calculo anodos

5/11/2018 calculo anodos - slidepdf.com

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3.1 Memoria cálculo para los Poliductos en 12” d.n.

El diseño de la protección catódica temporal se desarrollo conforme a la norma dereferencia NRF-047-PEMEX-2007 y para una mejor comprensión de dividió en lostramos en 12”d.n.:

3.1.1.- El diseño para el tramo comprendido en Oleoducto 12” 17.5 entre cabezalesconsiderando una resistividad del terreno promedio de 36190 ohms- cm, paraánodos de 34 lb. de magnesio, tendremos lo siguiente:

a).- Cálculo de la resistencia de un ánodo en posición vertical con relleno:

Ra = 0.00159ρ ln 8L - 1L d

Donde:Ra Resistencia de un ánodo vertical a tierra en Ohmsρ Resistividad del terreno en Ohms- cm 36190L Longitud del ánodo en metros 0.521d Diámetro del ánodo en metros 0.216

Ra = 2.17

b).- Corriente entregada del ánodo en amperes:

I= Ec-EaRa

Donde: I Entrega de corriente del ánodo en amperes

Ec Potencial mínimo de protección en volts de acuerdo con 8.2.1.3 de la NRF-047-PEMEX-2007Ea Potencial del ánodo a circuito abierto en volts, ver tabla 1 de la NRF-047-PEMEX-2007Ra Resistencia del ánodo en ohms,

I = 0.4296 Amperes

c).- Tiempo de vida útil del ánodo

V = C*P*R*U/ I



DISEÑO Y FILOSOFÍA DEOPERACIÓN DEL SISTEMA DEPROTECCIÓN CATÓDICA POR

ANODOS GALVÁNICOSCONTROL DE CORROSION

TART.E.D.IDP.V.MCB.001

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Donde: V Vida útil del ánodo, en añosC Capacidad de corriente en amp-año/kg 0.251P Peso del ánodo en kg 14.92U Factor de utilizaciónI Entrega de corriente del ánodo en amperesR Rendimiento en % ( tabla 1de la NRF-O47-PEMEX-2007)

V = 3.6 años

Una segunda opción es realizar un cálculo por masa para el mismo tramo y para una vida útil de1 año, tiempo estimado de la construcción del ducto, de esta manera se puede determinar elnúmero de ánodos que servirán como protección catódica de los ductos:

d) Área por proteger:

Ab = (3.1416) x f x D x L

Donde:

Ab Área por proteger П 3.1416f Factor de diseño del recubrimiento Epoxico

Liquido 0.02

D Diámetro Exterior 12 plg 0.3048 metrosL Longitud en metros 0.01755 km 17.55 metros

Ab= 0.33 M2

e).- Cálculo de la corriente necesaria:

I = Ab X Id

1000Donde:

I Densidad de corriente en amperesAb Área por proteger 0.33 m2

Id Densidad de corriente en miliamperes/ m2, tabla 2 de la NRF- 047Id= 11 miliamp/m2

Cte= 1000I = 3.69 m Amp

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f).- Cálculo de la masa requerida:

W= I X DR X DL DONDE: W Peso total de la masa anódica requerida en KgI Densidad de corriente en amperesDr Consumo del ánodo en Kg/amp-año 8.64

DL Vida del diseño en años 1

W= 0.032 Kg

g).- Número de ánodos requeridos:

N= W/ WA DONDE: N= Número de ánodos requeridos PzaW= Peso total de masa anódica requerida en Kg

WA= Peso de cada ánodo en Kg. 14.498

N= 1 pza.

h).- Espaciamiento entre ánodos:

S=L/N Donde:S= Espaciamiento entre ánodos en metrosL=Longitud de la tubería por proteger en metros 17.55N=Número de ánodos requeridos en pza. 1

S= 1 km

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3.1.2.- El diseño para el paso directo oleoducto de 12” a trampas, para unaresistividad del terreno promedio de 31331 ohms- cm, y considerando ánodos de 32lbs. de magnesio, tendremos lo siguiente:


Ra = 0.00159ρ ln 8L - 1L d

Donde:Ra Resistencia de un ánodo vertical a tierra en Ohms

ρ Resistividad del terreno en Ohms- cmL Longitud del ánodo en metrosd Diámetro del ánodo en metros

Ra = 1.88


I= Ec-EaRa

Donde: I Entrega de corriente del ánodo en amperes Ec Potencial mínimo de protección en volts de acuerdo con 8.2.1.3 de la NRF-047-PEMEX-2007Ea Potencial del ánodo a circuito abierto en volts, ver tabla 1 de la NRF-047-PEMEX-2007Ra Resistencia del ánodo en ohms,

I = 0.4946 Amperes


V = C*P*R*U/ I

Donde: V Vida útil del ánodo, en añosC Capacidad de corriente en amp-año/kg 0.251P Peso del ánodo en kg 14.49U Factor de utilización 0.85I Entrega de corriente del ánodo en amperesR Rendimiento en % ( tabla 1de la NRF-O47-PEMEX-2007)

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V = 3.13 añosd) Área por proteger:

Ab = (3.1416) x f x D x L

Donde:


Liquido 0.02D Diámetro Exterior 12 plg 0.3048 metrosL Longitud en metros 0.134 km 134 metros

Ab= 2.57 M2


I = Ab X Id

1000Donde:


Id Densidad de corriente en miliamperes/ m

2,

tabla 2 de la NRF- 047Id= 11 miliamp/m2Cte= 1000

I = 0.0283 Amp


W= I X DR X DL DONDE: W Peso total de la masa anódica requerida en KgI Densidad de corriente en amperes

Dr Consumo del ánodo en Kg/amp-año 8.64DL Vida del diseño en años 1

W= 0.25 Kg

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N= 1 pza.


S=L/N Donde:S= Espaciamiento entre ánodos en metrosL=Longitud de la tubería por proteger en metros 134N=Número de ánodos requeridos en pza. 1

S= 134

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3.1.3- El diseño para la trampa de salida Oleoducto de 14” a la barda, yconsiderando una resistividad del terreno promedio de 31331 ohms- cm, paraánodos de 32 lbs. de magnesio, tendremos lo siguiente:


Ra = 0.00159ρ ln 8L - 1L d

Donde:

Ra Resistencia de un ánodo vertical a tierra en Ohms


Ra = 1.88


I= Ec-EaRa


I = 0.4946 Amperes


V = C*P*R*U/ I

Donde: V Vida útil del ánodo, en añosC Capacidad de corriente en amp-año/kgP Peso del ánodo en kgU Factor de utilizaciónI Entrega de corriente del ánodo en amperesR Rendimiento en % ( tabla 1de la NRF-O47-PEMEX-2007)

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V = 3.13 años


Ab = (3.1416) x f x D x L

Donde:


Liquido 0.02D Diámetro Exterior 14 plg 0.3556 metros

L Longitud en metros 0.102 km 102 metros

Ab= 2.28 M2


I = Ab X Id

1000Donde:



Cte= 1000I = 0.0251 Amp


W= I X DR X DL DONDE:

W Peso total de la masa anódica requerida en KgI Densidad de corriente en amperesDr Consumo del ánodo en Kg/amp-año 8.64


W= 0.22 Kg

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N= 1 pza.



S= 102

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3.1.4.- El diseño para el tramo descarga trampa de envio de oleoducto de 14”,considerando una resistividad del terreno promedio de 31331 ohms- cm, paraánodos de 32 lbs. de magnesio, tendremos lo siguiente:


Ra = 0.00159ρ ln 8L - 1L d

Donde:



Ra = 1.88


I= Ec-EaRa


I = 0.4946 Amperes


V = C*P*R*U/ I


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V = 3.13 años


Ab = (3.1416) x f x D x L

Donde:




Ab= 0.14 M2


I = Ab X Id

1000Donde:



Cte= 1000I = 1.54 m Amp


W= I X DR X DL

DONDE: W Peso total de la masa anódica requerida en KgI Densidad de corriente en amperesDr Consumo del ánodo en Kg/amp-año 8.64


W= 0.014 Kg

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N= 1 pza.



S= 6

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3.1.4.- El diseño para la succión del oleoducto de 14”, considerando una resistividaddel terreno promedio de 31331 ohms- cm, para ánodos de 32 lbs. de magnesio,tendremos lo siguiente:


Ra = 0.00159ρ ln 8L - 1L d

Donde:



Ra = 1.88


I= Ec-EaRa


I = 0.4946 Amperes


V = C*P*R*U/ I


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V = 3.13 años


Ab = (3.1416) x f x D x L

Donde:




Ab= 0.14 M2


I = Ab X Id

1000Donde:



Cte= 1000I = 1.54 m Amp


W= I X DR X DL



W= 0.014 Kg

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N= 1 pza.



S= 6

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3.1.4.- El diseño para la derivación de oleoducto de 14”, considerando unaresistividad del terreno promedio de 31331 ohms- cm, para ánodos de 32 lbs. demagnesio, tendremos lo siguiente:


Ra = 0.00159ρ ln 8L - 1L d

Donde:



Ra = 1.88


I= Ec-EaRa


I = 0.4946 Amperes


V = C*P*R*U/ I


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V = 3.13 años


Ab = (3.1416) x f x D x L

Donde:




Ab= 0.27 M2


I = Ab X Id

1000Donde:



Cte= 1000I = 2.95 m Amp


W= I X DR X DL



W= 0.025 Kg

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N= 1 pza.



S= 6

PROTECCIÓN CATÓDICA TEMPORAL PARA LOS POLIDUCTOS DE 10” D.N.

DUCTO EN 12”D.N. UBICACIÓN (KM.) TOTAL DE PIEZAS de Mg32 Lbs.Oleoducto Tepetitlan (Cabezales) 1

Directo (Trampa) 1TOTAL 2

DUCTO EN 14”D.N. UBICACIÓN (KM.) TOTAL DE PIEZAS de Mg32 Lbs.

Oleoducto Trampa de salida 1

Descarga 1Trampa envío 1

Derivación 1TOTAL 4

Al término de la etapa de construcción del ducto, el sistema de protección catódicatemporal a base de ánodos de magnesio debe ser retirado, razón por la cual, lacontratista debe hacer entrega de estos ánodos al centro de trabajo correspondiente,

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la localización de los ánodos para su retiro debe ser conforme a las coordenadasregistradas durante la instalación de los mismos.

4.- COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL ANODO DE MAGNESIO DE ALTO POTENCIAL

Elemento Aleación de alto potencial (% enpeso)

Aluminio Máximo 0.01Manganeso 0.50 – 1.30Hierro Máximo 0.03Cobre Máximo 0.02Silicio Máximo 0.05

Níquel Máximo 0.001Otras impurezas metálicas Máximo 0.05Impurezas Máximo 0.30Magnesio Mínimo 98.288

El nivel máximo de 0.3 %en peso de impurezas totales, incluye el contenido de todaslas impurezas metálicas.

5.- INSTALACIÓN, CONEXIÓN Y PARCHADO

• Los ánodos deben alojarse en una cepa con dimensiones tales quepermitan que el ánodo quede completamente subterráneo.

• El cable de los ánodos debe soldarse con soldadura por aluminotermiacarga No. 15 directamente al ducto por proteger

• Se debe retirar el recubrimiento anticorrosivo en área aproximada de 4x 4 cm

• Se debe rehabilitar el sistema de recubrimiento anticorrosivo con unencapsulado de plástico Royston Kop Coat

6.-PRUEBAS

Durante la instalación del ánodo se deben registrar los valores de lasvariables siguientes:

• Coordenadas GPS de instalación• Kilómetro de instalación• Fecha de instalación• Número de ánodos• Potencial ducto/suelo en el punto de instalación y registro de un perfil

de potencial ducto/suelo para verificar el alcance de protección

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• Registro de distancia protegida

7.- EMPAQUE INDIVIDUAL DE LOS ÁNODOS:

Los ánodos a suministrar deben ser empacados individualmente, de tal forma que secumpla con la especificación Pemex P.3.301.01, “Embalaje y marcado paraembarque de equipos y materiales”.

8. INSTALACIÓN GRAFICA

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9.- REFERENCIAS

Especificación Pemex P.3.301.01, “Embalaje y marcado para embarque de equipos ymateriales”.

Norma de Referencia NRF-047-PEMEX-2007 “Diseño, instalación y mantenimiento de

los sistemas de protección catódica.”

Norma de Referencia NRF-110-PEMEX- 2003 “Evaluación de ánodos de sacrificiogalvánicos de magnesio”

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