Optimizacin de Sistemas de Proteccin Catdica en Ductos Enterrados del Bloque 15 de Petroamazonas EP - Ecuador

Luis M. Vicua Calle Luis_Vicuna@petroamazonas.ec

Petroamazonas EP Av. NNUU E7-95 y Shyris

Quito, ECUADOR

SINOPSIS

Los sistemas de proteccin catdica (SPC) instalados en los ductos de transporte enterrados tienden a degradarse con el tiempo debido a varios factores: Deficiencia del aislamiento, interferencias, deterioro del sistema, ampliacin de facilidades, lo cual influye directamente en mantener una adecuada proteccin contra la corrosin externa de un ducto, razn por la cual es necesaria la evaluacin y optimizacin de sistemas de proteccin catdica a fin de mantenerlo en los niveles adecuados segn los estndares internacionales. El presente simposio presenta un anlisis de posibles causas y procedimientos a seguir para la optimizacin y repotenciacin de sistemas de proteccin catdica

Palabras clave: Proteccin catdica, Integridad de Tubera, Interferencia, Corrosin Externa, Monitoreo.

INTRODUCCION

Durante los aproximadamente 30 aos de operacin en el campo de explotacin de petrleo Bloque 15 en Ecuador se han tenido una serie de amenazas a la Integridad de Tubera que afectan directamente los sistemas de proteccin para la corrosin externa de los ductos enterrados, desde afectaciones por terceros a los SPC, hasta la no consideracin de un SPC cuando se instalan ductos enterrados.

Estas amenazas se evidencian durante las inspecciones realizadas a los ductos, sean por medio de monitoreo de proteccin catdica poste a poste, monitoreo paso a paso de proteccin catdica o inspecciones directas de corrosin externa.

ALCANCE

Los ductos que son parte de la presente exposicin son los siguientes:

TABLA 1 Listado de ductos dentro del proyecto de optimizacin y repotenciacin de SPC

del Bloque 15

No DESDE HASTA TIPO ()

PRODUCTO L

(Km) SPC AO

REC. EXT.

RAMAL PAKA SUR PAKA NORTE YANAQUINCHA CPF (RAMAL 1) 1 PAKA SUR YANAQUINCHA OESTE E 8 TRIFASICO 11 C.I. 2007 FBE

2 PAKA NORTE YANAQUINCHA OESTE E 8 TRIFASICO 5,8 C.I. 2011 FBE

3 YANAQUINCHA OESTE CPF E 20 TRIFASICO 21 C.I. 2004 FBE

4 PACAY Y PACAY E 8 TRIFASICO 1,3 C.I. 2009 FBE

5 YANAQUINCHA ESTE Y YANAQUINCHA

ESTE E 20 TRIFASICO 0,5 C.I. 2004 FBE

6 AGUAJAL Y AGUAJAL E 8 TRIFASICO 2,3 C.I. 2008 FBE

7 ANGEL NORTE Y DE ANGEL NORTE E 8 TRIFASICO 0,25 C.I. 2008 FBE

RAMAL LAGUNA JIVINOS CPF (RAMAL 2) 8 LAGUNA CPF E 16 TRIFASICO 11,6 C.I. 2010 FBE

9 JIVINO C Y JIVINO C E 8 TRIFASICO 0,2 C.I. 2010 FBE 10 JIVINO A Y JIVINO A E 8 TRIFASICO 0,2 C.I. 2010 FBE 11 CPF JIVINO F E 16 AGUA INY. 1,72 C.I. 1997 FBE 12 JIVINO F Y JIVINO B E 16 AGUA INY. 2 C.I. 1998 FBE 13 Y JIVINO B JIVINO B E 16 AGUA INY. 2 C.I. 2009 FBE 14 Y JIVINO B JIVINO A E 8 AGUA INY. 2 C.I. 2010 FBE

RAMAL LIMONCOCHA (RAMAL 3)

15 YAMANUNKA 2 LIMONCOCHA 4 E 8 TRIFASICO 1,5 NO 1998 FBE 16 LIMONCOCHA 4 ESTACION LIMONCOCHA E 10 TRIFASICO 1,4 NO --- FBE 17 LIMONCOCHA 7 ESTACION LIMONCOCHA E 8 TRIFASICO 0,8 NO --- FBE 18 ESTACION LIMONCOCHA LIMONCOCHA 4 E 8 AGUA INY. 1,4 NO --- FBE 19 ESTACION LIMONCOCHA LIMONCOCHA 4 E 12 AGUA INY. 1,4 NO --- FBE 20 ESTACION LIMONCOCHA LIMONCOCHA 10 E 12 AGUA INY. 1,4 NO --- FBE

RAMAL OLEODUCTO CPF SRF (RAMAL 4) 21 CPF LPF E 4 GAS 7 NO 2002 FBE

22 CPF RECIBIDOR SRF E 12 CRUDO 27,7 C.I. 1993 FBE

23 RECIBIDOR SRF ESTACION SRF E 12 CRUDO 0,8 C.I. 1993 FBE

L: Longitud

SPC: Sistema de Proteccin Catdica

REC. EXT.: Recubrimiento Externo

E: Enterrado

C.I.: Corriente Impresa

FBE: Fusion Bonded Epoxic

Para el desarrollo de la presente exposicin se han sectorizado los ductos por ramales.

PROBLEMAS

RAMAL 1.

FIGURA 1: Ubicacin de Rectificadores y ubicacin Geogrfica de ductos RAMAL 1

En este conjunto de ductos se han observado los siguientes problemas:

Potenciales bajo el segundo criterio segn NACE SP0169.

Existen dos ductos con sistemas de proteccin catdica independientes, PAKA SUR

YANAQUINCHA OESTE y AGUAJAL Y DE AGUAJAL, que presentan potenciales bajo el

segundo criterio de proteccin catdica.

El conjunto de ductos restantes, YANAQUINCHA OESTE CPF, PACAY Y PACAY,

YANAQUINCHA ESTE Y YANAQUINCHA, ANGEL NORTE Y DE ANGEL NORTE, a

excepcin del ducto PAKA NORTE YANAQUINCHA OESTE, poseen sistemas de proteccin

catdica interconectados y presentan potenciales bajo el segundo criterio de proteccin catdica.

FIGURA 2: Grafica de potenciales paso a paso PAKA SUR YANAQUINCHA OESTE

FIGURA 3: Grafica de potenciales paso a paso AGUAJAL Y DE AGUAJAL

FIGURA 4: Grafica de potenciales paso a paso YANAQUINCHA OESTE CPF

Influencia sobre otros sistemas de proteccin catdica adyacentes.

El ducto PAKA SUR YANAQUINCHA OESTE, comparte a lo largo de 3 kilmetros de longitud con

varios ductos de otra compaa que poseen su sistema de proteccin catdica independiente, el cual

interfiere al sistema de proteccin catdica de este ducto.

El ducto YANAQUINCHA OESTE CPF, comparte a lo largo de toda su longitud con los ductos de

otra compaa que poseen su sistema de proteccin catdica independiente, lo cual interfiere al

sistema de proteccin catdica de este ducto.

El sistema de proteccin catdica del RAMAL LAGUNA JIVINOS CPF, interfiere sobre este

ducto.

Afectaciones por terceros.

Para los ductos del RAMAL PAKA SUR PAKA NORTE YANAQUINCHA CPF se tienen

afectaciones por terceros a lo largo de los derechos de va (DDV) en lo que respecta al deterioro de

los postes de monitoreo de proteccin catdica (EP).

RAMAL 2.

FIGURA 5: Ubicacin de Rectificadores y ubicacin Geogrfica de ductos RAMAL 2

En este conjunto de ductos se han observado los siguientes problemas:

Potenciales bajo el segundo criterio segn NACE SP0169.

El conjunto de ductos de este ramal, presentan potenciales bajo el segundo criterio de proteccin

catdica que requieren ser corregidos.

FIGURA 6: Grafica de potenciales paso a paso LAGUNA CPF

FIGURA 7: Grafica de potenciales paso a paso CPF JIVINO F

Influencia sobre otros sistemas de proteccin catdica adyacentes.

El conjunto de ductos de este ramal, comparten entre s y con los ductos de otra compaa, lo cual

interfiere al sistema de proteccin catdica de estos ductos.

Afectaciones por terceros.

Daos en un lecho andico por haber sido instalado cercado a un ro, debidos a que el coque de

petrleo calcinado pudo haberse lavado.

Rotura de cable de proteccin catdica y lecho andico debido al uso de maquinaria para excavacin

sobre estas instalaciones.

Juntas de aislamiento dielctrico (JAD) en mal estado.

En este conjunto de ductos interconectados se encontraron cinco JAD en mal estado.

RAMAL 3.

FIGURA 8: Ubicacin de Rectificadores y ubicacin Geogrfica de ductos RAMAL 3

En este conjunto de ductos se han observado los siguientes problemas:

Potenciales bajo el segundo criterio segn NACE SP0169.

Todo el conjunto de ductos de este ramal, no poseen un sistema de proteccin catdica, la nica

proteccin existente contra la corrosin externa es el recubrimiento.

RAMAL 4.

FIGURA 9: Ubicacin de Rectificadores y ubicacin Geogrfica de ductos RAMAL 4

Potenciales bajo el segundo criterio segn NACE SP0169.

El conjunto de ductos de este ramal, presentan potenciales bajo el segundo criterio de proteccin

catdica que requieren ser corregidos.

FIGURA 10: Grafica de potenciales paso a paso CPF LPF

FIGURA 11: Grafica de potenciales paso a paso CPF RECIBIDOR SRF

FIGURA 12: Grafica de potenciales paso a paso RECIBIDOR SRF SRF

Influencia sobre otros sistemas de proteccin catdica adyacentes.

El conjunto de ductos de este ramal, comparten entre s y con los ductos de otra compaa, lo cual

interfiere al sistema de proteccin catdica de estos ductos.

Presencia de corrientes externas en el ducto.

El ducto de CPF RECIBIDOR SRF presenta la existencia de corriente alterna en su sistema.

Juntas de aislamiento dielctrico (JAD) en mal estado.

En los ductos CPF LPF y CPF RECIBIDOR SRF se encontraron dos JAD en mal estado.

No existencia de un sistema de proteccin catdica.

El ducto RECIBIDOR SRF SRF no posee un sistema de proteccin catdica, la nica proteccin

existente contra la corrosin externa es el recubrimiento.

OPTIMIZACIN

RAMAL 1.

Re calibracin de potenciales de proteccin catdica en los ductos PAKA SUR YANAQUINCHA

ESTE y AGUAJAL Y DE AGUAJAL.

Repotenciacin del sistema de proteccin catdica del ducto YANAQUINCHA OESTE CPF, por

medio de la reutilizacin del rectificador y el reemplazo de la cama andica instalada en el SPC

ubicado en la PLATAFORMA YANAQUINCHA OESTE.

Verificacin de Interferencias del ducto PAKA SUR YANAQUINCHA OESTE con el ducto

adyacente.

Verificacin de Interferencias del ducto YANAQUINCHA OESTE CPF con los ductos adyacentes.

Reparacin de EP deterioradas.

RAMAL 2.

Repotenciacin del sistema de proteccin catdica del conjunto de ductos del ramal 2, por medio de

la reutilizacin del rectificador y el reemplazo de la cama andica instalada en los SPC ubicados en

las PLATAFORMAS JIVINO F y LAGUNA.

Verificacin de interferencias de los ductos del ramal 2 con los ductos adyacentes.

Reemplazo de las JAD en mal estado.

RAMAL 3.

Instalacin de un nuevo SPC para todo el conjunto de ductos del RAMAL 3, a ser ubicado en la

PLATAFORMA LIMONCOCHA 4.

Instalacin de JAD en los puntos que evidencien fugas de corriente.

Reemplazo de las JAD en mal estado.

RAMAL 4.

Independizacin del SPC del ducto CPF SRF.

Instalacin de un nuevo SPC para el conjunto de ductos del ramal 4.

Reemplazo de las JAD en mal estado.

MEDICIONES

Para los diseos y rediseos de los SPC se realizaron las siguientes mediciones:

Medicin de resistividades de suelo.

Medicin de JAD.

MEDICION DE RESISTIVIDADES DE SUELO

Con el objeto de establecer el valor de la resistencia elctrica en el sitio de instalacin de la cama andica, se efectuaron mediciones de resistencia elctrica a distancias de 1, 3, 4 y 5 metros de profundidad. La medicin de resistividades de suelo se realiz en cada zona en al cual se va a instalar las camas

andicas nuevas tanto para repotenciar el sistema de proteccin catdica como para instalar nuevas

camas andicas de todos los ramales, identificndose por lo tanto las siguientes zonas:

ZONA 1: YANAQUINCHA OESTE.

ZONA 2: JIVINO F.

ZONA 3: LAGUNA.

ZONA 3: LIMONCOCHA 4.

ZONA 5: CENTRO DE GESTIN DE DESECHOS.

TABLA 2

Resultados de la medicin de resistividades en las zonas a intervenir

ZONA

Espaciamiento entre pines de 1 metro

Espaciamiento entre pines de 3 metros

Espaciamiento entre pines de 4 metros

Espaciamiento entre pines de 5 metros

Resistencia (ohm)

Resistividad aparente (ohm-cm)

Resistencia (ohm)

Resistividad aparente (ohm-cm)

Resistencia (ohm)

Resistividad aparente (ohm-cm)

Resistencia (ohm)

Resistividad aparente (ohm-cm)

1 6,31 3965 2,68 5052 1,82 4574 1,66 5215

2 6,18 3883 3,69 6955 --- --- 2,87 9016

3 9,03 5674 1,66 1885 --- --- 1,47 3141

4 34,4 21614 7,12 13421 --- --- 2,07 6503

5 9,12 5730 3,66 6899 3,02 7590 2,57 8074

MEDICION DE AISLAMIENTO EN JAD La medicin del estado de las JAD se realiz con el instrumento insolation checker. A continuacin en las tablas siguientes presentan los resultados de la medicin de juntas dielctricas:

TABLA 3

Resultados de la medicin de aislamiento en JAD RAMAL 1

JAD UBICACION ()

ANSI % ESTADO

PAKA SUR YANAQUINCHA OESTE 1 PAKA SUR 8 300 0 MALO

2 YANAQUINCHA OESTE 8 300 100 OK

PAKA NORTE YANAQUINCHA OESTE 1 PAKA NORTE 8 300 100 OK

2 YANAQUINCHA OESTE 8 300 100 OK

YANAQUINCHA OESTE CPF 1 YANAQUINCHA OESTE 20 300 100 OK

2 Y YANAQUINCHA ESTE 20 300 100 OK 3 Y YANAQUINCHA ESTE 20 300 100 OK 4 CPF 20 300 0 MALO

PACAY Y PACAY 1 PACAY 8 300 100 OK

2 Y PACAY (RECEPTOR) 8 300 100 OK 3 Y PACAY (RECEPTOR) 8 300 100 OK 4 Y PACAY (VLVULA) 8 300 0 SIN JAD

YANAQUINCHA ESTE Y YANAQUINCHA ESTE 1 YANAQUINCHA ESTE 20 300 11 MALO

2 DUCTO 20 20 300 100 OK 3 Y YANQUINCHA ESTE 20 300 100 OK

AGUAJAL Y AGUAJAL 1 AGUAJAL 8 300 0 MALO 2 Y AGUAJAL (RECEPTOR) 8 300 55 MALO 3 Y AGUAJAL (RECEPTOR) 8 300 39 MALO 4 Y AGUAJAL (VLVULA) 8 300 22 MALO

ANGEL NORTE Y DE ANGEL NORTE 1 ANGEL NORTE 8 300 94 MALO 2 Y ANGEL NORTE 8 300 0 SIN JAD

TABLA 4

Resultados de la medicin de aislamiento en JAD RAMAL 2

JAD UBICACION ()

ANSI % ESTADO

LAGUNA CPF 1 LAGUNA 16 300 100 OK

2 LAGUNA 16 300 83 MALO

3 LAGUNA 8 300 100 OK

4 Y JIVINO C 16 300 100 OK 5 Y JIVINO C 16 300 100 OK 6 DUCTO 16 16 300 100 OK 7 DUCTO 16 16 300 100 OK 8 CPF (BY PASS) 16 300 55 MALO

9 CPF (RECEPTOR) 16 300 78 MALO

JIVINO C Y JIVINO C 1 JIVINO C 8 300 100 OK

2 Y JIVINO C 8 300 94 MALO JIVINO A Y JIVINO A

1 JIVINO A 8 300 0 MALO

2 Y JIVINO A 8 300 100 OK 3 Y JIVINO A 8 300 100 OK

CPF JIVINO F 1 CPF 16 300 0 MALO

2 JIVINO F 16 300 0 MALO

JIVINO F Y JIVINO B 1 JIVINO F 16 300 0 MALO

2 Y JIVINO B 16 300 0 MALO Y JIVINO B JIVINO B

1 Y JIVINO B 16 300 0 MALO 2 JIVINO B 16 300 0 MALO

Y JIVINO B JIVINO A 1 Y JIVINO B 16 300 0 MALO 2 JIVINO A 16 300 0 MALO

TABLA 5 Resultados de la medicin de aislamiento en JAD RAMAL 3

JAD UBICACION ()

ANSI % ESTADO

YAMANUNKA 2 LIMONCOCHA 4 1 YAMANUNKA 2 8 300 77 MALO

2 LIMONCOCHA 4 8 300 100 OK

3 LIMONCOCHA 4 8 300 100 OK

LIMONCOCHA 4 ESTACION LIMONCOCHA 1 LIMONCOCHA 4 10 300 100 OK

2 ESTACION LIMONCOCHA 10 300 100 OK

LIMONCOCHA 7 ESTACION LIMONCOCHA 1 LIMONCOCHA 7 8 300 50 MALO

2 ESTACION LIMONCOCHA 8 300 --- ---

ESTACION LIMONCOCHA LIMONCOCHA 4 1 ESTACION LIMONCOCHA 8 300 0 MALO

2 LIMONCOCHA 4 8 300 17 MALO

ESTACION LIMONCOCHA LIMONCOCHA 4 1 ESTACION LIMONCOCHA 12 300 0 MALO

2 LIMONCOCHA 4 12 300 17 MALO

ESTACION LIMONCOCHA LIMONCOCHA 10 1 ESTACION LIMONCOCHA 12 300 39 MALO

2 LIMONCOCHA 10 12 300 0 MALO

TABLA 6 Resultados de la medicin de aislamiento en JAD RAMAL 4

JAD UBICACION ()

ANSI % ESTADO

CPF LPF 1 CPF 4 300 100 OK

2 CPF 4 300 24 MALO

3 LPF 4 300 100 OK

4 LPF 4 300 100 OK

CPF RECIBIDOR SRF 1 CPF 12 600 36 MALO

Y LPF 10 600 0 SIN JAD 2 RECIBIDOR SRF 12 600 100 OK

RECIBIDOR SRF ESTACION SRF 1 RECIBIDOR SRF 12 600 100 OK

2 ESTACION SRF 12 600 100 OK

3 ESTACION SRF 12 600 22 MALO

Se puede observar que de las 65 bridas monitoreadas que requieren aislamiento, para evitar fugas de corriente y optimizar los sistemas de proteccin catdica a ser instalados, existen 29 JAD que se encuentran en mal estado y 3 bridas no poseen JAD.

CONSIDERACIONES PARA LA OPTIMIZACIN

La ingeniera para el presente proyecto de optimizacin fue desarrollada en base a la experiencia y

conocimientos de un tcnico Especialista NACE, CP4.

Para todos los SPC a instalarse se considera el diseo de SPC por corriente impresa con cama de nodos distribuidos, a excepcin del sistema de proteccin catdica del ramal 3, donde se disear un SPC por corriente impresa con cama andica convencional horizontal.

Tipo de SPC.

Teniendo en cuenta la configuracin y trazado de los ductos, el tiempo de operacin de cada una de las lneas y el rea a proteger, se justifica tcnicamente la implementacin de un sistema de proteccin catdica por corriente impresa, ya sea para potenciar los sistemas antiguos o para intalar nuevos sistemas segn el caso.

Tipo de cama andica.

Para efectos de obtener una adecuada distribucin de corriente elctrica, se propone instalar una cama andica convencional horizontal (tipo lecho continuo). La cama andica convencional estar conformada por nodos tubulares de MMO tipo canister (pre-empacados con coque), con caractersticas acordes con los requerimientos de corriente de las tuberas; estos nodos estarn contenidos en coque calcinado de petrleo, el cual tendr especificaciones apropiadas para la construccin de camas andicas y la cantidad mnima requerida para una vida til del sistema.

Criterio de proteccin catdica.

La filosofa de operacin sobre la cual se disea el desempeo del SPC propuesto en este documento, establece como criterio de proteccin de estas lneas, un potencial polarizado de -0,85 V DC Cu/CuSO4, el cual corresponde al segundo criterio de la norma NACE SP-0169-2007.

PARMETROS

Vida til del sistema

En los presentes diseos se consider una vida til mnima de 20 aos para el SPC; en la prctica se ha encontrado que tiempos de vida til superiores a 20 aos, no son 100% realistas, debido al deterioro normal que sufren los elementos del SPC y al incremento paulatino de la resistencia elctrica del circuito de proteccin catdica, con el transcurso del tiempo. La anterior consideracin se encuentra descrita en CP-4 Cathodic Protection Specialist Training Manual. 2004. Pgina 5:41. Por otra parte, los fabricantes de los nodos MMO (dimensionalmente estables), establecen la mxima corriente operacin de los nodos, basados en una vida til de 20 aos. Densidad de corriente para proteccin catdica Para los clculos del requerimiento de corriente total, se adopt un valor de densidad de corriente de 20 mA/m2, para proteger las reas desnudas de las tuberas. El valor de densidad de corriente terico adoptado, se defini considerando que la tubera dispone de un recubrimiento en buen estado y se encuentra enterrada en un terreno arcilloso; tal como se aprecia en la tabla 2.5 del CP-4 Cathodic Protection Specialist Training Manual. 2004. Tabla 2.5.

(1) Cathodic Protection Specialist Course Manual, NACE International, 2009. Tabla 2.5

TABLA 7 1

Tabla de densidades utilizada para el clculo de la densidad de corriente de los SPC

rea desnuda a proteger.

Considerando el tipo de recubrimiento instalado y el tiempo de operacin de las lneas, se adopt, de acuerdo a la experiencia en sistemas similares, un porcentaje de rea a proteger del 2%, el cual equivale a una eficiencia del recubrimiento del 98% (E=0,98). Tipo de nodos. Teniendo en cuenta la alta capacidad para drenaje de corriente y su baja tasa de desgaste se seleccionaron nodos tubulares de MMO (Mixed Metal Oxide) insertos en un canister (pre-empacados) de, 3 x 60, con nodo interno de 25 mm de seccin transversal, con una capacidad de drenaje de corriente nominal de 5,5 amperios durante 20 aos, instalados dentro de un lecho distribuido de coque calcinado de petrleo. Cada nodo tendr un cable calibre 8 AWG recubierto con aislamiento tipo HMWPE de mnimo 5 metros de longitud.

FIGURA 13: nodo tubular de MMO en canister de 3x60.

Para disminuir el efecto electro-osmtico en la superficie del coque, se ha considerado un valor de 2 amperios como drenaje de corriente, valor inferior al nominal especificado por el fabricante.

Backfill para los nodos.

Con el fin de facilitar el drenaje de corriente de los nodos distribuidos y aumentar la vida de servicio del sistema, se especifica la instalacin de coque calcinado del petrleo alrededor de la periferia de los nodos. A criterio del diseador, se seleccion un carbn calcinado de petrleo, con las siguientes caractersticas: Tamao de partcula: < 1 mm, libre de polvo. Contenido de carbn fijo: > 99.35% en peso Densidad: =74 Lb/ft3 (1185 Kg/m3). Resistividad elctrica; < 50 ohm*cm.

Cables.

Para el conexionado de las tuberas (circuito negativo) y el cable matriz para la conexin de los nodos y el rectificador (circuito positivo), se emplearn cables calibre 4 AWG recubierto con polietileno de alto peso molecular (HMWPE).

CLCULOS

Resistividad elctrica

Se calcularon los valores de resistividad aparente de acuerdo a los lineamientos establecidos en la

norma ASTM G-57 Standard Test Method for field Measurement of Soil Resistivity Using the Wenner

Four-Electrode Method, finalmente, para la determinacin de la resistividad elctrica entre capas, se

emple el anlisis de Barnes recomendado por NACE (Manual Cathodic Protection Technician).

TABLA 8 Resistividades elctricas aparentes y entre capas calculadas

rea total de los ductos.

El rea total de los ductos corresponde a la sumatoria de las reas de cada una de las lneas que conforman este ramal. El rea de cada tubera se calcula en funcin del dimetro y longitud de la misma, de acuerdo a la siguiente expresin:

= Dnde: AT: Es el rea total de las tuberas a proteger (m2) D: Dimetro externo de la tubera (m) L: Longitud de la tubera (m)

rea a proteger.

El rea a proteger, la cual corresponde al porcentaje de rea desnuda del rea total de las tuberas, se determina de acuerdo a la siguiente ecuacin:

= (1 ) Dnde: AP: Es el rea a proteger (m2) AT: rea total de las tuberas (m2) E: Eficiencia del recubrimiento (adimensional)

ZONA

Anlisis de Barnes Resistividad

Capa 1-3 metros (ohm-cm)

Anlisis de Barnes Resistividad

Capa 3-4 metros (ohm-cm)

Anlisis de Barnes Resistividad

Capa 4-5 metros (ohm-cm)

1 5854 3564 11864

2 11509 16229

3 2556 16138

4 11282 3667

5 7682 10851 10837

Corriente requerida

La corriente requerida para proteccin catdica es directamente proporcional a la densidad de corriente requerida (J) y el rea a proteger (AP). Para el clculo del requerimiento de corriente se emplea la siguiente ecuacin:

= Dnde: Ireq: Corriente requerida para proteccin catdica (A) J: Densidad de corriente requerida para proteccin catdica (mA/m2) AP: rea a proteger (m2) Teniendo en cuenta que el requerimiento de corriente se determin de acuerdo a datos tericos de densidades de corriente, considerando que la temperatura de operacin alcanza los 40C y previendo posibles incrementos en la corriente requerida durante la vida til del sistema, como consecuencia del deterioro en el recubrimiento, se aplicar un factor de seguridad del 25% al valor de corriente requerida calculada, conforme se recomienda en la norma ISO DIS 15589-, NUMERAL 8.3.2. Cantidad de nodos requeridos. La cantidad mnima de nodos a instalar, se calcula de acuerdo al cociente entre la corriente requerida (IReq) y la corriente mxima drenada por cada nodo (IA), tal como se aprecia en la siguiente ecuacin:

=

Es importante sealar que los nodos tubulares a instalar (tipo Lida o similar) tienen la capacidad de drenar hasta 5,5 Amperios (FIGURA 14), no obstante, la vida til de los nodos puede disminuir. Teniendo en cuenta lo anterior y previendo un diseo que permita una vida til de mnimo 20 aos, se estableci como parmetro de diseo, una corriente de salida de mximo 2 Amperios por cada nodo.

FIGURA 14: Corriente de salida para nodos tubulares MMO (curva color negro).

La cantidad de nodos distribuidos necesarios va a estar condicionada con la resistencia elctrica deseada en la cama andica.

Dimensionamiento de la cama andica horizontal individual. Para el dimensionamiento de la cama andica unitaria se consideraron los siguientes datos geomtricos: LA: Longitud de cada canister: 1,524 m (60) dc: Dimetro del canister: 7,62 cm (3 pulg) h: Altura de la trinchera: 15,24 cm (6 pulg) a: Ancho de la trinchera: 15,24 cm ( 6 pulg) Be: Coque en bordes externos de cada nodo: 25,4 cm (10) L: Longitud total de la cama andica individual t: Profundidad del lecho andico: 1m

= + 2 L=2,032 m Dimetro equivalente de la cama andica

=2 ( + )

d=0,194 m Teniendo en cuenta las dimensiones anteriores, se determin que la cama andica distribuida tendr una longitud mnima de 8,15 metros y un dimetro equivalente de 0,194 m (19,4 cm). Dimensionamiento de la cama andica horizontal (RAMAL 3). Longitud del canister de cada nodo: 1,524 m (60) Distancia entre nodos medidos entre centros: 1,5 m Distancia entre nodos medidos entre el inicio fin de los nodos: 1 m Dimetro equivalente de la cama andica: 0,35 m Teniendo en cuenta las dimensiones anteriores, se determin que la cama andica tendr una longitud total de 9,57 metros y un dimetro equivalente de 0,35 m (35 cm). Resistencia total del circuito.

= + + +

Donde:

Rg: Resistencia de la cama andica.

RCN: Resistencia de los cables del circuito negativo.

RCN: Resistencia de los cables del circuito positivo.

RC: Resistencia del ctodo (ductos).

Dimensionamiento del rectificador.

= ( ) + 2

Donde:

VDC: Voltaje de salida mnimo en el rectificador (V DC) IReq: Corriente DC requerida (A DC) RT: Resistencia total del circuito de proteccin catdica.

Cantidad de coque requerido

=

Donde:

M: Cantidad de coque requerido para el llenado del lecho continuo (Kg) : Densidad del coque calcinado de petrleo (Kg/m3) V: Volumen de la cama andica (m3).

Remoticidad de cama andica horizontal.

Para que exista una adecuada distribucin de la corriente de proteccin catdica y disminuir la susceptibilidad de generar interferencias elctricas sobre estructuras ajenas, cercanas a la cama andica horizontal, debe garantizarse remoticidad de la cama andica con respecto a las estructuras metlicas adyacentes. NACE sugiere que las estructuras deben encontrarse por fuera del 95% aproximadamente, del gradiente total generado por la cama andica, lo cual es equivalente a decir que es aceptable una influencia de potencial del orden del 5% del suelo con referencia a la cama andica. El concepto de remoticidad en las camas andicas horizontales supone que a mayor distancia horizontal en superficie entre el punto de instalacin de la cama andica y las tuberas, disminuye el potencial de la cama andica sobre las estructuras que se ubican en superficie. Por otra parte, la profundidad de enterramiento del lecho continuo tambin tiene una leve influencia en el clculo de la remoticidad: a mayor profundidad, disminuye el gradiente de voltaje sobre las estructuras. Para garantizar una influencia de potencial del orden del 5% del suelo con referencia a la cama andica se ubicarn las instalaciones de las camas andicas a las siguientes distancias para cada zona:

TABLA 9 Distancias ptimas definidas para la instalacin de camas andicas

ZONA

DISTANCIA (metros)

nodos direccionados paralelos y cama andica

perpendicular al ducto

nodos direccionados perpendiculares y cama andica paralela al ducto

1 58 69

2 27 29

3 51 59

4 45 41

5 54 64

PUNTOS DE CONEXIN

ZONA 1 Para la interconexin elctrica de las lneas que conforman el trazado de los ductos de fluido trifsico desde la Estacin Yanaquincha Oeste hasta el CPF y sus alimentadores desde Pakay, Yanaquincha Este y Angel Norte, se instalarn bonds en sus puntos de contacto, para garantizar que al sistema de proteccin catdica proteja a estos ramales. En la Estacin Yanaquincha Oeste confluyen los ramales desde Paka Sur y Paka Norte, que disponen de sus propios sistemas de proteccin catdica, sitio donde se instalar un punto de conexionado tipo big fink, incorporando shunts para la medicin de su corriente. En la fase de comisionamiento se analizar la integracin o no de estos ramales a la lnea principal de 20. En el trayecto desde Pakay hacia la conexin con el ducto principal, se est construyendo una lnea paralela de 8, con cruces a la lnea inicial. Por ello, una vez que se conozca si la lnea va a ser protegida con un nuevo rectificador o no, se analizar la necesidad de realizar bonds en estos cruces. En el sector de la conexin de Yanaquincha Este con el ducto principal, se realizaron modificaciones en su configuracin, por lo cual se instalarn puntos de conexionados tipo big fink, para evaluar los consumos de corriente. El ramal de la lnea Aguajal hasta el ducto principal, tiene su sistema de proteccin catdica independiente y no se realizar modificaciones, nicamente se ejecutarn ajustes y calibraciones de potenciales. La lnea desde ngel Norte en su mayor parte, tiene un trayecto areo y nicamente se entierra en un tramo pequeo para el cruce de va. Este ducto no posee recubrimiento y solamente est pintado en un pequeo tramo. En el tramo entre la Estacin Jivino F y el CPF existen las cajas de conexiones CMI-02 y CMI-03, las cuales podran ser empleadas para conexionar al ducto de 20 con otros ramales, en base a un anlisis del comportamiento de potenciales ON-OFF en este tramo y la influencia de los otros sistemas paralelos que recorren por el mismo derecho de va.

FIGURA 15: Esquema de conexiones requeridas en ZONA 1.

ZONA 2 Para la interconexin elctrica de las lneas que conforman el trazado de los ductos que transportan agua de reinyeccin desde el CPF hasta Jivino A y sus dos alimentadores desde Jivino A y Jivino B al bypass de Jivino B, se instalarn bonds en sus puntos de contacto, para garantizar que al sistema de proteccin catdica proteja a estos ramales. En el tramo entre CPF y la Estacin Jivino F existen las cajas de conexiones CMI-02 y CMI-03, las cuales podran ser empleadas para conexionar al ducto de 16 con otros ramales, en base a un anlisis del comportamiento de potenciales ON-OFF en este tramo. Estas cajas, al momento, interconectan varios ramales con diferentes sistemas de proteccin catdica, por lo cual el estudio y conexionado de estas cajas reviste trascendencia. Se debe notar que en este trayecto existe una tubera de 16, y otra de 4, pertenecientes a la operadora Repsol con un trayecto paralelo, a estas lneas hasta la Estacin Jivino F, donde toma un rumbo norte hacia Shushufindi. Los ramales de ambos Jivinos, (16 y 8) se unen al ducto principal (16) a travs de un arreglo de vlvulas, por lo cual se verificar elctricamente los bonds existentes para garantizar la circulacin de corriente en estos tramos.

FIGURA 16: Esquema de conexiones requeridas en ZONA 2.

ZONA 3 Para la interconexin elctrica de las lneas que conforman el trazado de los ductos de fluido trifsico desde la Estacin Laguna hasta el CPF y sus dos alimentadores desde Jivino A y Jivino C, se instalarn bonds en sus puntos de contacto, para garantizar que al sistema de proteccin catdica proteja a estos ramales. Se debe notar que en este trayecto existen tuberas de 18 y de 4, perteneciente a la operadora Repsol con un trayecto paralelo, por lo cual se ha instalado en la progresiva, kp 3+812, una caja de empalme que une estas tuberas con el oleoducto de PAM. Se deber mantener esta caja y en el proceso de comisionado se optar por una solucin de la interferencia prevista. Los ramales de ambos Jivinos, (8) se unen al ducto principal (16) a travs de un arreglo de vlvulas, por lo cual se verificar elctricamente los bonds existentes para garantizar la circulacin de corriente en estos tramos. En el tramo entre la Estacin Jivino F y el CPF existen las cajas de conexiones CMI-02 y CMI-03, las cuales podran ser empleadas para conexionar al ducto de 16 con otros ramales, en base a un anlisis del comportamiento de potenciales ON-OFF en este tramo.

FIGURA 17: Esquema de conexiones requeridas en ZONA 3.

ZONA 4 Para la interconexin elctrica de las lneas que conforman el campo Limoncocha al sistema de proteccin catdica a instalar, se requiere la instalacin de dos (2) cajas de conexiones y dos (2) tipo Big Fink y resistencias shunt en cada circuito elctrico.

FIGURA 18: Esquema de conexiones requeridas en ZONA 4.

ZONA 5 Para la interconexin elctrica de las lneas que conforman el ramal 4 de las lneas de crudo y gas cuya trayectoria va desde el CPF hasta el SRF y LRF respectivamente, al sistema de proteccin catdica a instalar, requiere el acondicionamiento de las dos cajas de conexiones existentes, ubicadas entre CPF (CMI 03) y Jivino F (CMI 02), con resistencias shunt en cada circuito elctrico, para interconectarse entre ductos paralelos y un punto de conexionado en el sector de la marranera en el SRF, para unir elctricamente el oleoducto con la derivacin a la unidad LACT.

FIGURA 19: Esquema de conexiones requeridas en ZONA 5.

EJECUCION

El proceso de ejecucin ser presentado una vez que se hayan realizado el comisionado de

los nuevos sistemas, ya que al momento el proceso de optimizacin se encuentra en la fase

de construccin. Se espera, segn el cronograma, tener este punto concluido el 15 de mayo

de 2014.

RESULTADOS

Las tablas de resultados obtenidos sern presentadas una vez que se hayan realizado el

comisionado de los nuevos sistemas, ya que al momento el proceso de optimizacin se

encuentra en la fase de construccin. Se espera segn el cronograma, tener los resultados el

30 de mayo de 2014.