Figura 1 Mapa de Impedancias y admitancias con
respecto a tierra.
Z1 =
Impedancias del tubo metálico
Z2 =
Impedancia del soporte (no enterrado)
Z3 =
Impedancia del soporte dentro del terreno de relleno
Z4 =
Impedancia de contacto dentro del terreno de relleno
Y1 =
Admitancia del relleno (suponiendo un relleno homogéneo y bien compactado).
Y2 y Y3
= Admitancias del terreno natural (terreno no homogéneo y de diferente valor).
ZF =
Impedancia del fluido transportado.
ANÁLISIS:
Y1 > Y2
Y1 > Y3
Figura
2 Mapa de impedancias y admitancias:
Z1 =
Impedancia del tubo metálico
Z2 =
Impedancia de fluido transportado
Y1 =
Admitancias del relleno (Material homogéneo
y bien compactado).
Y2 =
Admitancia de la plantilla base (concreto).
Y3 y Y4
= Admitancias del terreno natural (no homogéneo) y de diferente valor
Y1 + Y2 > Y3
Y1 + Y2 > Y4
Y1 + 1/Z1
+ Y2 > Y3 + Y4
ZT
/ f = Y1
+ 1/Z1
+ Y2 + Y3 + Y4
f
Ahora integramos todos los términos a través de un pequeño volumen dv, lo que produce.
Utilizando el teorema de
la divergencia con el término de la izquierda para cambiar la integral de
volumen por una integral de superficie:
por tanto,
potencia instantánea
total fuera del volumen = 
H E P
densidad de potencia instantánea P = E X H W/m2
de superficie.
Figura
A.
Esté es el teorema de
Poynting, en el que el vector P
se conoce como vector de Poynting, y en ocasiones también como de densidad de
potencia superficial. La figura A define la dirección del vector y concuerda
con la onda plana uniforme para Hx y Ey con
movimiento de onda en la dirección z.
Debe recordarse que en
algunas situaciones E X H
no representa flujo de energía, como cuando es un campo magnético estático
superpuesto en un campo eléctrico estático.
y
Ésa es la velocidad de
energía (grupo), y en medios no dispersivos es igual a la velocidad de fase:
|
De acuerdo al valor de energía de grupo,
requerimos dos vectores para controlar las corrientes de corrosión.
a)
Corriente de dispersión. (vector a).
b)
Corrientes de protección. (vector b).
La razón de un movimiento
(dinámico) de las cargas lo referimos a la Ley de Biot-Savart por la que la
salida de las cargas previa sincronización de ángulos de fase de tiempo por
conducto del Coplagauss, permite definir el movimiento de la corriente de
dispersión y de la de protección, optimizando la salida de las cargas en los
ánodos de sacrificio en valor protónico, por lo cual cancelando las corrientes
de corrosión en las superficies y masas cerradas.
donde.
exactamente, v es la velocidad del punto de carga q, y r es la unidad vector procedente de la carga con dirección a los ánodos de sacrificio.
Con relación a los
efectos de una inducción eléctrica, los campos eléctricos son originados por
las variaciones de la tensión en los conductores, los cuales en los cruces ó
pasos de ductos con líneas de alta o baja tensión (de baja frecuencia), se
genera una tensión de inducción en la masa víctima, que en este caso es el
ducto.
Esta tensión inducida
tiene en valor:
V= Cc x dVL
/dt x Zin/ RS
Figura 3 Diagrama esquemático de una protección catódica con apoyo de fuente externa fundamentada en campo eléctrico y químico.
TR = Transforectificador
= Lecho de anodos
EA = Em
cos h a · l a
= Ö (Rs · g)
Ia = 2/R a Em
sen h a · l
Ia
= 2/R a EA · exp (- a x)
Ex = EA · exp
(- a x)
Ex = Potencial tubería vs. suelo a una distancia (km)
del punto de inyección de la corriente.
Em = Potencial
máximo de la tubería respecto a tierra.
EA = Potencial
en el punto de inyección
a = Factor de
atenuación
x
= distancia en Km
Rs = resistencia ohmica longitudinal de la tubería, en ohms por unidad de longitud
g = conductancia del revestimiento, en mhos por unidad de longitud.
ARREGLO
DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA, EN UN DUCTO SUBTERRÁNEO, OPTIMIZADO CON
EL SISTEMA FARAGAUSS
(-) (+) (+)
Figura 4 Optimización de la protección catódica para incrementar la vida útil del sistema anticorrosivo y ánodos de sacrificio.
ARREGLO
DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA, EN UN RACK DE DUCTOS DE INSTALACIÓN
EXTERIOR, OPTIMIZADO CON EL SISTEMA FARAGAUSS
Figura 5
Tomando en cuenta las anteriores consideraciones, obtendremos la ecuación del movimiento conocida como “Ecuación de Euler” del fluido:
1. 
en
donde:
z = densidad de
masa del plasma
v = velocidad del fluido
En consecuencia y para fines de complementar una
base electromagnética, nos apoyaremos en el fundamento de la ecuación de
derivación magnética del campo:
2.
H 
en
donde:
aR =
corriente transportada sobre el valor resistivo de la materia.
Debemos
considerar además la condición electrostática que es la que nos ocupa en este
particular caso, por lo tanto nos apoyaremos con la primera ecuación de Maxwell
(electrostática):
3. 
De
lo cual se obtiene la divergencia del campo magnético en forma lineal:
4. 
o
en su forma vectorial Nabla:
5. 
Apoyados en los fundamentos determinados en las
ecuaciones 1, 2, 3, 4 y 5, se definen los fenómenos desarrollados por los
campos electromagnéticos tridimensionales que interactúan.
Considerando:
I0d
= 4 p
q = 90 °
t = 0
fp =
MHz y
lp =
m
El
flujo del campo electromagnético superficial es:
si t =
0
Considerando:
Cos (a-b) = Cos a Cos b + Sen a Sen b y
Cos
(tan-1 x) = 
resulta:
lp
r2
Hf =
(Cos 2pr + 2pr Sen 2pr) m
1
£ r £ 2
Complementando
el cálculo a través de ecuaciones matemáticas e ingeniería Faragauss, para la compensación y aportación catódica de
protección anticorrosiva de la masa, se tiene la siguiente ecuación:
Ic
=
en
donde:
Ic
= energía catódica (Amp)
s = X m2/A
PROBLEMAS DE AISLAMIENTO DE
CORRIENTE EN CONTROL DE BOMBEO, CONTROL DE VALVULAS, INSTRUMENTACION Y
TRANSFORECTIFICADORES QUE CONFORMAN UN
SISTEMA DE TRANSPORTE DE FLUIDOS.
ANTECEDENTES.
Actualmente la tecnología de punta en el monitoreo, así
como las distancias entre estaciones de bombeo de combustibles, los cruces con
vías de ferrocarriles, paralelismos con líneas de alta tensión de energía eléctrica y algunas subestaciones
eléctricas, ocasionan serios problemas de incompatibilidad de maniobras de
operación entre ellos y sobretodo con los sistemas de protección catódica.
Incompatibilidad y respeto de funcionamiento que se
encuentran en estudio a través de diferentes organismos internacionales, sin
lograr la optimización necesaria.
Por lo tanto Faragauss, a través de
pruebas efectuadas en campo, ha realizado la ingeniería y acoplamiento
necesarios para incrementar la eficiencia de todos los sistemas participantes
en esta infraestructura, además de otorgar la compatibilidad, respeto de funcionamiento
requerida y la alta seguridad que estos sistemas exigen.
OBJETIVO
Nuestro principal enfoque es el de que cualquier
elemento que se implante en la infraestructura del transporte o almacenamiento
de combustibles, funcione óptimamente de acuerdo a su propio diseño, sin estar
sujetos a susceptibilidades o interferencias, o bien a interferir a otros
sistemas.
DESARROLLO
La compatibilidad de operación, es efectuada a través
de los diferentes arreglos que el sistema Faragauss otorga.
La versatilidad de funcionamiento se fundamenta en
defasamientos electromagnéticos a través de cosenos amortiguados.
digital 6 5 q 3 q q
Para mayor apreciación nos apoyaremos en el siguiente
esquema:
CONCLUSION
DE FUNCIONAMIENTO
La conclusión a la que se ha llegado de acuerdo a la
vulnerabilidad actual de operación de un sistema de transportación o
almacenamiento de combustible con
relación a su sistema de protección anticorrosiva, se resume en los siguientes
conceptos:
a). Variación de polarización
del terreno por influencia geomagnética.
b). Influencia de campos
electromagnéticos artificiales inducidos por radiación.
c). Variación de funcionamiento
o daño parcial o total de un sistema de protección anticorrosiva por mala o
deficiente operación de la protección catódica.
d). Efectos de baja eficiencia
o posibles daños al sistema de protección catódica por corrientes inducidas a
través del terreno, originadas por subestaciones eléctricas (retornos por
desbalance de cargas a través del neutro o cortos circuitos), corrientes
inducidas través del suelo por paso de ferrocarriles.
e). Drenaje efectivo de
corrientes de dispersión hacia tierra para abatir el potencial electrostático
por acción del fluido a envolventes y de reducción de radiofrecuencia y campos
electromagnéticos a la masa.
f). Variaciones del dominio
catódico de la masa con respecto a los ánodos de sacrificio.
g). Variaciones de las
corrientes entre ánodos de sacrificio y metal protegido por los valores no
homogéneos de las impedancias de acoplamiento entre ellos.
h). Alta vulnerabilidad a
impulsos electromagnéticos que se transportan por el subsuelo y en forma
directa del impacto atmosférico.
i). Frecuentes maniobras de
mantenimientos correctivos.
j). Discrepancias de las
especificaciones para protección catódica, motivadas por las variables del tipo
de terreno y condiciones ambientales de las diferentes regiones.
k). Vulnerabilidad a cualquier
problema eléctrico, de los equipos de potencia (transforectificadores) y de los
equipos electrónicos (instrumentación, rectificadores, transmisores, etc.) para
el monitoreo y control de válvulas u otro equipo.
Lo anterior resume la actual problemática a minimizar,
para incrementar el factor mas importante que es el de la seguridad,
protegiendo además el medio ambiente al evitar posibles e inexplicables fallas
de los sistemas y sobre todo de los tan incrementados campos electromagnéticos.
Por lo tanto, el sistema Faragauss resuelve tal
problemática, optimizando y protegiendo los actuales sistemas instalados,
diseñando una integral ingeniería con la eficiencia requerida.