Gto. 12”
c/revestimiento
Tricapa (G4)
a Pto. Madryn
Gto. 12”
c/revestimiento
Asfaltico (A1)
Contenido
 INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías)
 CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema)
 ANTECEDENTES
 MEDICIONES INICIALES
 DISEÑO DE ESTACIONES DE MITIGACION Y PROTECION CATODICA

CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN

ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA
 MEDICION FINALES
 RESPUESTA DEL SISTEMA DE PROTECCION CATODICA
 ESTUDIOS DE INTEGRIDAD
 CONCLUSIONES
 ANTECEDENTES
Para ambos gasoductos: Sistemas “Protección Catódica” independiente y la mitigación de
las interferencias-AC se contralaban indirectamente a través de estos.
Estos sistemas planteaban una relación de compromiso entre el control de los niveles de
protección catódica y la mitigación de la inducción-AC
Gto. c/ Revestimiento Asfaltico (A1)
Gto. c/ Revestimiento Tricapa (G4)
Sistema Galvánico y en 1982/1983 “Gas
del Estado” implementa las primeras
mitigaciones AC. Reaprovechamiento de
las mismas para reforzar la “Protección
Catódica”
Sistema Galvánico con ánodos de
Baterías de Zinc en todos los Mojones del
paralelismo.
A partir del 1992. La “Protección Catódica”
fue mixta, y reforzada con generadores
eólicos, paneles solares, termogeneradores
y rectificadores)
Esta complejidad (por diversidad de
equipamiento), no dieron los resultados
esperados.
La
perdida
de
efectividad se debió
al la gran cantidad
de masa anódica
instalada que se
pasivo.
Contenido
 INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías)
 CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema)
 ANTECEDENTES
 MEDICIONES INICIALES
 DISEÑO DE ESTACIONES DE MITIGACION Y PROTECION CATODICA

CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN

ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA
 MEDICION FINALES
 RESPUESTA DEL SISTEMA DE PROTECCION CATODICA
 ESTUDIOS DE INTEGRIDAD
 CONCLUSIONES
 MEDICIONES INICIALES
•La corriente transportada por las LAT
(330Kv) era de 580 Amper en conjunto
(Fuente: Transpa)
•Se desconectaron todas las inyecciones de
PC (ánodos, termogeneradores, paneles
solares y rectificadores), con el fin de
maximizar los efectos de la inducción-AC.
Contenido
 INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías)
 CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema)
 ANTECEDENTES
 MEDICIONES INICIALES
 DISEÑO DE ESTACIONES DE MITIGACION Y PROTECION CATODICA

CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN

ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA
 MEDICION FINALES
 RESPUESTA DEL SISTEMA DE PROTECCION CATODICA
 ESTUDIOS DE INTEGRIDAD
 CONCLUSIONES
 DISEÑO DE ESTACIONES DE MITIGACION Y PROTECION CATODICA
El sistema actual plantea varios problemas de incompatibilidad entre los sistemas de
protección catódica instalados y los mecanismos de mitigación-AC. Para el rediseño de éstos
se establecieron objetivos y/o metas que se deseaba que cumplan una vez construidos y
puestos en operación, los cuales se mencionan a continuación:
 Potenciales de polarización que aseguren su integridad de la cañería según normas
vigentes. (Apéndice D – (NAG-100) – Medicion ON /OFF y PR0177 (NACE)
 Protección catódica por corriente impresa, y compartido para los 2 gasoductos.
 Optimización y maximización de las instalaciones existentes.
 Mitigar los posibles efectos de corrosión-AC debido a las inducciones
electromagnéticas, mediante puestas a tierra estratégicamente ubicadas y
económicamente viables.
 Cumplir la Ley Nº 19.587, en lo referente al riesgo eléctrico y seguridad a las
personas.
 Reducir tiempos y los altos costos de mantenimiento y controles actuales.
 DISEÑO DE ESTACIONES DE MITIGACION Y PROTECION CATODICA
 Luego de varias campañas de mediciones y recolección
de datos en campo, el foco se centró en la cañería con
revestimiento Tricapa (G4).
 Datos aportados por la operadora de los Electroductos
(Transpa SA).
 Se simuló computacionalmente (PRC’s AC Coupling
Prediction software) el comportamiento del sistema de
“Electroductos-Gasoductos”.
Simulación de control del sistema
”Electroductos-Gasoductos”
 Con este modelo computacional, se ensayaron distintas
alternativas y configuraciones de mitigaciones, que
cumplan con las metas fijadas anteriormente .

Se propone la construcción de 3 estaciones de
mitigación (PAT).
 La configuración elegida para las puestas a tierra es de
cables desnudos paralelos
Simulación del sistema ”Electroductos-Gasoductos”
con las estaciones de mitigación propuestas
|
 La compatibilidad con el sistema de protección catódica
estará dado por la instalación de discriminadores DC/AC,
que bloquean la corriente continua y envían la corriente
alterna a tierra.
 CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN
Estación 1 - Prog. 1+ 250, largo (L): 300 mts (de cada lado), Relleno: mezcla especial
Estación 2 - Prog 8+ 850, largo (L): 100 mts (de cada lado), Relleno: sin relleno
Estación 3 - Prog. 46+ 900, largo(L): 200 mts (de cada lado), Relleno: sin relleno
 CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN
 CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN
(5) y (6) Mojón especial con el discriminador DC/AC
 CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN
 ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA
 De los Sis de PC existentes (Bat./ánodos, Sist. eólicos,
Paneles Eólicos, TEG y rectificadores), solo se mantuvieron
los termogeneradores de las Prog. 13 y 27, y el rectificador
de la Prog. 55
 Se renovaron los Disp. Superf. x Prof. en Prog. 13, 27 y 55
 Se instalo un nuevo TEG + Disp. Profundo en la Prog. 41
 El nuevo Sist. de PC da protección a las 2 cañería
En total el Sist. de PC inyecta > 75Amprer al conjunto. 69A→ (A1) y 6A→(G4)
 ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA
Dos de las premisas iniciales eran:
1) Que se pretendían medir los valores de polarización directamente (ensayos ON/OFF).
2) Reducir tiempos, costos y facilitar las tareas de control del sistema de PC.
En esta línea se trabajó en la modificación del sistema de inyección de corriente de los
termogeneradores, dotándolos (permanentemente) de la funcionalidad de realizar ensayos
ON/OFF con sincronismo satelital programable.
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 INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías)
 CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema)
 ANTECEDENTES
 MEDICIONES INICIALES
 DISEÑO DE ESTACIONES DE MITIGACION Y PROTECION CATODICA

CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN

ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA
 MEDICION FINALES
 RESPUESTA DEL SISTEMA DE PROTECCION CATODICA
 ESTUDIOS DE INTEGRIDAD
 CONCLUSIONES
 MEDICIONES FINALES
 MEDICIONES FINALES
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 INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías)
 CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema)
 ANTECEDENTES
 MEDICIONES INICIALES
 DISEÑO DE ESTACIONES DE MITIGACION Y PROTECION CATODICA

CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN

ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA
 MEDICION FINALES
 RESPUESTA DEL SISTEMA DE PROTECCION CATODICA
 ESTUDIOS DE INTEGRIDAD
 CONCLUSIONES
 RESPUESTA DEL SISTEMA DE PROTECCION CATODICA
Luego de nueve meses de polarización y ajustes, se realizan las primeras
mediciones ON/OFF, la respuesta de ambas cañerías al nuevo sistema de
protección catódica verifican que más del 95 % de los potenciales OFF son más
negativos que –850 mV, cumpliendo de esta manera el criterio más exigente de la
norma NAG-100 (Apéndice D, Criterio 1.2).
Contenido
 INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías)
 CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema)
 ANTECEDENTES
 MEDICIONES INICIALES
 DISEÑO DE ESTACIONES DE MITIGACION Y PROTECION CATODICA

CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN

ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA
 MEDICION FINALES
 RESPUESTA DEL SISTEMA DE PROTECCION CATODICA
 ESTUDIOS DE INTEGRIDAD
 CONCLUSIONES
 ESTUDIOS DE INTEGRIDAD
Estudio de integridad basado en el análisis ECDA (2013). En la etapa de pre-evaluación, se
decidió ejecutar una inspección DCVG completa en ambas, complementadas con relevamientos
de tapada, resistividad y pH, el relevamiento de potenciales paso a paso (CIS) se decidió no
ejecutarlo debido a que no se disponía de suficiente información (con mediciones de respaldo)
sobre el potencial riesgo que implicaba a la seguridad a los técnico la caminata con una bobina
de alambre cobre de 6 Km debajo de las LAT.
En el gasoducto con revestimiento Tricapa (G4), no se detectaron en los 60km indicaciones
DCVG, por otro lado en el gasoducto más viejo con revestimiento asfaltico (A1) se detectaron
944 indicaciones con la siguiente distribución:
-Categoría 1:
IxR <15%
-Categoría 2: 15%< IxR <35%
-Categoría 3: 35%< IxR <60%
-Categoría 2:
IxR >60%
: 225 indicaciones
: 411 indicaciones
: 248 indicaciones
: 60 indicaciones
Que verifica los altos requerimientos de corriente >69 Amper (aprox 1.28 mA/m2) que
demandada esta última cañería a los equipos protección catódica instalados.
Al momento de elaborar el presente trabajo la etapas 3 “inspecciones directas” del análisis EDCA
se encuentra en etapa planificación.
Contenido
 INTRODUCCIÓN (Inducción electromagnética en cañerías)
 CASO DE ESTUDIO – (Descripción del sistema)
 ANTECEDENTES
 MEDICIONES INICIALES
 DISEÑO DE ESTACIONES DE MITIGACION Y PROTECION CATODICA

CONSTRUCCIÓN DE LAS ESTACIONES DE MITIGACIÓN

ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA
 MEDICION FINALES
 RESPUESTA DEL SISTEMA DE PROTECCION CATODICA
 ESTUDIOS DE INTEGRIDAD
 CONCLUSIONES
 CONCLUSIONES FINALES
En el trabajo verifican:
 Los efectos de los paralelismos entre electroductos del alta tensión y gasoductos.
 Los picos de inducciones que se producen en las discontinuidades geométricas del conjunto
“Electroductos-gasoductos”,
 No se verificaron inducciones electromagnéticas de la LAT de 500KVolt que cruza a los
gasoductos en un ángulo > 35°
 La construcción y puesta en marcha de las tres estaciones de mitigación AC permitió pasar de
inducciones máximas medidas de 170 VAC a valores pico de 14.9 VAC en la Prog 11.5 que
coincide con la ubicación inversión de terna de los electroductos. Posteriormente se
construyo una cuarta estación de mitigación en la Prog.12, en esta nueva situación el pico
máximo medido en la última campaña fue de 7.6 VAC.
 El resto de los valores de inducción AC, se encuentran dentro de lo permitido por las normas
(< 15VAC) y no representan un riesgo a las personas, por otro lado en ese rango de
inducciones, la densidad de IAC se deberían mantener por debajo de 20A/m2, por lo que se
estima que la probabilidad de corrosión AC es baja.
 CONCLUSIONES FINALES
 La configuración del nuevo sistema de protección catódica permitió desplazar los potenciales
OFF a valores más negativos de -800mV cumpliendo indicado en el Apéndice- D (NAG100), y que
con las modificaciones implementadas en los Termogeneradores es posible tener un control más
efectivos de los niveles de polarización de las cañerías.
 La ejecución de los pozos de inspección para evaluación directa del análisis EDCA, junto a la
inspección DCVG ya realizada, marcara una nueva línea base para el gerenciamiento de la
integridad de estas cañerías.
Agradecimientos:
Leonel Aguilar – Lic. Pablo Esponda – Rodolfo Martinovic
Centro Operativo Trelew – Camuzzi Gas del Sur
MUCHAS GRACIAS …
Ing. Germán Mancuso - Ing. Hernan Babino