Diseño - Ingenieria Revisada Rev.2

INGENIERA DE DETALLE DEFINITIVA

ABASTECIMIENTO (PROCUREMENT) Y CONSTRUCCIN DE LAS REDES TROCALES Y

RAMALES DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIN DE GAS NATURAL EN EL DEPARTAMENTO DE

ICA, PER.

Cd.: RPC-SP-V-TS-001

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1 Modificaciones por Cambio

de Trazado J.A.S 11-10-12 J.A.S L.F.E M.L.B

0 Emitido para Construccin D.P.S 27-01-11 D.P.S L.F.E M.L.B

B Emitido para Comentarios

y/o Aprobacin D.P.S 21-10-10 D.P.S

L.F.E M.L.B

A Emitido para Comentarios

Internos J.H.M 31-05-10 J.H.M

L.F.E M.L.B

No. DESCRIPCIN RESPONSABLE FECHA ELABOR REVIS APROB

Ruta Archivo Magntico: C:\ING DETALLE DEF\RPC IDD_TS Parte 1\Centros Operacionales\CO_Humay\03 Mecnica\RPC-SP-V-TS-001.doc

Notas:

1. El presente documento sustituye al documento DLY-IN-V-501 2. La presente revisin ha actualizado el nuevo trazado del ducto en la zona norte. La informacin de la zona sur de la seccin Humay Marcona,

aun se encuentra en revisin por el departamento de Ingenieria de GyM y por lo tanto podra modificar los detalles del presente documento.

ESPECIFICACIONES TCNICAS PARA EL SISTEMA DE PROTECCIN CATDICA DE LA RED TRONCAL DEL GASODUCTO

Y RAMALES PARA EL DEPARTAMENTO ICA, PER.

INGENIERA DE DETALLE DISEO Y ESTUDIOS AMBIENTALES DE LA RED

TRONCAL DEL GASODUCTO Y RAMALES EN EL DEPARTAMENTO DE ICA PER

ESPECIFICACIONES TCNICAS PARA EL SISTEMA DE PROTECCIN CATDICA DE LA RED TRONCAL DEL

GASODUCTO Y RAMALES PARA EL DEPARTAMENTO ICA, PER.


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TABLA DE CONTENIDO

1.0 INTRODUCCION .............................................................................. 6

2.0 OBJETIVOS ...................................................................................... 6

1.1 OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................................... 6 1.2 OBJETIVOS ESPECFICOS ............................................................................................................................ 6

3.0 DOCUMENTOS Y NORMAS TECNICAS APLICADAS .................... 7

4.0 ALCANCE ......................................................................................... 8

5.0 CRITERIOS Y PARAMETROS DE DISEO ................................... 10

5.1 CAMAS ANDICAS ................................................................................................................................... 10 5.2 RESISTIVIDAD DEL TERRENO DE LA TUBERA ........................................................................................... 11 5.3 CARACTERISTICAS QUIMICAS DEL SUELO ................................................................................................ 13 5.4 FACTORES ................................................................................................................................................ 14 5.5 CRITERIOS DE PROTECCION ..................................................................................................................... 15 5.6 AISLAMIENTO Y CONTINUIDAD ELECTRICA ............................................................................................. 16 5.7 PRUEBAS DE INYECCION DE CORRIENTE .................................................................................................. 16

6.0 SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA .................................... 16

6.1 AISLAMIENTO DE LA TUBERA ................................................................................................................. 16 6.2 INTERFERENCIA AC POR LINEAS DE TRASMISION ELECTRICA .................................................................. 19 6.3 INTERFERENCIA DC POR SPC FORNEOS ................................................................................................. 20 6.4 INTERFERENCIA DC POR CORRIENTES TELURICAS ................................................................................... 20 6.5 CONTINUDAD ELECTRICA DE LA TUBERA................................................................................................ 21 6.6 CAMAS ANDICAS HORIZONTALES ......................................................................................................... 22

6.6.1 NODOS DE CORRIENTE IMPRESA: ................................................................................................ 23 6.6.2 COQUE CALCINADO DE PETRLEO: ............................................................................................... 23

6.7 FUENTES DE CORRIENTE DE PROTECCION CATDICA ............................................................................. 24 6.7.1 TRANSFORMADORES-RECTIFICADORES (TR): ................................................................................ 24 6.7.2 TERMOGENERADORES (TEG): ........................................................................................................ 24

6.8 CAJAS DE CONEXIONES ............................................................................................................................ 25 6.8.1 CAJA DE POSITIVOS: ....................................................................................................................... 25 6.8.2 CAJA DE NEGATIVOS: ..................................................................................................................... 26 6.8.3 CAJA DE CONEXIONES: ................................................................................................................... 26

6.9 CABLE NEGATIVO .................................................................................................................................... 27 6.10 ELECTRODOS DE REFERENCIA ................................................................................................................. 27

7.0 MEMORIA DE CALCULOS ............................................................ 27

7.1 POSICIN DE LOS SISTEMAS DE PC .......................................................................................................... 27 7.2 CORRIENTE REQUERIDA .......................................................................................................................... 29 7.3 NUMERO DE ANODOS ............................................................................................................................. 30 7.4 RESISTENCIA A TIERRA REMOTA DE LA CAMA ANDICA PROFUNDA ...................................................... 30 7.5 RESISTENCIA A TIERRA REMOTA DE LA TUBERIA ..................................................................................... 31 7.6 PORCENTAJE RESTANTE DEL GRADIENTE DEL NODO SOBRE LA TUBERA ............................................. 31 7.7 RESISTENCIA DEL SISTEMA DE PROTECCIN CATDICA .......................................................................... 32 7.8 COQUE CALCINADO DE PETRLEO .......................................................................................................... 32






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7.9 POTENCIA MINIMA REQUERIDA .............................................................................................................. 32 7.10 ANLISIS DE ATENUACIN ...................................................................................................................... 33

8.0 FACILIDADES PARA EL MONITOREO DE POTENCIAL .............. 36

8.1 DESCRIPCION BASICA DE LAS ESTACIONES DE PRUEBA ........................................................................... 36 8.2 ESTACIONES DE PRUEBA TIPO I. .............................................................................................................. 36 8.3 ESTACIONES DE PRUEBA TIPO II. ............................................................................................................. 37 8.4 ESTACIONES DE PRUEBA TIPO III. ............................................................................................................ 37 8.5 ESTACIONES DE PRUEBA TIPO IV ............................................................................................................. 38 8.6 ESTACIONES DE PRUEBA TIPO V .............................................................................................................. 39

9.0 CONSIDERACIONES GENERALES .............................................. 39

9.1 REPARACION DEL REVESTIMIENTO CON SP-1288 ................................................................................. 39 9.1.1 ALCANCE: ....................................................................................................................................... 39 9.1.2 ESPESORES DE PELCULA RECOMENDADOS: ................................................................................. 39 9.1.3 PREPARACIN DE LA SUPERFICIE: ................................................................................................. 39 9.1.4 INTERVALO DE RE-PINTADO: ......................................................................................................... 40 9.1.5 RELACIN DE MEZCLA ................................................................................................................... 40 9.1.6 MANIPULACIN DEL REVESTIMIENTO ........................................................................................... 40

9.2 PROTECCION DE JUNTAS AISLADAS ......................................................................................................... 41 9.3 CONEXIN A LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA ................................................................................... 41 9.4 CONEXIN A LOS SISTEMAS DE MITIGACION DE INTERFERENCIAS ......................................................... 41 9.5 MONITOREO REMOTO DE LOS SPC:......................................................................................................... 41

9.5.1 PUNTO DE CONEXIN PARA LA COMUNICACIN: ........................................................................ 42 9.6 ACOMETIDA DE BAJA TENSIN ............................................................................................................... 43 9.7 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA ................................................................................................................. 43 9.8 DESCRIPCIN GENERAL DE LAS UNIDADES DE MONITOREO ................................................................... 43 9.9 SECCIONES DE TUBERIA CON RESISTIVIDADES MUY ALTAS. .................................................................... 44

10.0 ANEXOS ................................................................................... 44

10.1 RESULTADOS DE ANLISIS DE RESISTIVIDAD DE LAS REAS CON CAMBIO DE TRAZAS. ........................... 44 10.2 RESULTADOS DE ENSAYOS FSICO QUMICOS DE MUESTRAS DE TERRENO RECOGIDAS EN EL SECTOR HUMAY-PISCO, HUMAY-MARCONA Y RAMAL ICA. ........................................................................................... 44 10.3 UBICACION DE LAS ESTACIONES DE PRUEBA DEL PROYECTO CONTUGAS. .............................................. 44






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INDICE DE TABLAS

Tabla 1. Caractersticas de los gasoductos metlicos del departamento de ICA. .....................................8 Tabla 2. Facilidades pertenecientes a los gasoductos del departamento de ICA. ....................................9 Tabla 3. Cobertura en kilmetros de los SPC. ..........................................................................................9 Tabla 4. Resumen de resistividades del suelo para los SPC 4F. ............................................................. 11 Tabla 5. Especificacin del tipo de recubrimiento del cable y del electrodo de referencia. ..................... 13 Tabla 6. Criterios de proteccin catdica Norma ISO 15589-1:2001 ...................................................... 16 Tabla 7. Ubicacin de las juntas monolticas .......................................................................................... 17 Tabla 8. Ubicacin de las OVP en las juntas aislantes ........................................................................... 18 Tabla 9. Caractersticas de los protectores de sobrevoltaje (OVP). ........................................................ 19 Tabla 10. Secciones con posible interferencia AC. ................................................................................. 19 Tabla 11. Secciones con posible interferencia DC. ................................................................................. 20 Tabla 12. Ubicacin de los SPC. ............................................................................................................ 22 Tabla 13. Dimensiones de los sistemas de proteccin catdica. ............................................................ 23 Tabla 14. Especificacin del nodo de MMO. ......................................................................................... 23 Tabla 15. Cantidad de nodos y de coque calcinado de petrleo. .......................................................... 24 Tabla 16. Especificaciones nominales del termogenerador. ................................................................... 25 Tabla 17. Especificacin de las fuentes de corriente para los SPC. ....................................................... 25 Tabla 18. Ubicacin de los sistemas de proteccin catdica. ................................................................. 28 Tabla 19. Cobertura en kilmetros de los SPC. ...................................................................................... 30 Tabla 20. Resistencia de la cama andica.............................................................................................. 32 Tabla 21. Requerimientos de potencia para los SPC. ............................................................................ 33 Tabla 22. Potencial ON esperado en los puntos de inters Seccin 1. ............................................... 34 Tabla 23. Potencial ON esperado en los puntos de inters Seccin 2. ............................................... 35 Tabla 24. Potencial ON esperado en los puntos de inters Seccin 3. ............................................... 35 Tabla 25. Estaciones de prueba tipo II. ................................................................................................... 37 Tabla 26. Estaciones de prueba tipo III. .................................................................................................. 38 Tabla 27. Ubicacin de las estaciones de prueba tipo IV........................................................................ 38 Tabla 28. Canales de la unidad de monitoreo remoto. ........................................................................... 42 Tabla 29. Listado de los SPC a monitorear............................................................................................. 42






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INDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustracin 1. Perfil de resistividades del terreno Troncal Humay-Pisco ............................................... 12 Ilustracin 2. Perfil de resistividades del terreno Ramal Nazca ........................................................... 12 Ilustracin 3. Perfil de resistividades del terreno Troncal Humay-Marcona .......................................... 13 Ilustracin 4. Concentraciones de iones corrosivos sobre el recorrido del ducto .................................... 14 Ilustracin 5. Nmero Ms Probable (NPM) de Bacterias Sulfato de Reductoras (SRB). ....................... 15 Ilustracin 6. Esquema de las camas horizontales convencionales. ....................................................... 22 Ilustracin 7. Esferas de influencia de la seccin 1. ................................................................................ 28 Ilustracin 8. Esferas de influencia de la seccin 2. ................................................................................ 28 Ilustracin 9. Esferas de influencia de la seccin 3 Ramal Nazca. ...................................................... 29 Ilustracin 10. Perfil de Potenciales ON esperado en los puntos de inters Seccin 1 ....................... 34 Ilustracin 11. Perfil de Potenciales ON esperado en los puntos de inters Seccin 2 ....................... 35 Ilustracin 12. Perfil de Potenciales ON esperado en los puntos de inters Seccin 3. ...................... 35 Ilustracin 13. Diagrama general de las unidades de monitoreo remoto. ............................................... 44






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1.0 INTRODUCCION

La empresa GYM S.A solicit la modificacin del diseo del sistema de proteccin catdica descrito en el documento DLY-IN-V-501 R0 para ajustar los requerimientos de proteccin del sistema de proteccin catdica para el Gasoducto del departamento de ICA. Este documento tiene como alcance, la modificacin del diseo de detalle del sistema de proteccin catdica para la tubera de acero de la red de distribucin de gas natural (troncal, ramales secundarios) en el departamento de ICA - PERU, el cual por recomendaciones iniciales de CONTUGAS fue considerado en su anlisis y diseo como un solo sistema interconectado e incluye la elaboracin de clculos, documentos de diseo, planos de detalle y procedimientos para la instalacin del sistema de proteccin catdica.

2.0 OBJETIVOS

1.1 OBJETIVO GENERAL

Establecer los requerimientos para la construccin del sistema de proteccin catdica para la tubera de acero del proyecto: INGENIERIA DE DISEO Y ESTUDIOS AMBIENTALES DE LA RED TRONCAL DEL GASODUCTO EN EL DEPARTAMENTO DE ICA-PER para CONTUGAS. 1.2 OBJETIVOS ESPECFICOS

Definir y emitir un documento que contenga las especificaciones tcnicas para la construccin apropiada y con buenas prcticas de ingeniera del sistema de proteccin catdica por corriente impresa para el gasoducto, red troncal y ramales secundarios en el departamento de ICA-PER.






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3.0 DOCUMENTOS Y NORMAS TECNICAS APLICADAS

Forman parte de este documento, la ltima revisin vigente de los cdigos y normas indicadas a continuacin:

NACE. NATIONAL ASSOCIATION OF CORROSION ENGINEERS:

[1] SP0169-2007, Control of External Corrosion on Underground or Submerged Metallic Piping Systems

[2] SP0286-2007, Electrical Isolation of Cathodically Protected Pipelines.

SSPC. THE SOCIETY FOR PROTECTIVE COATING:

[3] SURFACE PREPARATION STANDARD SSPC-SP 11. Power Tool Cleaning to Bare Metal

ISO. INTERNATIONAL STANDARDS ORGANIZATION

[4] ISO 15589-1, Petroleum and natural gas industries - Cathodic protection of pipeline transportation systems - On-land pipelines.

ASTM. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS

[5] G57-95 (Re-approved 2001), Standard Test Method for Field Measurement of Soil Resistivity Using the WENNER Four-Electrode Method

A.W. Peabody. CONTROL PIPELINE CORROSION

[6] Chapter 7. Ground Bed Design. [7] Chapter 8. Impressed Current Cathodic Protection.

Von Baeckmann Schwenk. HANDBOOK OF CATHODIC CORROSSION PROTECTION.

[8] Chapter 9. Impressed Current Ground Beds and Interference Problems.






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4.0 ALCANCE

Los sistemas de proteccin catdica se construirn para mitigar los procesos corrosivos en la superficie externa del gasoducto: Red Troncal y Red Secundaria (Ramales); y de acuerdo con los criterios de proteccin catdica de las normas actuales y las buenas prcticas de la ingeniera.

ITEM IDENTIFICACION LONGITUD

[m]

DIAMETRO NOMINAL

[in]

ESPESOR MIN/MAX

[in] MATERIAL

1 TRONCAL HUMAY -MARCONA

209.198 20 0,375 API 5L X70M PSL2

0,593 ASTM A-333 GR 10

2 TRONCAL HUMAY-PISCO

36.414 14 0,344

API 5L X56M PSL2 0,406

3 RAMAL ICA 6.295 6 0,203 API 5L X52M PSL2

4 RAMAL NAZCA 47.793 6 0,250

API 5L X42M PSL2 0,312

5 RAMAL SHOUGUESA 13.800 16 0,375 API 5L X56M PSL2

Tabla 1. Caractersticas de los gasoductos metlicos del departamento de ICA.

Las tuberas de acero para el transporte y distribucin de gas natural estarn recubiertas con un sistema TRICAPA POLIETILENO (3-LAYER PE), enterradas a una profundidad promedio de 1,6 metros (al lomo superior) y operarn a una temperatura promedio de 30C (86F). A lo largo de las tuberas troncal estarn instaladas diez (10) vlvulas de seccionamiento mientras que en los ramales estarn dos (2); la red de gasoductos tendr tres (3) CITY GATES para poblaciones y con tres (3) centros operacionales; adicionalmente, contar con trampas de envi y recibo para la utilizacin de herramientas de limpieza y de inspeccin (marranos inteligentes).

DESCRIPCIN ITEM ABCISADO UBICACIN

CENTRO OPERACIONAL

C.O. HUMAY 000+000 Inicio Troncal Principal y Troncal Pisco

C.O. PISCO 36+414 Troncal a Pisco

C.O. MARCONA 209+198 Humay Marcona

VLVULAS DE SECCIONAMIENTO TRONCAL

VL HM023-ESDV-3101 021+041 Troncal Principal









VL HP023-ESDV-3101 020+650 Troncal a Pisco

VLVULAS DE VL RN023-ESDV-3101 23+370 Ramal a Nazca






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SECCIONAMIENTO RAMAL

VL RN034-ESDV-3101 34+556 Ramal a Nazca

VLVULA DE DERIVACIN CON TRAMPA DE ENVO

VD HMIC-ESDV-3101 0+000 Inicio Ramal a ICA

VD HMNA-ESDV-3101 0+000 Inicio Ramal a Nazca

TRAMPAS DE RECIBO - ENVO TRONCAL

TRHM117-TR-301 114+391 Troncal Principal

TEHM117-TE-301 114+391 Troncal Principal

TRAMPAS DE ENVO RAMAL

TERI-TE-301 0+000 Troncal Principal

TERN-TE-301 0+000 Troncal Principal

CITY GATES

ICA 6+295 Ramal a ICA

NAZCA 47+793 Ramal a Nazca

SHOUGESA 13+800 Ramal Shougesa

ESTACIN FINAL TRONCAL Y DERIVACIONES

EFTD-01 209+198 Final Troncal Principal

Tabla 2. Facilidades pertenecientes a los gasoductos del departamento de ICA.

Estas vlvulas, CITY GATES, sus respectivos soportes y sistemas de puesta a tierra no pertenecen al alcance de este diseo, por lo que no sern incluidos en los clculos de los requerimientos de corriente de proteccin catdica. Exceptuando los centros de operacin de HUMAY, PISCO y MARCONA, las instalaciones correspondientes a las vlvulas de seccionamiento, a los CITY GATES y a las trampas de envo y recibo no disponen de suministros de energa elctrica AC. Los sistemas diseados para la proteccin catdica cubrirn la totalidad de las tuberas enterradas de transporte y de distribucin de gas de la siguiente manera:

SPC

TR

ON

CA

L

HU

MA

Y-P

ISC

O

TR

ON

CA

L

HU

MA

Y-

MA

RC

ON

A

RA

MA

L I

CA

RA

MA

L N

AZ

CA

RA

MA

L

SH

OU

GE

SA

TRO-COHP-101 36.4 - - - -

TRO-HM023-102 - 44.7 6.2 - -

TRO-HM069-103 - 45.6 - - -

TRO-HM117-104 - 35.9 - - -

TRO-HM141-201 - 47.3 - - -

TRO-EFTD-202 - 35.4 - - 13.8

RNA-RN023-300 - - - 47.7 -

TOTAL 36.4 208.9 6.2 47.7 13.8

Tabla 3. Cobertura en kilmetros de los SPC.






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5.0 CRITERIOS Y PARAMETROS DE DISEO

5.1 CAMAS ANDICAS

Los altos valores de resistividad del terreno en las tres (3) primeras capas (1,5 - 3,0 - 4,5 m) a lo largo del recorrido de los gasoductos 0F1 conduciran a la implementacin de camas andicas profundas como la opcin ms conveniente para el sistema de proteccin catdica por corriente impresa. Sin embargo, los resultados de las medidas de resistencia elctrica a mayor profundad 1F2 y de los estudios geo-elctricos2F3 muestran formaciones geolgicas que impiden encontrar en la profundidad, terrenos con valores de resistividad ms bajos que los superficiales y que faciliten la perforacin. Considerando lo anterior, los sistemas de proteccin catdica por corriente impresa estarn compuestos por camas andicas horizontales conformadas por nodos tipo barra de MMO (MIXED METAL OXIDE) y construidas por segmentos 3F para disminuir la distancia entre la cama andica y la tubera. Los nodos estarn contenidos en coque calcinado de petrleo, el cual tendr especificaciones apropiadas para la construccin de camas andicas convencionales y en la cantidad necesaria para garantizar una vida til de 30 aos para los sistemas de proteccin catdica. Las dimensiones de las camas andicas horizontales: longitud, dimetro y profundidad, sern las apropiadas para obtener el mnimo de potencia nominal para facilitar la utilizacin de termogeneradores (TEG) y de transformadores-rectificadores (TR), donde haya disponibilidad de voltaje AC como fuentes de los sistemas de proteccin catdica, tal como en los centros operacionales. De esta manera y por requerimiento del cliente, los sistemas de proteccin catdica fueron ubicados donde se construyan las vlvulas de seccionamiento, los CITY GATES, los centros operacionales u otra facilidad, de tal manera que sea factible la reduccin de la presin de operacin del gas natural para la alimentacin de los termogeneradores y la instalacin de acometidas elctricas AC para la alimentacin de los rectificadores. Esto trae consigo algunas ventajas como: La adquisicin de predios, instalacin de sistemas de seguridad a los equipos y facilidades de operacin y mantenimiento de los equipos transformadores-rectificadores (TR), sin embargo tambin deben considerarse algunas desventajas como por ejemplo: Ubicacin de camas andicas en sitios de alta resistividad, as como una distribucin no uniforme de la corriente de proteccin catdica a lo largo de las troncales, ramales y lneas de distribucin de gas.

1 Ver DLY-IN-V-001-RC INF RESISTIVIDADES 2 Ver DLY-IN-V-002-RA INF RESISTIVIDADES AC 3 Ver DLY-IN-C-TS-002-TR_RM INFORME EXPLORACIN DE SUBSUELO






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5.2 RESISTIVIDAD DEL TERRENO DE LA TUBERA

La resistividad del terreno donde se instalar la tubera ser el promedio de todos los valores calculados mediante el METODO DE BARNES para la capa de suelo entre 1,5 y 3,0 metros de profundidad; y cuya resistencia fue obtenida mediante el mtodo de los 4-PINES (WENNER), medida cada 300 metros a lo largo del derecho de va de las troncales, de los ramales y de la red metlica de distribucin. La columna denominada TUBERIA de la Tabla 4, muestra los valores de resistividad promedio del terreno para el trazado de las tuberas troncales y ramales para la profundidad de enterramiento.

ITEM FACILIDAD UBICACIN

RESISTIVIDAD DEL TERRENO [Ohm-cm]

CAMA TUBERA

1 CO Pisco Troncal Humay-Pisco 45.000 3.286.000

2 Vlvula Troncal Humay-Marcona 20.000 1.736.000




6 CO Marcona Troncal Humay-Marcona 25.000 1.736.000

7 Vlvula Ramal Nazca 60.000 908.500

Tabla 4. Resumen de resistividades del suelo para los SPC4F4.

Estos valores de resistividad fueron obtenidos usando el abscisado de la tubera inicialmente y sern tenidos en cuenta en el cambio de trazado propuesto por el cliente. A partir de las pruebas de resistividad obtenidas en la nueva traza, se observ que los valores de resistividad se mantienen por encima de los 50.000 ohm.cm, por lo que las condiciones planteadas inicialmente en el diseo son aplicables al nuevo trazado. En el Anexo 1 se incluyen los resultados encontrados en los ensayos de resistividad en el nuevo trazado.

4 Ver DLY-IN-V-001-RC INF RESISTIVIDADES






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Ilustracin 1. Perfil de resistividades del terreno Troncal Humay-Pisco5

Ilustracin 2. Perfil de resistividades del terreno Ramal Nazca6


100.0

1000.0

10000.0

100000.0

1000000.0

RE

SIS

TIV

IDA

D [

oh

m-m

]

PROGRESIVA

10.0

100.0

1000.0

10000.0

100000.0

RE

SIS

TIV

IDA

D [

oh

m-m

]

PROGRESIVA






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Ilustracin 3. Perfil de resistividades del terreno Troncal Humay-Marcona7

5.3 CARACTERISTICAS QUIMICAS DEL SUELO

En las ubicaciones donde la concentracin de iones de cloruro son considerable, es requerido que los cables de los SPC en donde circule corriente DC tengan aislamiento HALAR y que los electrodos de referencia de sulfato de cobre sean especificados para evitar su contaminacin por iones de cloruro.

ITEM IDENTIFICACION PROGRESIVA

ORIGINAL PROGRESIVA

ACTUAL AISLAMIENTO

DEL CABLE ELECTRODO

PERMANENTE

1 TRO-COHP-101 PK037+772 PK036+414 HALAR IonX40

2 TRO-HM023-102 PK023+890 PK021+041 HALAR IonX40

3 TRO-HM069-103 PK069+240 PK066+352 HMWPE Permacell Plus

4 TRO-HM117-104 PK117+300 PK114+391 HALAR IonX40

5 TRO-HM141-201 PK141+300 PK138+378 HMWPE Permacell Plus

6 TRO-EFTD-202 PK220+185 PK209+198 HALAR IonX40

7 RNA-RN023-300 PK023+400 PK023+370 HMWPE Permacell Plus

Tabla 5. Especificacin del tipo de recubrimiento del cable y del electrodo de referencia.



10.0

100.0

1000.0

10000.0

100000.0

1000000.0

RE

SIS

TIV

IDA

D [

oh

m-m

]

PROGRESIVA






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Ilustracin 4. Concentraciones de iones corrosivos sobre el recorrido del ducto8

Debido al cambio de trazado en varios tramos del gasoducto, se realizaron nuevos muestreos de terreno para corroborar el anlisis qumico del recorrido de la tubera. En el Anexo 2, se muestran los resultados obtenidos en las pruebas. En general, las concentraciones de iones corrosivos fueron ms pronunciadas cerca al centro operacional Pisco. Esta observacin se asemeja a la obtenida en el recorrido anterior, por lo que fue tenida en cuenta durante el diseo inicial. La seleccin final del tipo de revestimiento se mantuvo ya que la ubicacin de gran parte de los sistemas de proteccin catdica se ubic cerca a los sitios geogrficos seleccionados inicialmente. En caso de sospechar la presencia de altas concentraciones de cloruros en el sector, se recomienda usar el revestimiento HALAR en todos los cables conductores que se instalen en este sitio.

5.4 FACTORES

Se tomar una densidad de corriente de 0.09 mA/m2 para gran parte de recorrido de la tubera a excepcin de los tramos mas cercanos a la orilla del mar, donde se asumir un 30% de densidad de corriente por encima. Este requerimiento de corriente ya tiene en cuenta el factor de deterioro del revestimiento.

Utilizar un factor de seguridad en la corriente de proteccin catdica requerida igual al 10%.

8 Basado en el recorrido original de la tubera






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Utilizar un factor de seguridad del 10% para el voltaje requerido en los termogeneradores (TEG) y 15% para el requerido en los rectificadores (TR).

Utilizar como factor de utilizacin un 90% para los nodos de MMO tipo barra.

El anlisis tcnico realizado por TECNA ICE en el desarrollo de este diseo, sugiri que los sistemas de proteccin catdica fuesen independientes para las lneas troncales, ramales y redes de distribucin de gas, a fin de asegurar una adecuada distribucin y alcance de la corriente de proteccin catdica, sin embargo qued establecido por el cliente CONTUGAS que los sistemas fueran considerados como una unidad y stos interconectados entre s, lo cual se tom como base para el desarrollo de esta ingeniera.

5.5 CRITERIOS DE PROTECCION

Considerar que se deben obtener potenciales de polarizacin iguales o ms negativos que -950 mV 6F9 respecto a un electrodo de sulfato de cobre, en los sectores donde se confirma o se sospecha la presencia de bacterias sulfato-reductoras (SRB).

Ilustracin 5. Nmero Ms Probable (NPM) de Bacterias Sulfato de Reductoras (SRB)10.

Para el acero al carbono, obtener potenciales de polarizacin iguales o ms negativos que:

9 [4] 10

Ver DLY-IN-V-001-RC INF RESISTIVIDADES

0 0

13

0 0 0

17

0 0 0 0

4

0 0 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

NMP/g






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CRITERIO (INSTANT OFF) RESISTIVIDAD

-850 mV CSE < 10.000 ohm-cm -750 mV CSE 10.000






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JUNTAS MONOLITICAS 9, de acuerdo con el diseo de los gasoductos. La ubicacin final del estas juntas monolticas se describen la Tabla 7

Ubicacin Dimetro Pertenencia

Conexin Gasoducto Camisea

16

CO Humay

16 Gasoducto Camisea 20 Humay Marcona 14 Humay Pisco

Vlvula 20+650 Humay Pisco

14 Entrada 14 Salida

CO Pisco 14 Humay Pisco Vlvula 21+041 Humay

Marcona 20 Entrada 20 Salida

Vlvula 66+352 Humay Marcona











20 Entrada 20 Salida 6 Inicio Ramal Ica


20 Entrada 20 Salida 6 Inicio Ramal Nazca

Citygate ICA 6 Fin Ramal ICA Citygate Nazca 6 Fin Ramal Nazca

Vlvula 23+370 Ramal Nazca

6 Entrada 6 Salida

Vlvula 34+556 Ramal Nazca

6 Entrada 6 Salida

CO Marcona 20 Humay Marcona 8 Ramal Shougesa

Citygate Shougesa 8 Fin Ramal Shougesa Derivacin Aceros

Arequipa (32+600 Humay Pisco)

4 Inicio Ramal Aceros Arequipa

Citygate Aceros Arequipa 4 Final del Ramal de Aceros Arequipa

Tabla 7. Ubicacin de las juntas monolticas






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La informacin mostrada en la tabla anterior fue suministrada por el cliente como medida para aislar elctricamente la tubera y para garantizar un ptimo funcionamiento del sistema de proteccin catdica. En caso de requerirse algn aislamiento adicional durante la construccin, este debe ser suministrado para evitar fugas de corriente sobre los sistemas de puesta a tierra instalados.

Adicionalmente, los soportes metlicos o en concreto ubicados en las facilidades deben estar aislados elctricamente mediante el uso de lminas de NEOPRENO de ms de una (1) pulgada de espesor, de igual manera, es requerido el uso de uniones universales (150# GROUND JOINT INSULATION UNION 3/4" 2) para los CONDUITS METALICOS de los sistemas de control y comunicaciones que se conecten con el actuador de las vlvulas de seccionamiento. Es aislamiento elctrico se requiere con el propsito evitar que la corriente de proteccin catdica se fugue hacia el sistema de puesta a tierra y/o hacia estructuras civiles y mecnicas. Las juntas monolticas ubicadas en la entrada y salida de los centros operacionales y City Gates, requieren de un elemento de proteccin ante un eventual caso de descarga atmosfrica o sobrecargas excesivas que puedan daar su capacidad aislante. Como una medida para proteger estos dispositivos de las descargas elctricas provenientes de tormentas elctricas, se requiere de dispositivos que permitan el aterrizaje de la corriente DC elevada. Las Juntas Monolticas ubicadas en las Vlvulas de seccionamiento, estarn protegidas por medio de puentes elctricos, tal y como se describen en la Seccin 6.5 de este documento. Para la proteccin adecuada de las juntas monolticas en las ubicaciones sealadas en la Tabla 8, la instalacin de OVP Over Voltage Protector es recomendable. El OVP es un dispositivo de estado slido con capacidad nominal completa para la corriente alterna, as como tambin para niveles altos de corriente de sobretensin por cada de rayos. No se debe utilizar el OVP si hay tensin de corriente alterna en estado estacionario (o puede haberla en algn momento) entre dos puntos de conexin.

DESCRIPCIN ITEM ABCISADO UBICACIN CANTIDAD

OVP

CENTRO OPERACIONAL

C.O. HUMAY 000+000 Inicio Troncal Principal y Troncal Pisco

2

C.O. PISCO 36+414 Troncal a Pisco 1

C.O. MARCONA 209+198 Final Humay -Marcona

1

CITY GATES

ICA 6+295 Ramal a ICA 1

NAZCA 47+793 Ramal a Nazca 1

SHOUGESA 13+800 Ramal Shougesa 1

Tabla 8. Ubicacin de las OVP en las juntas aislantes






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Las OVP vienen diseadas segn el riesgo explosivo presente en el sitio donde ser instalado. Debido a que las tuberas transportan gas, es importante determinar la zona alrededor de la tubera donde exista un alto riesgo de explosin. Para el diseo presente, se asumir que el sector donde se instalar las celdas es de bajo riesgo de explosin. Las caractersticas de la OVP (OVP-3/1-3.7-100-FMFB-57mm-C) requerida para la proteccin de las juntas monolticas se listan en la Tabla 9.

CARACTERISTICAS VALOR

Fabricante ERICO / DEI Modelo OVP 3/1-3.7-100 Capacidad de Corriente DC 100.000 Amperios Corriente de Falla AC simtrica 3,7 A a 60 Hz Bloqueo de Voltaje Proteccin Catdica Asimtrico

Tabla 9. Caractersticas de los protectores de sobrevoltaje (OVP).

La instalacin de estos dispositivos se muestra en el Plano RPC-PL-V-011. 6.2 INTERFERENCIA AC POR LINEAS DE TRASMISION ELECTRICA

Los gasoductos del departamento de ICA tienen paralelismos y/o cruces con lneas de trasmisin elctrica de alta y media tensin por lo que estn sometidas a interferencias por voltajes AC inducidos, los cuales pueden afectar la integridad de los gasoductos y del personal relacionado con la operacin de los mismos. En el documento DLY-IN-V-502 ESTUDIO DEL ANALISIS DE INTERFERENCIAS DE VOLTAJE AC INDUCIDO PARA LA RED SECUNDARIA DEL GASODUCTO PARA EL DEPARTAMENTO DE ICA, se encuentran los detalles de mitigacin de este tipo de interferencias AC inducido, sobre el trazado original de la trocal y ramales. Es requerido que para cada uno de los postes de prueba instalados para la totalidad de las siguientes secciones de tubera, se conecte mediante soldadura exotrmica, un (1) cable No. 8 AWG HMWPE, adicional a los utilizados en el monitoreo de potenciales, para la instalacin de eventuales sistemas de mitigacin.

TRONCAL HUMAY - PISCO

6+600 Cruce con lnea de alta tensin (220 kV)

20+465 Cruce con lnea de alta Tensin (30 m separacin Aprox.)

32+570 Cruce con lnea de media tensin 60 kV

TRONCAL HUMAY MARCONA

13+530 Cruce con lnea de alta tensin

Ramal Nazca 11+000 a 22+000 Paralelismo con Lnea de Alta

45+000 a 47+793 Paralelismo con Lnea de Alta Tabla 10. Secciones con posible interferencia AC.






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6.3 INTERFERENCIA DC POR SPC FORNEOS

Los sistemas de proteccin catdica de otras estructuras pueden interferir elctricamente en las tuberas del gasoducto afectando su integridad fsica, sin embargo, solo hasta que las tuberas troncales estn enterradas y se lleven a cabo estudios apropiados ser posible definir si la interferencia existe y de ser necesario, el tipo de sistema para mitigarla. Las secciones de tubera que pueden ser afectadas por interferencias DC estticas se presentan en la Tabla 11:

TRONCAL HUMAY - PISCO

1+970 19+530 Paralelismo con: Gasoducto 8 Pluspetrol Poliducto 10 NGL TGP

7+000 Cruce con Tubera 34 LNG 19+522 Cruce PLNG 8 19+529 Cruce PLNG 10

30+640 34+150

Paralelismo con Lnea TGP NGL Humay-Pisco 8 Lnea Pluspetrol NG Humay Lovreria 10

TRONCAL HUMAY - MARCONA

4+494 Cruce PLNG 34

RAMAL ACEROS AREQUIPA

0+087 Cruce bajo PLNG 8 0+080 Cruce bajo PLNG 10

Tabla 11. Secciones con posible interferencia DC.

Los cruces y paralelismos descritos anteriormente fueron obtenidos a partir de los planos de recorrido de la tubera y la informacin documentada por el cliente. En caso de encontrarse algn cruce o paralelismo con tuberas adicionales a la descritas, se recomienda la instalacin de sistemas de monitoreo de potenciales para su control. Por consiguiente, es necesario que para cada uno de los postes de prueba instalados para las secciones de tubera arriba descritas, se conecte mediante soldadura exotrmica un (1) cable No. 8 AWG HMWPE, adicional a los utilizados en el monitoreo de potenciales, para la instalacin futura de eventuales sistemas de mitigacin. 6.4 INTERFERENCIA DC POR CORRIENTES TELURICAS

Considerando la ubicacin geogrfica y el trazado de las tuberas troncales y ramales, adems de la experiencia con otras estructuras enterradas en la misma regin, se da la posibilidad que los gasoductos se vean afectados por corrientes telricas, sin embargo, solo hasta que las tuberas estn enterradas y se lleven a cabo estudios apropiados, ser posible definir si la interferencia existe y de ser necesario, el tipo de sistema para mitigarla. Las tuberas que podran verse afectadas por este fenmeno de interferencias DC dinmicas son:






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Troncal Humay-Pisco en su totalidad.

Troncal Humay-Marcona del PK 000 al PK 005, aproximadamente.

Ramal ICA en su totalidad.

Ramal Nazca en su totalidad. Previendo esto, se requiere que para cada uno de los postes de prueba instalados para las tuberas mencionadas arriba, se conecte mediante soldadura exotrmica un (1) cables No. 8 AWG HMWPE, adicional a los utilizados en el monitoreo de potenciales, para la instalacin de eventuales sistemas de mitigacin. 6.5 CONTINUDAD ELECTRICA DE LA TUBERA

Desde el punto de vista elctrico, los gasoductos del departamento de ICA fueron divididos en tres (3) secciones, considerando la ubicacin apropiada de las camas andicas para la mejor distribucin de la corriente de proteccin catdica y los posibles fenmenos de interferencias DC (dinmicas y estticas) y AC que se puedan presentar. Las secciones de tubera son las siguientes

Seccin 1. Troncal Humay-Pisco, Ramal ICA y Troncal Humay-Marcona desde el CO Humay hasta la vlvula de seccionamiento TRO-HM141-3101.

Seccin 2. Troncal Humay-Marcona desde la vlvula de seccionamiento TRO-HM141-3101 hasta el CO Marcona y el Ramal Shougesa.

Seccin 3. Ramal Nazca. Para garantizar la continuidad elctrica de las tuberas de cada seccin, se instalarn puentes elctricos en cada ubicacin de las facilidades como vlvulas, derivaciones y trampas de raspadores. Los puentes elctricos sern de cable No. 4 AWG TRENZADO con aislamiento HALAR y cada extremo ser unido a la tubera por medio de soldadura exotrmica a lado y lado de las bridas aislantes del equipo. En cada zona de soldadura ser reparado el recubrimiento con un sistema epxico 100% slidos. La unin de los cables del puente elctrico se har mediante un barraje de cobre estaado ubicado dentro de una caja fundida en aluminio referencia SB6EAA6 NEMA 4X, por lo que su ubicacin ser en un rea cuya atmsfera no sea clasificada como explosiva y/o peligrosa. La configuracin de estas cajas se muestra en el Plano RPC-PL-V-005. Para la conexin elctrica de las redes metlicas de distribucin (RMD de ICA y Nazca) a cada uno de sus ramales, se utilizarn resistencias limitadoras de corriente en los puentes elctricos. Las resistencias variables (OHMITE, D225K100E) sern conectas a un barraje de cobre estaado dispuesto en una caja de conexiones fundida en aluminio referencia SB6EGC8 NEMA 4X, por lo que su ubicacin ser en un rea cuya atmsfera no sea clasificada como explosiva y/o peligrosa.






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6.6 CAMAS ANDICAS HORIZONTALES

Considerando en conjunto: los resultados del perfil de resistividades, las facilidades para la obtencin de fuentes de energa (vlvulas de seccionamiento, City Gates, etc.) y la distribucin de la corriente de proteccin catdica; se defini que el sistema de tuberas de gas contar con siete (7) camas andicas horizontales convencionales ubicadas de acuerdo con la Tabla 12:

ITEM SPC PROGRESIVA UBICACIN FACILIDAD

EQUIPO NORTE ESTE

1 TRO-COHP-101 PK036+414 Troncal Humay-

Pisco

CO Pisco

368.721,0 8.476.027,9

2 TRO-HM023-102 PK021+041 Troncal Humay-

Marcona Vlvula 399.006,3 8.460.836,3


Marcona Vlvula 405.241,9 8.420.657,2


Marcona Vlvula 435.995,7 8.385.797,9


Marcona Vlvula 453.107,6 8.370.008,1

6 TRO-EFTD-202 PK209+109 Troncal Humay-

Marcona CO

Marcona 484.740,0 8.305.609,0

7 RNA-RN023-300 PK023+370 Ramal Nazca Vlvula 492.442,6 8.341.338,7

Tabla 12. Ubicacin de los SPC.

La profundidad de las camas andicas es en promedio 1,7 metros al eje horizontal y por facilidad de construccin, sern de perfil cuadrado de lado igual a 0,10 metros, por lo que su dimetro equivalente es de aproximadamente 0,13 metros. La cama andica de cada sistema est compuesta por un arreglo de varias camas horizontales (segmentos) espaciadas cierta distancia y conformadas por nodos de MMO tipo Barra y coque calcinado de petrleo de acuerdo con las medidas de la Tabla 13 y la Ilustracin 6

Ilustracin 6. Esquema de las camas horizontales convencionales.

TEG

PANEL

CAJA DE CONEXIONES

ANODO

SEGMENTO

ELECTRODO

ANODO

SEGMENTO






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La ubicacin general de los siete (7) Sistemas de Proteccin Catdica para la proteccin de la troncal del gasoducto y ramales, se muestra en el Plano RPC-PL-V-002. En caso de que la ubicacin de la cama andica sea propensa a movimientos de suelo por el viento (formacin en dunas), la cama andica debe ser ubicada a una profundidad no inferior a 3.5 metros de profundidad.

ITEM IDENTIFICACION

LONGITUD SEGMENTO

SEPARACION SEGMENTOS

No. SEGMENTOS

LONGITUD CAMA

DISTANCIA A LA

TUBERA10 F

[m] [m] [m] [m]

1 TRO-COHP-101 24 15 3 102 70

2 TRO-HM023-102 52 15 2 119 110

3 TRO-HM069-103 33 20 4 192 80

4 TRO-HM117-104 25 20 2 70 70

5 TRO-HM141-201 33 15 2 81 80

6 TRO-EFTD-202 45 20 2 110 100

7 RNA-RN023-300 27 0 1 27 66

Tabla 13. Dimensiones de los sistemas de proteccin catdica.

6.6.1 NODOS DE CORRIENTE IMPRESA:

Considerando las condiciones desrticas del ambiente y las caractersticas qumicas del suelo en la ubicacin de las camas andicas, los nodos que conformarn los sistemas de proteccin catdica sern tipo BARRA de MMO (MIXED METAL OXIDE) con sustrato de TITANIO dispuestos en un pre-empaque (CANISTER) con 3 metros de cable No. 8 AWG y aislamiento HMWPE o HALAR, de acuerdo con la Tabla 5.

REFERENCIA TIPO DE ANODO DIAMETRO LONGITUD CORRIENTE NOMINAL 11F

11

[mm] [m] [A]

LP3X80S MMO-BARRA 1,5 2,032 1,06

Tabla 14. Especificacin del nodo de MMO.

Todos los nodos de cada segmento estarn unidos a un cable principal de calibre No. 2 AWG mnimo con aislamiento HMWPE o HALAR de acuerdo con la Tabla 5, por medio de un perno partido KS23 BURNDY y protegido de la corrosin por medio de un empalme pre-moldeado (SPLICE KIT) referencia 90B-1 de 3M. El cable principal de cada segmento ser llevado hasta una caja de conexiones ubicada cerca de la fuente de alimentacin de la cama y conectado a un barraje comn contenido en una caja de conexiones fundida en aluminio referencia SB6EGC5 NEMA 4X, por lo que su ubicacin ser en un rea cuya atmsfera no sea clasificada como explosiva y/o peligrosa. Ver Plano RPC-PL-V-007. 6.6.2 COQUE CALCINADO DE PETRLEO:

Los nodos estarn dispuestos dentro de coque calcinado de petrleo SWK de LORESCO o de caractersticas similares, para proporcionar continuidad en cada

11 Para una vida til de 30 aos en coque calcinado de petrleo






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segmento de la cama horizontal. La cantidad de coque ser la requerida para cumplir con las dimensiones de la cama andica y de tal manera, que garantice la presencia de coque alrededor de los nodos durante la vida til del sistema de proteccin catdica.

ITEM IDENTIFICACION ANODOS

LP3X80S

COQUE CALCINADO

[Bolsas@22,7 Kg]

1 TRO-COHP-101 18 50

2 TRO-HM023-102 26 71

3 TRO-HM069-103 32 88

4 TRO-HM117-104 12 35

5 TRO-HM141-201 16 46

6 TRO-EFTD-202 22 62

7 RNA-RN023-300 7 18

TOTALES 133 370

Tabla 15. Cantidad de nodos y de coque calcinado de petrleo.

6.7 FUENTES DE CORRIENTE DE PROTECCION CATDICA

Las fuentes de corriente para la alimentacin de las camas andicas sern definidas de acuerdo con el tipo de alimentacin disponible en cada ubicacin por lo que se optar por termogeneradores o por transformadores-rectificadores segn sea el caso. 6.7.1 TRANSFORMADORES-RECTIFICADORES (TR):

Donde est disponible voltaje AC como fuente de corriente, las camas andicas estarn alimentadas por un transformador-rectificador de onda completa, el cual ser conectado a un sistema monofsico de 240 VAC y 60 Hz. Considerando la posibilidad de tormentas de arena en los sectores desrticos y los vientos hmedos corrosivos de los sectores cercanos al mar, los rectificadores sern enfriados por aceite (OIL COOLED) por lo que su encerramiento ser especificado NEMA 4X elaborado en lmina de acero de calibre 11 (3,038 mm) de espesor mnimo con acabado en galvanizado por inmersin en caliente. El voltaje y corriente nominal de salida de los rectificadores se muestra en la Tabla 17 y su ajuste ser manual por medio de 6 TAPS gruesos y 6 TAPS finos para un total de 36 ajustes. Los valores de voltaje y corriente de cada uno de los rectificadores corresponden a los elaborados de manera estndar por el fabricante por lo que son ligeramente superiores a los resultados de los clculos matemticos. La configuracin de estos rectificadores se muestra en el Plano RPC-PL-V-003. 6.7.2 TERMOGENERADORES (TEG):

Los termogeneradores que sern suministrados con un panel especfico para su utilizacin en sistemas de proteccin catdica, sern alimentados por GAS NATURAL. De acuerdo con los requerimientos de potencia para cada sistema de






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proteccin catdica sern instalados uno (1) o dos (2) termogeneradores en paralelo junto con un dispositivo convertidor DC/DC que permita obtener el voltaje requerido para cada sistema. Las caractersticas del TEG se muestran en el Plano RPC-PL-V-004 y se definen en la Tabla 16:

ITEM IDENTIFICACION VOLTAJE MAXIMO

[VDC]

POTENCIA @45C

@VOLTAJE MAXIMO [Vatios]

CONSUMO

[m3/da] [SCF/da]

1 GLOBAL THERMOELECTRIC

8550 48 445 58,0 2.000

Tabla 16. Especificaciones nominales del termogenerador.

ITEM IDENTIFICACION PROGRESIVA POTENCIA DISPONIBLE

REFERENCIA TEG [W] TR [VA] [VDC] [ADC]

1 TRO-COHP-101 PK036+414 - 1.400 100 8,0 COYSC-100-8 Q

2 TRO-HM023-

102 PK021+041

1.400 100 16

COYSC-100-16 Q

3 TRO-HM069-

103 PK066+352 445x2 - 96 9,0

8550N-24-SI-SO-SD

4 TRO-HM117-

104 PK114+391 445x1 - 60 7,2

8550N-24-SI-SO-SD

5 TRO-HM141-

201 PK138+378 445x2 - 96 9,0

8550N-24-SI-SO-SD

6 TRO-EFTD-202 PK209+109 - 1.400 100 12,0 COYSC-100-12

Q

7 RNA-RN023-

300 PK023+370 445x1 - 96 4,5

8550N-24-SI-SO-SD

Tabla 17. Especificacin de las fuentes de corriente para los SPC.

6.8 CAJAS DE CONEXIONES

6.8.1 CAJA DE POSITIVOS:

Los cables de cada uno de los segmentos de las camas horizontales sern conducidos a una caja de conexin de positivos referencia SB6EGC5, por medio de una zanja de 1,2 metros de profundidad y 0,4 metros de ancho, y entrarn a esta por medio de una tubera galvanizada RMC de 1 . En caso de movimiento de suelo por el viento (tipo Duna), se requiere una profundidad de tapado del cable de tres (3) metros como mnimo. La caja de conexin ser elaborada en aluminio fundido con clasificacin NEMA 4X por lo que su ubicacin ser en un rea cuya atmsfera sea clasificada como No explosiva y/o peligrosa, para su conexin a un barraje comn de cobre estaado de 1 de ancho, al cual estar conectado un cable No. 2 AWG HMWPE o HALAR proveniente del borne positivo del termogenerador o del rectificador, de acuerdo con la Tabla 17, y que entrar a la caja a travs de una tubera de 1 de dimetro. El barraje estar montado sobre aisladores apropiados, los mismos que sern montados sobre un panel dielctrico e ignifugo. Todos los cables sern conectados






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al barraje de la caja de conexiones por medio de terminales de ojo de compresin especificados para cada calibre de cable (YA2CLBOX para calibres de cable No. 2 AWG) y ajustado con pernos de acero inoxidable de de dimetro. La primera capa de arena pisada para tapar la zanja ser de 0,3 metros de espesor. Cuando se alcance un tapado de 0.8 metros se debe disponer una cinta de demarcacin para enterramiento directo que indique la presencia del cable del sistema de proteccin catdica. La configuracin de estas cajas se muestra en el Plano RPC-PL-V-005. 6.8.2 CAJA DE NEGATIVOS:

Los dos (2) cables negativos de la tubera enterrada sern conducidos a una caja de conexin de negativos por medio de una zanja de 1,2 metros de profundidad y 0,4 metros de ancho y entrarn a la caja por medio de una tubera galvanizada RMC de 1 de dimetro. La caja de conexin ser elaborada en aluminio fundido con clasificacin NEMA 4X (Ref. SB6EAA6) por lo que su ubicacin ser en un rea cuya atmsfera no sea clasificada como explosiva y/o peligrosa, para su conexin a un barraje comn de cobre estaado de 1 de ancho, al cual estar conectado un cable No. 4 AWG HMWPE o HALAR proveniente del borne negativo del termogenerador o del rectificador, de acuerdo con la Tabla 17, y que entrar a la caja a travs de una tubera de 1 de dimetro. Para el caso del sistema TRO-EFTD-202, donde se contempla la proteccin de la lnea Troncal Humay Marcona y el Ramal Shougesa, se instalar una caja de conexiones con resistencias variables (Ohmite D50K5R0E) (Ref. SB6EGCC) que permita controlar la cantidad de corriente suministrada a cada tramo de tubera. El barraje estar montado sobre aisladores apropiados, los mismos que sern montados sobre un panel dielctrico e ignifugo. Todos los cables sern conectados al barraje de la caja de conexiones por medio de terminales de ojo de compresin YA4CLBOX especificados para cable calibre No. 4 AWG y ajustado con pernos de acero inoxidable de de dimetro. La configuracin de estas cajas se muestra en el Plano RPC-PL-V-005. 6.8.3 CAJA DE CONEXIONES:

Sobre las vlvulas donde se instalarn juntas monolticas se requiere garantizar la continuidad elctrica de la tubera para permitir el flujo de corriente sobre toda la tubera. Para ello se instalar un puente elctrico sobre cada vlvula el cual consiste de una conexin soldada con cable AWG #4 HMWPE o HALAR en cada extremo de la tubera por fuera de la junta monoltica. Estos cables sern conectados a partir de un barraje de cobre de una (1) pulgada de ancho sobre una caja de conexiones de aluminio fundido NEMA 4X (Ref. SB6EAA6) por lo que su ubicacin ser en un rea cuya atmsfera no sea clasificada como explosiva y/o peligrosa.






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Cada cable llegar a la caja usado una tubera conduit galvanizada de 1 de dimetro y la caja ser soportada por una estructura de ngulo soldada de x segn se muestra en el Plano RPC-PL-V-012. En la vlvula para el ramal de ICA se instalar una caja con tres (3) cables para realizar la conexin entre la troncal Humay - Marcona y el ramal de ICA. Esta misma configuracin ser aplicable a la vlvula del ramal Nazca y en la tubera de Aceros Arequipa. La configuracin de estas cajas se muestra en el Plano RPC-PL-V-005. 6.9 CABLE NEGATIVO

El cable negativo del sistema de proteccin catdica ser conectado a la tubera mediante soldadura exotrmica. El cable proveniente del terminal negativo del termogenerador o del rectificador ser calibre No. 4 AWG con aislamiento para enterramiento directo HMWPE o HALAR (de acuerdo con la Tabla 5). Este cable se conectar a dos cables No. 4 AWG sobre un barraje de cobre en la caja de negativos. Los dos cables irn conectados a la tubera mediante cargas de soldadura exotrmica de 15 gramos y recubiertas con un sistema epxico 100% slidos, posteriormente, ser aplicada una proteccin bituminosa referencia THERMOCAP. La separacin entre conexiones y/o soldaduras exotrmicas ser mnimo de 12. Los detalles constructivos de estas cajas se muestran en el Plano RPC-PL-V-006. 6.10 ELECTRODOS DE REFERENCIA

Cada cama andica contar con un electrodo de referencia permanente de cobre/sulfato de cobre (PERMACELL PLUS@CORRPRO o IonX40@McMiller) especificado para su instalacin en el suelo de acuerdo con su composicin qumica. El electrodo de referencia estar ubicado a 12 de la tubera en el eje horizontal de la misma en frente de los puntos de conexin del cable negativo y tendr un cable No. 10 AWG con aislamiento para enterramiento directo HMWPE o HALAR, de acuerdo con la Tabla 5 y de una longitud apropiada para llegar al panel frontal del rectificador o del termogenerador. El electrodo de referencia permanente especificado ser para 30 aos de vida til mnimo, con una exactitud o variacin mnima de +/- 5 mV y con proteccin contra la contaminacin por iones provenientes del suelo.

7.0 MEMORIA DE CALCULOS

El dimensionamiento de cada uno de los sistemas de proteccin catdica por corriente impresa que protegern las tuberas metlicas de transporte (troncales y ramales) se obtuvo mediante la siguiente formulacin: 7.1 POSICIN DE LOS SISTEMAS DE PC

La ubicacin de los sistemas de proteccin catdica se bas primeramente, en la definicin de los puntos con resistividades de terreno relativamente bajas apropiadas para la instalacin de camas andicas; en segundo lugar, por la coincidencia de






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estos puntos con las facilidades diseadas a lo largo de las tuberas de tal manera que se obtuvieran fuentes asequibles para la alimentacin de los sistemas de proteccin catdica: gas natural y electricidad; y finalmente, por la obtencin de una distribucin proporcional de la corriente a lo largo de las tuberas, teniendo en cuenta el anlisis de atenuacin. ITEM SPC PROGRESIVA UBICACIN PLANIMETRA

1 TRO-COHP-101 PK036+414 Troncal Humay-Pisco RPC-PL-V-TS-001-HP_PI

2 TRO-HM023-102 PK021+041 Troncal Humay-Marcona RPC-PL-V-TS-001-HP_MA




6 TRO-EFTD-202 PK209+109 Troncal Humay-Marcona RPC-PL-V-TS-005-HP_MA

7 RNA-RN023-300 PK023+370 Ramal Nazca RPC-PL-V-TS-001-RN_NA

Tabla 18. Ubicacin de los sistemas de proteccin catdica. Considerando la ubicacin de las camas se definen las esferas de influencia de cada una de camas y las progresivas donde se traslaparn ests esferas de influencia:

Ilustracin 7. Esferas de influencia de la seccin 1.

Ilustracin 8. Esferas de influencia de la seccin 2.






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Ilustracin 9. Esferas de influencia de la seccin 3 Ramal Nazca.

7.2 CORRIENTE REQUERIDA

La corriente requerida se obtiene de multiplicar el rea de la seccin de la tubera que proteger cada sistema por la densidad de corriente de proteccin catdica, la cual estar afectada por el deterioro del recubrimiento para la vida til del sistema y por la temperatura de operacin de la tubera. Tomando como base el requerimiento de corriente recomendado en la norma ISO 15589-1 para una tubera con recubrimiento Tricapa y una via til de 30 aos, se tom una densidad de corriente de 0.09 mA/m2 para todos los segmentos de la tubera, con un factor de seguridad del 30% para las lneas que se encuentra ms cercanas a la orilla del mar No se requiere un ajuste de la densidad de corriente por efecto de la temperatura, debido a que la temperatura de operacin de las tuberas no excede los 30C. Con la densidad de corriente corregida, se calcula entonces la corriente requerida mediante la siguiente formula, adicionndole a la respuesta un factor de seguridad, de acuerdo con el numeral 5.4:

Donde,

Ireq= Corriente requerida en mA. J = Densidad de corriente corregido por temperatura en mA/m2 (Incluye el

deterioro del revestimiento. L= Longitud del tramo de tubera en m (Ver Tabla 19.) r= Radio del tramo de la tubera en m.






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SPC

TR

ON

CA

L

HU

MA

Y-

PIS

CO

TR

ON

CA

L

HU

MA

Y-

MA

RC

ON

A

RA

MA

L I

CA

RA

MA

L

NA

ZC

A

RA

MA

L

SH

OU

GE

SA

TRO-COHP-101 36.4 - - - -

TRO-HM023-102 - 44.7 6.2 - -

TRO-HM069-103 - 45.6 - - -

TRO-HM117-104 - 35.9 - - -

TRO-HM141-201 - 47.3 - - -

TRO-EFTD-202 - 35.4 - - 13.8

RNA-RN023-300 - - - 47.7 -

TOTAL 36.4 208.9 6.2 47.7 13.8

Tabla 19. Cobertura en kilmetros de los SPC.

7.3 NUMERO DE ANODOS

Con la especificacin del tipo de nodo mostrado en la Tabla 14 y la cantidad de corriente requerida para la proteccin de cada seccin de tubera de la Tabla 19, se determina su nmero mnimo requerido, considerando un factor de utilizacin. 7.4 RESISTENCIA A TIERRA REMOTA DE LA CAMA ANDICA PROFUNDA

La resistencia de la cama andica est dada por su geometra y la resistividad del terreno a la profundidad donde se instalarn los nodos, que es en promedio 1,7 metros. La siguiente formula permite obtener el valor de la resistencia a tierra remota de cada segmento de la cama andica horizontal:

{ (

) (

)

}

Donde,

Rh= Resistencia a tierra remota de cada segmento en Ohm. = Resistividad del terreno en Ohm-m. L= Longitud de cada segmento de la cama horizontal en m. d= Dimetro de cada segmento de la cama horizontal en m. h= Profundad de instalacin de los nodos en m.

Sin embargo, con el propsito de reducir el valor de la resistencia a tierra remota para hacer ms eficiente el uso de las fuentes de corriente de proteccin catdica, se adicionaron ms segmentos a la cama andica, los cuales afectan su resistencia final debido al fenmeno de acoplamiento, entonces, la resistencia final de la cama andica se obtiene mediante la siguiente frmula:






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)

Donde,

RH= Resistencia a tierra remota de la cama horizontal en Ohm. Rh= Resistencia a tierra remota de cada segmento en Ohm. Nc= Nmero de segmentos = Resistividad del terreno en Ohm-m. L= Longitud de cada segmento de la cama horizontal en m. S= Distancia de separacin de los segmentos en m.

7.5 RESISTENCIA A TIERRA REMOTA DE LA TUBERIA

El clculo de la resistencia a tierra remota de la tubera se hace para el estado inicial del recubrimiento cuyo deterioro inicial (COATING BREAKDOWN) es definido en 0,005% y modelndolo como cilindro:

{ (

) (

)

}

Donde,

Rh= Resistencia a tierra remota de la tubera en Ohm. = Resistividad promedio del terreno del DDV en Ohm-m. L= Longitud de la tubera en m. d= Dimetro de la tubera afectado por el deterioro del recubrimiento en m. h= Profundad promedio de instalacin de la tubera en m.

7.6 PORCENTAJE RESTANTE DEL GRADIENTE DEL NODO SOBRE LA

TUBERA Se puede considerar la ubicacin del nodo como tierra remota en el punto donde la estructura est dentro del 5% restante del gradiente del nodo profundo:

(

( )

( )

)

(

)

Donde,

%rise= Porcentaje restante del gradiente de la cama andica. L= Longitud de cada segmento de la cama horizontal en m. d= Dimetro de cada segmento de la cama horizontal en m. t= Profundad de instalacin de los nodos en m. Xr= Distancia horizontal del nodo a la estructura enm.






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7.7 RESISTENCIA DEL SISTEMA DE PROTECCIN CATDICA

La resistencia elctrica total del sistema de proteccin catdica est dada por la suma de la resistencia debida a los cables de cobre (cables positivos y negativos No. 2 AWG y No. 4 AWG), de la resistencia a tierra remota de la cama andica calculada de acuerdo con el numeral 7.4 y de la resistencia a tierra remota de la tubera calculada de acuerdo con el numeral 7.5. La Tabla 24 muestra los valores de la cama a andica para cada sistema de proteccin:

ITEM SPC PROGRESIVA RESISTENCIA DEL

SPC [Ohm]

1 TRO-COHP-101 PK036+414 9.57

2 TRO-HM023-102 PK021+041 3.37

3 TRO-HM069-103 PK066+352 10.25

4 TRO-HM117-104 PK114+391 6,65

5 TRO-HM141-201 PK138+378 9.01

6 TRO-EFTD-202 PK209+109 4.39

7 RNA-RN023-300 PK023+370 27.57

Tabla 20. Resistencia de la cama andica. 7.8 COQUE CALCINADO DE PETRLEO

La cantidad de coque calcinado de petrleo que se requiere como relleno para acondicionar el terreno a la superficie del nodo y depende de las dimensiones de la cama andica, de la vida til del sistema de proteccin catdica y de la corriente requerida para la proteccin de la tubera.

Donde, Masacoque= Cantidad de coque calcinado de petrleo en Kg. Ireq= Corriente requerida en Amperios. Vidatil= Vida til del sistema de proteccin catdica.

fu= Factor de utilizacin de coque calcinado de petrleo eff= Eficiencia del coque calcinado de petrleo

7.9 POTENCIA MINIMA REQUERIDA

La Tabla 21 muestra los requerimientos de potencia para cada uno de los sistemas de proteccin catdica definidos para el sistema de gasoductos troncales y ramales del departamento de ICA.






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ITEM IDENTIFICACION PROGRESIVA REQUERIMIENTO POTENCIA

MIN. [W] [VDC] [ADC]

1 TRO-COHP-101 PK036+414 100 8 800

2 TRO-HM023-102 PK021+041 100 16 1600

3 TRO-HM069-103 PK066+352 96 9 864

4 TRO-HM117-104 PK114+391 60 8 480

5 TRO-HM141-201 PK138+378 96 9 864

6 TRO-EFTD-202 PK209+109 100 12 1200

7 RNA-RN023-300 PK023+370 96 5 480

Tabla 21. Requerimientos de potencia para los SPC.

7.10 ANLISIS DE ATENUACIN

El anlisis de atenuacin define el cambio en el potencial de la tubera (respecto a su potencial natural) en los puntos donde se aplicar la corriente de proteccin catdica y en donde se considera el traslape de las esferas de influencia de cada uno de los sistemas. Este cambio en el potencial de la estructura corresponde a la suma de cada uno de los cambios en el potencial producidos por los rectificadores ubicados a lo largo de la tubera. La metodologa para el anlisis de atenuacin parte del clculo de la resistencia lineal debida al acero (se considera una resistividad de 2x10-7 ohm-cm), y de la conductancia de fuga debida al recubrimiento y a la resistividad del terreno alrededor de la tubera. En el peor de lo casos, la conductancia de fuga para el revestimiento de la tubera sera igual a 3x10-4 S/m2 para 1.000 ohm-cm, por lo que se ajustar para cada una de las resistencias promedio de las cuatro (4) secciones de tuberas definidas. La resistencia lineal (r) y la conductancia de fuga (g) definen el coeficiente de atenuacin () y la resistencia caracterstica del tramo (RG) necesarios para el anlisis.

La resistencia que cada fuente ve hacia cada extremo aislado es denominada resistencia de circuito abierto y se determina por la siguiente frmula:

) Donde, Rso= Resistencia de Circuito Abierto en ohmios. RG= Resistencia Caracterstica en ohmios. = Coeficiente de atenuacin. La resistencia de circuito abierto y el cambio en el potencial de la tubera en el punto de drenaje de corriente (ubicacin de la cama andica) determinan el cambio en el potencial esperado en el punto de inters:






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) )

)

Donde, E(y)= Cambio en el Potencial del punto y en voltios. Es= Cambio en el Potencial del punto de drenaje en voltios. = Coeficiente de atenuacin. RG= Resistencia Caracterstica en ohmios. Rso= Resistencia de circuito abierto en ohmios. Considerando un potencial natural de -700 mV CSE y un cambio requerido de -200 mV o -400 mV en el punto de inyeccin de corriente, el potencial esperado para cada punto de inters con el sistema de proteccin catdica activo se resume en las siguientes tablas e ilustraciones para cada una de las secciones de tuberas definidas:

Ubicacin Cama 101

Cama 102

Cama 103

Cama 104

Total Pot ON

TRO-HPCO-101 -0,200 -0,199 -0,196 -0,191 -0,786 -1,486

PK000+000 -0,196 -0,199 -0,196 -0,191 -0,782 -1,482

TRO-HM023-102 -0,193 -0,200 -0,197 -0,192 -0,782 -1,482

PK047+780 -0,194 -0,202 -0,197 -0,192 -0,785 -1,485

TRO-HM069-103 -0,190 -0,197 -0,200 -0,195 -0,782 -1,482

PK090+700 -0,189 -0,196 -0,199 -0,197 -0,781 -1,481

TRO-HM117-104 -0,188 -0,195 -0,199 -0,200 -0,782 -1,482

PK141+300 -0,188 -0,195 -0,198 -0,200 -0,781 -1,481

Tabla 22. Potencial ON esperado en los puntos de inters Seccin 1. Grficamente, los potenciales esperados en los puntos de inters con los sistemas de proteccin catdica activos (Potencial ON) se veran de la siguiente forma:

Ilustracin 10. Perfil de Potenciales ON esperado en los puntos de inters Seccin 1

-1.600

-1.500

-1.400

-1.300

-1.200

-1.100

-1.00

TR

O-

HP

CO

-10

1

PK

00

0+

000

TR

O-

HM

02

3-1

02

PK

04

7+

780

TR

O-

HM

06

9-1

03

PK

09

0+

700

TR

O-

HM

11

7-1

04

PK

14

1+

300

Po

ten

cia

l O

N [

VD

C]






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Ubicacin Cama 201

Cama 202

Total Pot ON

TRO-HM141-201 -0,400 -0,396 -0,796 -1,496

PK180+800 -0,396 -0,397 -0,793 -1,493

TRO-EFTD-202 -0,394 -0,400 -0,794 -1,494

PK15+285 (RSH) -0,394 -0,398 -0,792 -1,492

Tabla 23. Potencial ON esperado en los puntos de inters Seccin 2.

Ilustracin 11. Perfil de Potenciales ON esperado en los puntos de inters Seccin 2

Ubicacin Cama 300

Total Pot ON

PK000+000 -0,698 -0,698 -1,398

RNA-RN023-300 -0,700 -0,700 -1,400

PK049+009 -0,691 -0,691 -1,391

Tabla 24. Potencial ON esperado en los puntos de inters Seccin 3.

Ilustracin 12. Perfil de Potenciales ON esperado en los puntos de inters Seccin 3.

-1.600

-1.500

-1.400

-1.300

-1.200

-1.100

-1.00

TR

O-

HM

14

1-

201

PK

18

0+

80

0

TR

O-

EF

TD

-2

02

PK

15

+2

85

(R

SH

)

Po

ten

cia

l O

N [

VD

C]

-1.6

-1.5

-1.4

-1.3

-1.2

-1.1

-1

PK

00

0+

00

0

RN

A-

RN

02

3-

300

PK

04

9+

00

9

Po

ten

cia

l O

N [

VD

C]






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El modelo de atenuacin descrito anteriormente no fue afectado por el cambio del recorrido de la tubera, ya que las caractersticas de suelo y de la tubera no sufrieron cambio sobre el nuevo trazado.

8.0 FACILIDADES PARA EL MONITOREO DE POTENCIAL

Todos los sistemas de proteccin catdica contarn con facilidades para el monitoreo y registro de los potenciales, lo cuales representan los niveles de proteccin catdica de las tuberas enterradas. 8.1 DESCRIPCION BASICA DE LAS ESTACIONES DE PRUEBA

Las estaciones sern construidas con un poste metlico de 4 de dimetro en cuya parte superior se dispone de una palomera en donde se indique la abscisa o progresiva de su ubicacin en kilmetros, procurando que sea un nmero entero. Los postes sern anclados al suelo por un pedestal de concreto de 2500 psi con dimensiones que permitan el soporte adecuado del poste considerando la capacidad portante del terreno. Las estaciones de prueba debern ser pintadas por un sistema apropiado que garantice su proteccin contra la corrosin ambiental: pintura epxica imprimante a base de Cinc, pintura de barrera a base de epoxi-amidas y pintura de acabado a base de poliuretanos. La estacin de prueba contar con un panel interno no conductor que contenga los bornes en acero inoxidable para la conexin de los cables, el cual ser protegido por una puerta metlica de tamao apropiado para su manipulacin. Los cables de las estaciones de prueba sern como mnimo dos (2) para cada tubera y de calibre No. 8 AWG HMWPE; estarn conectados a la tubera por medio de soldadura exotrmica de 15 gramos antes de dar una vuelta y media (1) a la tubera, finalmente, sern conducidos al panel dentro de la estacin de prueba por medio de un tubo PVC de 2 de dimetro. Cuando dos (2) o mas cables sean conectados a la tubera, las soldaduras estarn separadas una de la otra 12 como mnimo. El recubrimiento de las reas donde se lleve a cabo la conexin de los cables de cobre a la tubera de acero, ser reparado mediante un sistema epxico 100% slidos de dos (2) componentes, y posteriormente ser aplicada una proteccin bituminosa referencia THERMOCAP. Los detalles de instalacin de las estaciones de prueba se muestran en el Plano RPC-PL-V-010. 8.2 ESTACIONES DE PRUEBA TIPO I.

Cada kilmetro se instalarn estaciones de prueba a lo largo de la trayectoria de la tubera troncal y ramales de transporte de gas, las cuales permitirn la medida de los potenciales de la estructura mediante el uso de electrodos de referencia porttiles.






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Estas estaciones de prueba sern apropiadamente identificadas y no sern instaladas en los puntos donde coincidan otro tipo de estaciones (II, III y IV). Igualmente, este tipo de estacin de prueba ser instalada en los cruces principales con vas, en los cruces principales subfluviales, en los cruces secundarios subfluviales. En los cruces con lneas de alta tensin se deber adicionar un cable para permitir la instalacin de sistemas de mitigacin si es requerido. En caso de observarse condiciones no aptas para la instalacin de la estacin de prueba, esta debe ser reubicada en una localidad cercana para garantizar un control adecuado de los niveles de proteccin sobre la tubera. En el Anexo 3 se encuentra una lista del tipo de estaciones de prueba recomendado para cada sector de la tubera. Los detalles de instalacin de las estaciones de prueba sencilla y de doble altura, se muestran en los Planos RPC-PL-V-008 y RPC-PL-V-009. 8.3 ESTACIONES DE PRUEBA TIPO II.

En la zona donde se presuma la accin de corrientes de interferencias por SPC forneos y/o donde se presuma el traslape de las esferas de influencia de los sistemas de proteccin catdica, se instalarn estaciones de prueba que permitan la medida de la corriente que circula a travs de la tubera. En la Tabla 25 se muestra la posicin de las estaciones de prueba TIPO II de acuerdo con los lmites de las esferas de influencia de las camas andicas del sistema de proteccin catdica:

ITEM ABSCISA

APROXIMADA UBICACION

1 18+500 Troncal Humay-Pisco

2 44+000 Troncal Humay-Marcona




Tabla 25. Estaciones de prueba tipo II.

El panel interno

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Diseño - Ingenieria Revisada Rev.2