REQUERIMIENTOS PARA LA CONSTRUCCION DE DUCTOS METALICOS EN PARALELO Y EN CRUCES, CON LINEAS DE TRANSMISION DE 115 Kv O MAYORES.

Transcripción

1 REQUERIMIENTOS PARA LA CONSTRUCCION DE DUCTOS METALICOS EN PARALELO Y EN CRUCES, CON LINEAS DE TRANSMISION DE 115 Kv O MAYORES. NRF-015-CFE-2002

2 OBJETIVO ESTA NORMA DE REFERENCIA PROPORCIONA LOS LINEAMIENTOS PARA LA INSTALACION Y USO DE DUCTOS METALICOS QUE CRUCEN LINEAS DE TRANSMISION DE 115 Kv Y MAYORES, O SE UBIQUEN PARALELAMENTE A LAS MISMAS. CAMPO DE APLICACIÓN ESTA NORMA DE REFERENCIA APLICA EN LAS ETAPAS DE DISEÑO, CONSTRUCCION, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE DUCTOS METALICOS QUE REQUIERAN CRUZAR LINEAS DE TRANSMISION DE 115 KV Y MAYORES, O INSTALARSE EN FORMA PARALELA A LAS MISMAS.

3 CARACTERISTICAS Y CONDICIONES GENERALES Cuando se instala el Ducto Metálico, ya sea en forma paralela, cruzamiento o cercano a la Línea de Transmisión, los ductos metálicos pueden ser afectados por la tensión eléctrica inducida o corriente de fuga o falla, y las líneas de transmisión pueden ser afectadas por la corriente de protección catódica de los ductos metálicos. Existen tres efectos electromagnéticos de las Líneas de Transmisión a los Ductos metálicos: a) El efecto capacitivo solamente se presenta para Ductos Metálicos aéreos y que no estén aterrizados, ya que la tierra proporciona un efecto de blindaje contra los campos eléctricos. b) El efecto inductivo se presenta tanto para los ductos metálicos aéreos como para los subterráneos y su magnitud depende de la corriente de la línea de transmisión, de la longitud de paralelismo y de la distancia entre la línea de transmisión y el ducto metálico c) El efecto conductivo se presenta cuando ocurre una falla a tierra o descarga atmosférica en una línea de transmisión, subestación o central generadora.

4 El efecto de la inducción electromagnética puede aparecer de dos maneras; una debida a la tensión eléctrica permanente que tienen los conductores y a la corriente de carga, fluyendo que pueden elevar la tensión eléctrica de contacto a valores peligrosos para el ser humano y la otra a los picos de alta tensión eléctrica de corta duración, que se generan durante una falla de línea y que alcanzan el orden de vario kv.

5 Si el ducto metálico va paralelo a la línea de transmisión, el efecto electromagnético es aditivo a lo largo del ducto metálico. Si el ducto metálico es perfectamente asilado del suelo, la tensión eléctrica inducida a cada tramo del ducto metálico se adiciona en serie y la tensión eléctrica total del final de un tramo a otro, seria la suma de todas las tensiones inducidas a lo largo de la longitud del ducto metálico

6 Casi todos los ductos metálicos están protegidos catódicamente, para disminuir la corrosión. Cuando no cuentan con protección catódica, hay corriente natural circulando a traves del ducto metálico, debido a las variaciones del suelo a lo largo de su longitud, produciéndose corrosión en cualquier lugar donde la corriente es descargada del ducto metálico al suelo. El objetivo de la protección catódica es causar que la corriente fluya hacia el ducto metálico del suelo adyacente a lo largo de toda su longitud El sistema de protección catódica puede ser por medio de ánodos de sacrificio o por corriente impresa. En ambos sistemas de protección catódica, la cantidad de corriente requerida para proteger al ducto metálico depende de su diámetro, de la calidad del recubrimiento, la resistividad del suelo el potencial eléctrico natural del ducto metálico

7 1. Alimentación eléctrica 220 v. 50 hz. 2. Unidad central y de control de potencia. 3. Puesta a tierra. 4. Cable apantallado. 5. Lecho de ánodos. 6. Tanques y tuberías a proteger. 7. Sonda de referencia. Anodos de Sacrificio

8 CONDICIONES DURANTE LA CONSTRUCCION Consideraciones Ambientales y de Riesgo Durante la etapa de diseño, construcción, operación y mantenimiento de las líneas de transmisión y/o del ducto metálico debe atenderse lo relativo a los estudios de impacto ambiental y de riesgo en los términos que indica la ley general del equilibrio ecológico y la protección del ambiente, así como los lineamientos de la Dirección General de Protección Civil de la Secretaria de Gobernación Consideraciones en el diseño para mitigar los efectos mutuos entre las líneas de transmisión y los ductos metálicos. Cuando el ducto metálico se encuentre cercano al derecho de via, la separación ya sea entre la pata mas cercana o bien entre la red de tierras de la estructura con el ducto metálico debe ser mayor o igual a 15m para líneas de transmisión de 400 kv y mayor de 10m para líneas de transmisión de 230kV y menores.

9 Los puntos de mayor riesgo del ducto metálico (Válvulas, juntas de aislamiento, estaciones de compresión, cambios de dirección) deben quedar tanto como sea posible en el centro de los claros de las líneas. Tanto en cruzamientos como en paralelismos de las líneas de transmisión con ductos metálicos, las alturas verticales mínimas del conductor a piso deben ser las indicadas en la tabla 1. Tensión Eléctrica (Kv) Altura (m) En caso de cruces y paralelismo, el aterrizamiento de estructuras de líneas de tierra, debe instalarse del lado opuesto al ducto metálico Cualquier componente del sistema de protección catódico por corriente impresa del ducto metálico debe estar a una distancia mínima de 100m de cualquier componente enterrado de la estructura de la línea de trasmisión y fuera del derecho de via de la línea de tierra.

10 Las técnicas para mitigar los efectos de la inducción electromagnética son las siguientes: a) Aumentar la separación entre la línea de transmisión y el ducto metálico b) Evitar cambios de dirección bruscos de la posición relativa de la línea de transmisión y el ducto metálico c) Evitar la transposición en secciones paralelas d) Utilizar la secuencia de fases mas efectiva cuando el derecho de via incluye mas de un circuito e) Aumentar la altura de los conductores con respecto al suelo f) Disminuir la resistencia a tierra de la estructura Las técnicas para mitigar los efector por falla del sistema eléctrico son: a) Aumentar la separación entre el Ducto Metálico y las patas de las estructuras u otro dispositivo para aterrizar la estructura, como contra-antenas y electrodos puesta a tierra b) Minimizar la magnitud y duración de la corriente de falla

11 Los Métodos para reducir la corrosión en las patas de las estructuras son los siguientes: a) Colocar la cama anódica del lado del Ducto Metálico opuesto a las estructuras de Línea de Transmisión b) En el caso de cruzamientos, colocar protección catódica en las estructuras de la línea, cercanas al Ducto Metálico. c) Reforzar el recubrimiento de los ductos metálicos en la cercanía con la estructuras de la Línea de Transmisión Recomendaciones para disminuir los efectos de tensión eléctrica inducida, durante la construcción del ducto metálico. La manera de medir la tensión eléctrica inducida es por medio de un voltímetro de corriente alterna de alta impedancia, conectando una punta del ducto metálico y la otra a una barra metálica hincada en el suelo. Si la tensión eléctrica del ducto metálico es mayor de 15v, debe ser aterrizado. Cuando el ducto metálico se encuentre arriba de la zanja, deben tomarse precauciones para asegurarse que el recubrimiento y el equipo de manejo, en contacto con el ducto metálico, se encuentren aislados y firmemente conectados a tierra.

12 Cuando se vaya a instalar el ducto metálico en su respectiva zanja, el recubrimiento del ducto metálico debe ser manejado con estrobos no conductores dado que el recubrimiento del ducto metálico no debe ser aterrizado efectivamente durante esta parte de la operación. Aterrizamiento del ducto metálico cuando se unan o remuevan dos o mas tramos Cuando la tensión eléctrica del ducto metálico al suelo es mayor a 15 m debe aterrizarse de acuerdo a la siguiente secuencia de conexión-desconexion : a) Debe conectarse al Ducto Metálico una abrazadera para aterrizamiento b) El cable de conexión debe conectarse a la varilla de tierra c) El cable de conexión debe ser conectado a la abrazadera de aterrizamiento del ducto metálico.

13 Las abrazaderas del ducto metálico deben conectarse en cada lado de la unión o corte, antes de que el cable de aterrizamiento se conecte a las abrazaderas Después de realizada la unión, el cable de conexión debe ser removido y el sistema de tierras desconectado o removido de acuerdo a lo siguiente: a) El cable de conexión debe ser desconectado de la abrazadera de aterrizamiento del Ducto metálico b) El cable de conexión debe ser desconectado de la varilla de tierra c) La abrazadera de aterrizamiento del ducto metálico debe ser removida

14 Donde la tensión eléctrica del ducto metálico sea mayor de 15v debe ser aterrizado de acuerdo a lo siguiente: a) Debe conectarse al ducto metálico, una abrazadera para aterrizamiento b) El cable de conexión debe conectarse a la varilla de tierra c) El cable de conexión debe ser conectado a la abrazadera de aterrizamiento del ducto metálico Aterrizamiento de vehículos y equipo sobre el derecho de via de la línea de transmisión Todos los vehículos y equipos de construcción que cuenten con llantas de hule y que estén ubicados en el derecho de via de una Línea de Transmisión, deben aterrizarse para mitigar la tensión eléctrica que resulta de la proximidad a la línea.

15 Mallas Temporales de control de gradiente de potencial eléctrico para utilizarse durante la construcción Las mallas temporales de control de gradiente de potencial eléctrico deben utilizarse cuando la tensión eléctrica entre el ducto metálico y el suelo, sea mayor de 15 V. Deben extenderse un mínimo de 1 m en todas las direcciones fuera del área de trabajo No debe haber contacto entre personas que estén sobre la malla de control de gradiente de potencial eléctrico con aquellas que no estén en esta, incluyendo el manejo de herramientas, instrumentos u otros materiales. Cada malla de control de gradiente de potencial eléctrico debe tener dos conexiones separadas al ducto metálico o accesorios.

16 ESTRUCTURAS EXTRAÑAS EXPUESTAS DURANTE LA CONSTRUCCION DEL DUCTO METALICO Cualquier estructura metálica extraña expuesta durante la elaboración de la zanja puede presentar un riesgo potencial. Cuando la tensión eléctrica de la estructuras extrañas sea mayor de 15V, deben tomarse medidas para reducirla. El ducto metálico no debe ser aterrizado o conectado a la estructura extraña sin el permiso del dueño. Si el propietario no permitiera la conexión, entonces, la estructura extraña debe ser aislada eléctricamente del ducto metálico en construcción.

17 PARO DE LABORES El aterrizaje temporal no es seguro para mitigar la tensión eléctrica inducida de un rayo o condiciones anormales de operación de la línea, como puede ser una falla, por tal motivo, el trabajo involucrado con el ducto metálico, debe suspenderse si una o mas de las condiciones siguientes prevalecen: a) Condiciones meteorológicas desfavorables como tormentas eléctricas, vientos fuertes, nieve, heladas o lluvia. b) Apertura y cierre de interruptores del sistema eléctrico durante maniobras.

18 CONDICIONES DURANTE LA OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO Los sistemas y mediciones descritos anteriormente, deben mantenerse y la efectividad de la litigación debe verificarse periódicamente, en conjunto con el responsable de la línea de transmisión, para emitir las recomendaciones correspondientes. Inspecciones periódicas para determinar el estado de la protección catódica Revisión de los potenciales de protección catódica a lo largo del ducto metálico cuando menos cada año. Los valores del potencial eléctrico a lo largo del ducto metálico deben ser menores a V respecto al electrodo de referencia de cobre. Mantenimiento del recubrimiento anticorrosivo Verificar la resistencia eléctrica del recubrimiento del ducto metálico cuando menos cada año. En caso de ser necesario, el recubrimiento debe reforzarse.

19 Mantenimiento de los rectificadores de protección catódica y camas anódicas de corriente impresa Tomar lecturas de corriente y tensión eléctrica de corriente directa de salida del rectificador, verificar la eficiencia del mismo y la potencia consumida en Kw. Medir la resistencia eléctrica de cada cama anódica de corriente impresa cuando menos cada año. Mantenimiento de la protección catódica con ánodos galvanicos Medir la corriente de salida de cada ánodo galvanico cuando menos cada año y calcular el tiempo de vida remanente. Mantenimiento de postes de medición de potencial eléctrico Verificar, cuando menos cada año, que los postes de medición del potencial eléctrico estén bien colocados y que el cable de conexión al ducto metálico este en buenas condiciones.

20 Cruzamientos con líneas de transmisión y/o con otros ductos metálicos. Poner especial cuidado en estas zonas. Medir los potenciales eléctricos del ducto metálico en los puntos de cruzamiento con otros ductos metálicos y si existe interconexión eléctrica entre ellos, medirá la corriente en la unión, la dirección del flujo y la resistencia de conexión. Finalmente, verificar la existencia de corrientes parasitas e interrupciones hacia el suelo, para mitigarlas. Juntas de Aislamiento Verificar que las juntas de aislamiento sean efectivas, que protejan y eliminen corrientes de inducción y de descargas atmosféricas. Accesorios aéreos del ducto metálico Verificar que las partes aéreas del ducto metálico cuenten con mallas de gradiente de potencial eléctrico, para protección del personal.

21 En caso de accesorios aéreos debajo de la línea de transmisión, tales como estaciones de bombeo y compresión o casetas de válvulas del ducto metálico, se recomienda una protección con la conexión a tierra adecuada

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23 Consideraciones durante la operación y mantenimiento de líneas de transmisión Potencial Electroquímico Debe medirse cuando menos cada año, el potencial de cada una de las patas de la estructura con respecto al electrodo de referencia de cobre. Si cuenta con protección catódica, el valor debe ser menor a V. Si no cuentan con protección catódica, los valores de potencial eléctrica deben ser similares en las cuatro patas. Resistencia a tierra a pie de estructura La resistencia debe medirse, cuando menos cada año, utilizando el método de los 3 electrodos, colocando los mismos en el lado opuesto al ducto metálico y perpendicular a la trayectoria de la línea. En ningún caso la resistencia debe ser mayor de 10 Ω. Revisión de conductores, aisladores, conectores y herrajes Cuando menos cada año debe verificarse el apriete de los herrajes y conectores. Adicionalmente, debe verificarse el estado que tienen tanto los conductores como los aisladores. Cuando existan zonas de alta contaminación salina, la verificación debe hacerse en intervalos menores.

24 MÉTODO DE LOS TRES PUNTOS O TRIANGULACIÓN. Consiste en enterrar tres electrodos (A, B, X), se disponen en forma detriangulo, tal como se muestra en la figura 2, y medir la resistencia combinada de cada par: X+A, X+B, A+B, siendo X la resistencia de puesta a tierra buscada y A y B las resistencias de los otros dos electrodos conocidas. Las resistencias en serie de cada par de puntos de la puesta a tierra en el triangulo sera determnada por la medida de voltaje y corriente a traves de la resistencia. Asi quedan determinadas las siguientes ecuaciones: R1= X+A R2= X+B R3= A+B De donde X= (R1+R2-R3)/2 Este método es conveniente para medidas de resistencias de las bases de las torres, tierras aisladas con varilla o puesta a tierra de pequeñas instalaciones. No es conveniente para medidas de resistencia bajas como las de mallas de puesta a tierra de subestaciones grandes. El principal problema de este metodo es que A y B pueden ser demasiado grandes comparadas con X (A y B no pueden superar a 5X), resultando poco confiable el calculo

25 INTERCAMBIO DE INFORMACION Con el fin de mitigar los efectos dañinos de las mutuas interferencias eléctricas entre las líneas de transmisión y ductos metálicos, debe realizarse un intercambio de la siguiente información. a) Plano de Localización b) Plano de perfil y planta, mostrando los detalles de construcción c) datos técnicos: Ducto: - Diámetro - Tipo de Metal - Tipo de Recubrimiento - Rigidez dieléctrica del recubrimiento - Producto que transporta - Máxima presión de operación - Sistema de protección catódica - Equipo de aterrizamiento - Procedimiento de construcción - Espesor de la Pared

26 Líneas de Transmisión: - Tensión Eléctrica -Corriente - Corriente de Falla - Dimensiones de la estructura y distancia entre fases - Detalles de retenidas - Datos del conductor -Tipo de aterrizamiento - Valor de resistencia a tierra de cada guarda - Datos de control de corrosión - Transposiciones y localización - Nivel ceraunico Datos Comunes: -Resistividad del suelo -Tipo de Suelo -Requerimiento de Pruebas mutuas