Carcamo

SISTEC - Consulta Consultass domingo, 23 de mayo de 2010 19:03

Título:: Título

Código: NS-090

PROTECCIÓN DE TUBERÍAS EN REDES REDES DE ACUEDU ACUEDUCTO CTO Y ALCANTAR ALCANTARILL ILL ADO

Estado: Vigente Versión: 3,0 Origen: EAAB-Norma EAAB-Norma Técnica Tipo Doc.: Norma Téc. de Servicio Elaborada

INFORMACION GENERAL Tema:

CONSTRUCCIÓN GENERAL, DISEÑO GENERAL

Comité:

Subcom ite Construcción Construcción Acueducto; Subcomite de Construcción -A lcant arillado

Antecedentes: Vigente desde:

20/08/2009

Contenido del Documento

0. TABLA DE CONTENIDO 1. ALCANCE ALCANCE 2. DOCUM DOC UMENTOS ENTOS RELACIONADOS RELACIONADOS 3. TERMINOLOG TERMINOLOG A 4. REQUISIT REQUISITOS OS 4.1 GENERALI GENERALIDADES DADES 4.2 PROTE PROTECCI CCI N CONTR CONTRA A LA CORRO CORROSI SI N 4.2.1 Parámetros para definir la utilización de sistemas de protección para tuberías metálicas (CCP, Acero, Hierro fundido) 4.2.2 Requerimientos para definir la protección de la tubería contra la corrosión 4.2.3 Tipos de Protección 4.3 PROTECCI PROTECCI N DE TUBER TUBER AS DE LA ACCI ACCI N DE CARGA CARGAS S VIVA VIVAS S 4.3.1 Generalida Generalidades des 4.3.2 Tuberias Tuberias extrareforzadas 4.3.3 Cárcamos 4.3.4 Requisitos para la presentación al Acueducto de Bogotá de los dis eños de protección de tuberías.

ANEXO. FIGURAS. Figura 1. ESQUEMA TÍPICO DE CÁRCAMO PARA TUBERÍA DE DIFERENTES DIÁMETROS Figura 2. ESQUEMA ESQUEMA T PICO DE C RCAMO TIPO TIPO BOX CULVERT PARA PARA DIFERENTES DI METROS ETROS Figura Figura 3. 3. ESQUEM ESQUEMA A T PICO DE PLACA PLACA DE PROTECCI N PARA DIFERENTES DIFERENTES DI METROS DE TUBER TUBER A

1. ALCANCE Esta norma establece establece las medidas de protección exterior de las tuberías de acueducto y alcantarillado alcantarillado c ontra agentes agentes corrosiv cor rosiv os y la acción de cargas externas. Esta norma establece las medidas de protección y la acción de cargas externas, los parámetros, criterios y condiciones básica s que deben tenerse tenerse en cuenta c uenta para para el diseño, y los requisitos mínimos m ínimos para para la instalación, ins talación, implementación, operación, mantenimient o y seguridad de los sistemas de protección para el control de la corrosión exterior de las tuberías de acero de la red matriz de acueducto.

2. DOCUMENTOS RELACIONADOS Los documentos documentos aquí relacionados relacionados han sido utilizados utilizados para la elaboración de es ta norma norma y servirán s ervirán de referencia y recomendaci rec omendaci ón, por  por  lo tanto tanto no serán obligatorios, obligatorios, salvo en casos c asos donde expresamente expresamente sean mencionados. NACE RP 0169-02. Control de Corrosión Externa en Sistemas de Tuberías Enterradas o Sumergidas. ASME ASME B31.8. Gas Transmission and Distribution Piping Piping Systems, 1995. NACE TM 0497-97. Medidas Técnicas Relacionadas a Criterios para Protección Catódica en Sistemas de Tuberías Metálicas Enterradas o Sumergidas.

RETIE. Reglamento Técnico Técnico de Instalaciones E Eléctricas léctricas,, Ministerio Ministerio de Minas Minas y Energía de Colombia. Resolución No 18 0398, de 7 de abril de 2004. Peabody, A.W., Control of Pipeline Corrosion. Houston, TX. NACE, 1967. ASTM Standard G-8-72, Test for Cathodic Disbonding of Pipeline Coatings, 1990. NACE RP 0572. Design, Installation, Operation and Maintenance of Impressed Current Deep Groundbeds, 1992. NACE RP 0285. Control of External Corrosion on Metallic Buried, Partially Buried, or Submerged Liquid Storage Systems, 1992. NACE RP 0286. The Electrical Insulation of Cathodically Protected Pipelines, 1992. NACE RP 0188. 0188. Disc ontinuity (Holiday) (Holiday) Testing of Protective Protec tive Coatings, 1992. 1992. NACE Course manual CP2, CP3 y CP4, Nace International, 2004

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AMERICAN AMERICAN WATER W ATER WORKS ASSOCIATION. ASSOCIATION. Fusion-bonded Fus ion-bonded epoxy c oating for the interior and exterior of s teel water pipelines. pipelines. Denver : AWWA. (AWW A C213) C213) --------. Protective interior interior coatings for valves and hydrants. Denver : AWW A. (AWWA C550) --------- Protective Epoxy Epoxy Interior Coatings for Valves and Hydrants. D enver: AWW AWW A, 1.990. (ANSI (ANSI / AWWA C 550) ASOCIACIÓN ASOCIACIÓN COLOMBIANA COLOMBIANA DE INGENI INGENIERÍA ERÍA SÍSMICA. SÍSMICA. Normas colombianas de diseño y construcción const rucción sismo sism o resistente. Bogotá Bogotá : AIS, 1998. (NSR-98) DEUTSCHES INSTI INSTITUT TUT FUR NORMÜNG. NORMÜNG. Corrosion Protection of W Water ater Valves Valves and Pipe Fittings by Epoxy Powder or Liquid Epoxy Resin Linings; Linings; Requirements and Testing. Berlín: DIN, 1.996. (English 3476) Valves Valves and fittings fitt ings for untreated and potable water -protection against against corrosion by internal epoxy coating of coating powders (P) or liquid varnishes varnishes (F)-requirements (F) -requirements and and tests. tes ts. Berlín : DIN. (DIN 3476) EMPRESA DE ACUEDUCTO ACUEDUCTO Y ALCANTARI ALCANTARILLADO LLADO DE BOGOTÁ - E.S.P. Concretos y morteros. Bogotá : EAAB EAAB - E.S.P. (NP-005) --------. Criterios para para selección de materiales de tuberías tuberías para redes de acueducto y alcantarillado. alcantarillado. Bogotá : EAAB - E.S.P. (NS-123) --------. Manual Manual de manejo del impacto urbano. urbano. Bogotá : EAA E AAB B - E.S.P. (NS-038) --------. Requerimientos para cimentación de tuberías tuberías en redes de acueducto y alcantarillado. alcantarillado. Bogotá : EAAB EAAB - E.S.P. (NS-035) --------. Requisitos para para la elaboración elaboración y presentación de estudios estudios geotécnicos. Bogotá : EAAB EAAB - E.S.P. (NS-010) --------. Requisitos mínimos de higiene higiene y seguridad industrial para el manejo de equipos equipos empleado em pleadoss en labores de construcción constr ucción de sistemas sistem as de acueducto y alcantarillado. alcantarillado. Bogotá : EAAB - E.S.P. (NS-107) --------. Terminología Terminología de acueducto. acueducto. Bogotá : EAAB - E.S.P. (NT-002) --------. Terminología Terminología de alcantarillado. cantarillado. Bogotá : EAAB - E.S.P. (NT-003) (NT-003) --------. Lineamientos Lineamientos para trabajos topográficos: ACUEDUCTO DE BOGOTA, 2001. 2001. NS -030 --------. Criterios de selección de materiales de tuberías para redes de acueducto y alcantarillado. alcantarillado. Bogotá: ACUEDUCTO DE BOGOTÁ., 2001. (NS-123) INSTITUTO COLOMBIANO COLOMBIANO DE D E NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN. Ingeniería civil y arquitectura. arquitect ura. Dimensiones Dim ensiones modulares de unidades unidades de mampostería mampost ería de arcilla arcilla cocida. coc ida. Ladrillos Ladrillos y bloques bloques cerámicos. cerámicos . Bogotá : ICONTEC. (NTC 296) METALÚRGICA METALÚRGICA CONSTR C ONSTRUCEL UCEL COLOMBI COLO MBIA. A. Instruc tivo técnico técni co de pinturas de productos product os enterrados. Bogotá : M METACOL ETACOL S.A., S. A., 1999 1999 NATIONAL ASSOCIATION OF CATERING EXECUTIVES. EXECUTIVES. Control of external Corrosion on Underground and Submerged Metallic Piping System. Washington, DC: 1993, NACE NACE (RP 0169) 0169) NATIONA NATIONALL ASSOCIATION ASSOCIATION OF CORROSIÓN CORRO SIÓN ENGI ENGINEERS. NEERS. Standard recomm ended practice control of external corrosion on underground underground or submerged metallic piping system s. Texas : NACE. NACE. (RP 01 69) NATIONAL NATIONAL SANITATION SANITATION FUNDATION. Drinking D rinking water system syst em components com ponents -health effects. effec ts. Ann Harbor Harbor (Michigan) : NSF. (NSF/ANSI 61) NATIONAL ELECTRIC MANUFACTURERS ASSOCIATION. (NEMA MR-20) NATIONAL NATIONAL ASSOCIATI ASSOC IATION ON OF CORROS COR ROSIÓN IÓN ENGINEERS NACE, 1983 ( RP -01-83) THE PUBLIC PUBLIC HEALTH AND SAFETY COM CO MPANY. PANY. Drinking water system syst em components - health effects. Ann Harbor (Michigan): (Michigan): NSF, 2001. (ANSI / NSF 61). 3. TERMINOLOGÍA Ver las normas del ACUEDUCTO DE BOGOTÁ BOGO TÁ "NT-002 Terminología de acueducto" , "NT-003 Terminología de alcantarillado" y "NT-0099 Terminología "NT-00 Terminología de construcc ión" ión".. 3.1 ÁNODO Elemento emisor emisor de corriente eléctrica; es el electrodo de una celda c elda en el cual ocurre el fenómeno de oxidación. 3.2 ÁNODO ÁNODO GALV GALVA ANICO O DE D E SACRIFICI SACRIFICIO O Metal con c on potencial de oxidación más electronegativo que el de la tubería por proteger proteger (metales ( metales ferrosos) y que en presencia de un electrolito, provee provee protección protecc ión a la tubería consumiéndose, cons umiéndose, al emitir corriente eléctrica de protecc ión, se consume. consum e. 3.3 ÁNODO INERTE Electrodo auxiliar auxiliar metálico o no metálico que forma parte del circ uito de protección catódica y que se conecta a la terminal positiva de una fuente fuente externa de corriente eléctrica directa, el cual en presencia de un electrolito se consume dando protección contra la corrosión a la tubería. 3.4 ATERRIZA TERRIZAMIENTO MIENTO Conexión eléctrica, eléctrica, intencional o no, entre un c onductor y tierra (suelos y cuerpos c uerpos de agua). agua). 3.5 BACKFILL

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Es un tipo de relleno relleno que se coloca alrededor alrededor de los ánodos ánodos de los sistemas s istemas de protección protección catódica, el cual c ual mejora la superfi cie de contacto, reduce la resistencia del terreno y permite la difus ión de los gases producidos en las reacciones anódicas. anódicas. 3.6 CAÍDA DE VOLTAJE VOLTAJE Cambio de potencial debido al paso de una corriente eléctrica “I” en un circuito de resistencia “R”. Esta caída debe ser cons

para una interpretación válida en la m edición de potenciales potenciales en los sistemas sis temas de protección protección catódica. c atódica.

iderada

3.7 CAMA ANÓDICA Grupo de ánodos, ánodos, ya sea inertes o galvánicos que forman parte del sis tema de protección protección catódica. c atódica. 3.8 CÁTOD CÁTODO O Electrodo de una una celda c elda en el que ocurren las reacciones electroquímicas electroquímicas de reducción en un sis tema de protección catódica. 3.9 CELDA SOLAR Equipo que que transforma la energía ssolar olar en energía energía eléctrica eléctric a de corriente directa. 3.10 CONTENIDO DE CLORUROS Se refiere a la concentración de ión cloruro en ppm (mg/kg), (m g/kg), en una muestra dada. dada. (Electrolito). 3.11 CONTENIDO DE SULFATOS SULFATOS Se refiere a la concentración de ión sulfato en ppm (kg/mg), en una m uestra dada. dada. (Electrolito). (E lectrolito). 3.12 CORRIENTE DE PROTECCIÓN CATÓDICA CATÓDICA Corriente eléctrica directa necesaria para obtener obtener los valores del potencial de protección de una una estructura estruc tura metálica ca enterra da o sumergida en un electrolito. 3.13 CORRIENTE PARÁSITA Corriente eléctrica directa o alterna que proviene de otra fuente de energía energía distinta al circuito previsto y que llega a la t ubería ubería a través del electrolito o por contacto directo. directo. Cuando en una tubería tubería metálica entra una corriente eléctrica parásita se produce corr osión en aquellas las áreas donde dicha c orriente eléctrica abandon abandonaa la tubería tubería metálica para retornar a su circuito circ uito de origen. 3.14 CORROSIÓN Destrucc ión lenta y progresiva de un metal por el medio que lo rodea, produciendo produciendo el deterioro de sus propiedades propiedades físicas , qu ímicas y mecánicas. Reacción de carácter electroquímico electroquímico que involucra al metal y a un electrolito compuesto c ompuesto por por aguas y otras sustancias, sustanc ias, que com binados binados forman pilas pilas o c eldas de corrosión capaces de generar una corriente eléctrica, debido al flujo de electrones, ocasionando reg iones plenamente identificadas, llamadas anódicas y catódicas. 3.15 DENSIDAD DENSIDAD DE CORRIENTE Corriente eléctrica eléctrica directa direct a por unidad unidad de área, expresada expresada usualmente us ualmente en miliamperios por metro cuadrado o miliamperios por pi e cuadrado. 3.16 DETERMINACIÓN DE SULFUROS La determinación de sulfuros en el terreno es importante, importante, pues es un indicador de la presencia de las bacterias s ulfo -reductoras y con ellas la corrosión c orrosión bacteriana. bacteriana. 3.17 DEFECTO EN EL RECUBRIMIENT RECUBRIM IENTO O Discontinuid Disc ontinuidad ad en en el material m aterial anticorrosivo que expone expone la superficie del metal al medio electrolítico que lo rodea. 3.18 ELECTRODO DE REFERENCIA Es un electrodo reversible, no polarizable, con un potencial que puede ser c onsiderado constante bajo condiciones condiciones de medida similares. 3.19 ELECTROLITO Conductor iónico iónico de corriente eléctrica directa. Se refiere al s ubsuelo o al agua en contacto con una tubería tubería metálica enterr ada o sumergida. 3.20 ESTACION DE PRUEBA Instalación para medir el potencial de la tubería ya s ea natural o de polarización. 3.21 HUMEDA HUMED AD Indica la mayor o menor cantidad de agua presente en el suelo. 3.22 INTERFASES Transición a la que se somete la tubería tubería al cambiar de electrolito, pudiendo pudiendo ser s er ésta tierra -aire, tierra-concreto-aire, tierra-concr eto-aire, aire-agua, aire-agua, tierraagua, etc. 3.23 JUNTA DE AISLAMIENT AISLAMIENT O Accesorio constituido de un material aislante que se intercala en el s istema de tubería tubería para separar eléctricamente a la tube ría a proteger.

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3.24 MANGA DE POLIETILENO La manga de polietileno polietileno es una película de polietileno, polietileno, que s e enfunda enfunda y aplica sobre la tubería tubería de hierro dúctil (AWWA C -105

“American National National S tandard for Polyethylene Polyethylene Encasement for Ductile -Iron Pipe Sys tems”) tems” ) en el momento mom ento de de colocarla, debe quedar 

perfectamente en en contacto con la tubería, tubería, aislando la tubería tubería del relleno relleno de la zanja. z anja. El polietileno polietileno debe cumplir con la nor ma ASTM Polyethylene Plastics Molding and Extr usion Materials”. Materials”. D-1248 “Standard Specific ation for Polyethylene 3.25 MATERIAL DE RELLENO "BA "B ACKFILL"

Mezcla de materiales m ateriales sólidos que se coloca alrededor alrededor de los ánodos de los sistemas sistem as de protección protección catódica, c atódica, el cual mejora la superficie de contacto, reduce la resistencia con el terreno y permite la difusión de los gases producidos producidos en las reacciones reacc iones anódicas. 3.26 MULTIMETRO Instrumento electrónico multifuncional con c on escalas para medir magnitudes eléctricas. 3.27 POLARIZACIÓN Magnitud de la variación de un circuito abierto en un electrodo causado por el paso de una corriente eléctrica. 3.28 POTENCIAL CRÍTICO Voltaje Voltaje de protección protecc ión catódica de valor inferior en relación al valor de cualquiera de los criterios de protección catódica. 3.29 POTE POTENCIAL NCIAL NATURAL Potencial espontáneo (sin impresión de corriente corriente eléctrica directa) que aadquiere dquiere una estructura metálica al estar en contacto con un electrolito. También denominado denominado potencial de corrosión. 3.30 POTENCIAL REDOX Este ensayo indica el grado de aireación aireación del terreno. 3.31 POTENCIAL TUBO/SUELO Diferencia de potencial potencial entre una tubería tubería de acero enterrada y/o sumergida sum ergida protegida catódicamente y un electrodo de referenc ia en contacto con el electrolito. 3.32 PROTECCIÓN CATÓDICA Método electroquímico de protección protecc ión contra la corrosión de uso común en metales enterrados enterrados ó sumergidos. Se basa en la aplica ción exterior de una corriente eléctrica, desde unos ánodos situados en el mis mo electrolito electrolito de la estructura que se va a proteger . De esta forma se puede puede mantener una superficie metálica en un medio corrosivo, reduciendo la corrosión corros ión virtualmente virtualmente a cero, s in que l os elementos metálicos sufran deterioro deterioro durante el periodo de vida útil del sistema s istema de protección. La protección catódica no elimina la corrosión, la remueve de la estructura a ser protegida protegida y la concentra en un punto donde donde se descarga la corriente. 3.33 PROTECCIÓN PROT ECCIÓN CATÓDICA POR ÁNODOS ÁNODOS DE D E SACRIFIC SACRIFICIO IO Método de protección catódica que se bas a en la unión de un metal de m ayor potencial potencial con otro de menor potencial, potencial, con c on el fin de que la diferencia diferencia existente entre los dos potenciales de dichos dic hos metales genere una corriente eléctrica a través del electrolito d el ánodo o elemento que se sacrifica al cátodo c átodo o elemento emento que se protege (tubería). (tubería). El metal m etal que actúa como ánod ánodoo se disuelve en favor d e la protección del metal que actúa c omo cátodo. 3.34 PROTECCIÓN CA C ATÓDICA POR CORRIENTE C ORRIENTE IMPRESA Método de protección catódica que logra logra la diferencia de potencial ne necesaria cesaria para evitar la corrosión c orrosión de de una estructura metál ica, mediante la implementación de una fuente externa de corriente continua. 3.35 PRUEBA DE REQUERIMIENTO DE CORRIENTE Aplicación cación de corriente eléctrica directa a la tubería por proteger catódicam ente con el fin de cuantificar la corriente eléc trica de protección y determinar determinar los alcances alc ances de protección para cada uno de los puntos de drenaje eléctric o. 3.36 PRUEBA DE DRENAJE ELÉCTRICO Sitio en el que se imprime im prime la corriente eléctric eléctricaa directa de protecc ión a una tubería tubería enterrada y/o sumergida. s umergida. 3.37 RECUBRIMIENTO ANTICORROSIVO Material que se aplica y adhiere a la superficie externa de una tubería metálica para protegerla contra los los efectos corrosivo s producidos por el medio ambiente . 3.38 RECTIFICADOR Equipo eléctrico eléctrico que permite la conversión de un voltaje alterno (CA -corriente alterna o pulsante) en un voltaje voltaje continuo (CD-corriente (CD -corriente continua). En el tema de la protección protección catódica aparecen los rectificadores cuando cuando existe la necesidad de contar con un flujo de corriente sin intervalos intervalos o discontinuidades, discontinuidades, que haga más eficiente el proceso. proc eso. 3.39 RESISTIVIDAD DEL SUELO Indica Indica la resistencia res istencia que opone opone el suelo al paso de corriente y es recíproca con la conductividad. La resistividad eléctric a se estima en Ohm-cm Ohm-c m y representa representa el promedio promedio de la resis tencia eléctrica a través de cada centímetro cúbico de terreno que se es ta ensayando. ensayando. Para su medición se emplea el método de los c uatro pines según la norma ASTM G 57 78 “Tes t Method Method for Field Measurement of So il Resistivity Resist ivity Using Using the Wenner FourFour- Electrode Method”. 3.40 SISTEMA DE PROTECCIÓN CA C ATÓDICA

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Conjunto de elementos como: ánodos ánodos galvánicos o inertes, rectificadores de corriente eléctrica, cables y conexiones que tiene n por objeto proteger catódicamente una tubería de acero. 3.41 VALORACION VALORACION DEL Ph. El valor valor pH indica la m ayor o menor acidez de un suelo, presentándose presentándose un valor neutro entre 6.5 y 7.5; s uelos con pH mayor so n básicos y suelos con pH pH menor son ácidos. Si hay presencia de cloro en el suelo el valor numérico del pH es menor, haciéndose haciéndose el suelo mas agresi 4. REQUISITOS 4.1 GENERALIDA GEN ERALIDADES DES Durante la realización de los trabajos de protección de las tuberías de acueducto y alcantarillado alcantarillado deben cumplirse los requis requis itos de las siguientes normas del ACUEDUCTO DE BOGOTÁ: "NS-107 Requisitos Requisitos mínimos de higiene y seguridad industrial, para el manejo de equipos empleados en labores de constr ucción de sistemas sistem as de acueducto y alcantarillado alcantarillado ” "NS-038 Manual de manejo del impacto urbano ”. 4.2 PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN 4.2.1 Parámetros Parámetros para definir la utilización de sistemas de protección prote cción para para tuberías tuberí as metálicas metálicas (CCP, (C CP, Acero, Acero, Hierro Hier ro fundido) El diseño de la protección catódica de las tuberías metálicas debe cum plir con los los requisitos y recomendaciones rec omendaciones de la Nationa l “ Concrete Pressure Pipe”, Pipe”, Association of Corrosion Engineers Engineers-NACE. -NACE. (Standard RP-0169), AWW A MM- 27 “External Corrosion”, M-9 “Concrete Duct ile Iron Pipe And Fitting” y para los r ecubrimientos exteriores de las tuberías M-11 “Steel Pipe Guide Desing and Installation” M -41 Ductile a proteger proteger se debe tener en cuenta c uenta las siguientes normas: (AWWA (AWW A C203), Cold C old aplied aplied tape coating (AWWA C 209), Liquid epoxy coating (AWW (AWW A C 210), Fusion bonded epoxy c oated (AWWA C 213), Tape coating Systems (AWWA (AW WA C214), Extruded polyolefin coating (AWWA C 215), fundas de polietileno polietileno para tubería de hierro dúctil (AWWA (AWW A C 105) y Standard for Cement -Mortar -Mortar Protective Protec tive Lining and Coating for steel Water Pipe-4 in (100 mm) and Larger – Shop Applied (AWWA-205) El diseño debe debe contemplar c ontemplar la vida útil del sistema, sist ema, y debe incluir incluir como mínimo lo siguiente: 1. Estudio del trazado de la c onducción en donde donde se deben instalar las tuberías, tuberías, piezas especiales, válvulas y ac cesorios obj eto del diseño de la protección catódica, así como las características, condiciones climáticas de la zona, juntas de aislamiento e in terferencias. 2. El trazado debe s er georeferenciado c on un sis tema de GPS. GPS.

3. Elaboración del perfil de resistividad del terreno a lo largo del trazado de la conducción. Para la obtención de este perf  il deben efectuarse mediciones dde e la resis tividad del del suelo a tres ( 3) profundidades profundidades distintas dis tintas acordes con la localización que tendrá la tubería y que deben deben referirse a la cota clave, eje de la tubería y cota de fondo, respec tivamente, éstas mediciones deben deben ser s er realizada s cada 250 a 300 m en terreno homogéneo, homogéneo, o cada c ada 100 m en cas o de terrenos terrenos con c on presencia de aguas estancas o vertimientos industriale s. El perfil debe ser com plementado con gráficos de res istividad en función del ccontenid ontenido o de humedad del terreno. Se debe elaborar un registro de cada uno de los puntos de muestreo debidamente identificados y georeferenciados a los planos

de la conducción. c onducción. Para Para cada punto se debe indicar la profundidad profundidad y localización de las mediciones, los resultados del m uestre o, la fecha de toma de la muestra y los datos meteorológ m eteorológicos icos del c lima en el momento del muestreo. 4. Elaboración Elaboración del estudio del suelo y del relleno que se va utilizar en las zanjas, c umpliendo con los requisitos de las nor  mas del ACUEDUCTO DE BOGOTÁ "NS-010 Requisitos para la elaboración y presentación de es tudios geotécnicos ", Numeral 4.7.1 Rellenos". Caracterización de suelos y " NP-040 Rellenos". 5. Análisis de las posibles interferencias con tuberías de acueducto existentes y el efecto que causen los diferentes tipos d e protecciones sobre éstas. En el c aso de tuberías tuberías que ya tengan protección catódica ( gas o acueducto) se deberá garantizar el correcto funcionamiento de todos los sistemas. sistem as. Además Además se debe tener en c uenta la eficacia del revestimiento. revestim iento. 6. Selección Selección del s istema de protección que se va a utilizar en la conducción, de acuerdo con los parámetros, criterios de dis eño presentados en la presente norma, eficiencia, disponibilidad de energía y c osto final. En el proceso de selección del sis tema adecuado adecuado para la protecc ión catódica de la tubería, tubería, se deben tener en cuenta: - La óptima economía de la instalación, mantenimiento y operación del sistema; - Minimizac Minimización ión del suministro suministr o de de corrientes cor rientes excesivas o gradientes gradientes excesivos de potencial, los cuales pudieran pudieran c ausar efectos n ocivos o destructores sobre tuberías, protección de otros elementos recubiertos u otras estructuras metálicas o de concreto con refu erzo de acero que se encuentren en las vecindades vecindades de la tubería a proteger. 7. Cálculo y diseño de las camas c amas anódicas y rectificadores rectific adores que que sean s ean necesarios para la protecc ión de la conducción, incluyend o su localización. 8. Localización y el diseño de las estaciones de prueba para medición de potencial y corriente. El diseño debe incluir las me didas que sean necesarias necesarias para evitar la obtención de informac información ión falseada. Las estaciones deben estar localizadas en los puntos de interconexión de de la c onducción con la red existente y s obre el trazado de la c onducción a distancias de 1.000 m c omo máximo. 9. Elaboración Elaboración de los manuales de operación y mantenimiento del sis tema de Protección Catódica de la conducción. En estos manuales se deben establec er las recomendaciones recom endaciones en forma amplia y detallada detallada sobre los sistem as de seguimiento y control de la Protección Catódica, incluyendo incluyendo la manera para efectuar las mediciones, la evaluación evaluación y la correcc ión del siste ma de

Protección Protecc ión Catódica durante durante la operación del proyecto. 10. En caso de que el Consultor utilice cualquier otro método distinto, este debe ser plenamente justificado, teniendo en cue nta los criterios económicos , de operación y de m antenimiento aprobados aprobados por el ACUEDUCTO DE BOGOT Á.

4.2.2 Requerimientos Requer imientos para para definir la protección de la tubería contra la corrosión corr osión Para decidir sobre el empleo de un sistema de protección contra la corrosión, se deben conocer bien las condiciones del terre no y las condiciones de la tubería tubería que se va a proteger. La agresividad agresividad del suelo s uelo se debe determinar antes de instalar la tubería. tubería. Los trabajos trabajos topográficos, los es tudios geológicos geológicos y la inspección del terreno previos a los diseños, dis eños, son factores de gran ayuda ayuda en el control de la corrosión. La topografía debe ser al detalle de acuerdo con la norma " NS-030 Lineamientos para trabajos topográficos ” del ACUEDUCTO DE BOGOTÁ, se deben identificar los siguientes puntos: •

Relieve: Puntos altos y secos.

•

Puntos bajos bajos y húmedos. Ríos: reas húmedas. Estanques, ciénagas, lagos, depresiones que almacenen agua.

•

Estuarios, marismas, terrenos s alinos. alinos.

• •

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• • • • • • •

• • •

Zonas Zonas contaminada c ontaminadass por diversos efluentes. efluentes. Depósitos de procedencia industrial. Cercanía de tuberías tuberías de gas y/o petróleo que tengan protección c atódica. Cercanía con líneas líneas de fibra óptica, telefonía y/o comunicaciones. Proximidad a efluentes no estancos. Instalaciones industriales con c orriente continua. Cruces con líneas eléctricas. Para los los estudios es tudios geotécnicos geotécnicos se debe determinar los siguientes aspectos: Terrenos de poco riesgo: arenas, gravas, piedra, caliza. caliz a. Terrenos de alto riesgo: margas, arcillas. Terrenos de altísimo riesgo: yesos, piritas, sales para industria, combustible fósil. Para los estudios hidroge hidrogeológico ológico se debe determinar terrenos t errenos impermeables impermeables y zonas acuíferas.

• •

Para la inspección inspecc ión del del terreno se s e debe tener en cuenta: c uenta: Las medidas de resistividad. resis tividad. La toma de muestras m uestras para análisis de laboratorio. 4.2.2.1 Evaluación de la agresividad de un suelo. Cada uno de los parámetros que inciden en la agresividad agresividad del suelo es c alificado asignándole asignándole un puntaje que al ser sumados pe rmiten obtener obtener el Índice Índice del Suelo (I.S.) y calificar c alificar su agresividad agresividad con c on relación a una estructura enterrada. enterrada. Este Es te método suele llam arse de los “10 puntos” puntos” o CIPRA.

• • • • • • • • • •

La evaluación evaluación de la agresividad agresividad de un suelo se efectúa con base en los resultados de los s iguientes iguientes ensayos y observaciones h echas en sitio: Determinación del tipo de suelo. Condición del suelo. Resistividad del suelo. Contenido del agua. Valoración del pH. Potencial Redox. Determinación de calcios y magnesios. Determinación de Sulfuros. Ion Cloruro. Humedad. Los puntos puntos enunciados están c onsignados onsignados en el Cuadro 1 de valoración del índice de agresividad del s uelo. “Cuadro del método CIPRA (California Institute for Public Risk Analysis)”.

Cuadro 1. Valoración Valoración del de l grado de agresividad a estructuras metálicas metálicas atribuible s a las distintas características del suelo (MÉTODO DE CIPRA). Cl a se de sue lo

Condici ón de l sue l o

Ca ra cte rísti ca s

Va lora ción

Tiz a

+2

Arena

+2

Greda

0

Arena Gredos a

0

Arena Arc illos a

0

Arc illa

-2

Tierra Vegetal

-2

Cieno

-2

Fango

-4

Suelo Pantanos o

-4

Agua subte rrá ne a a l nive l de la estructura No Pres ente

0

Pres ente

-1

Variable

-1

Suelo sin a lteración (arado, apisonado) 0

Resistencia Específica del suelo (resistividad)

Contenido de agua Valor de pH Acidez total a pH = 7

Notas sin archi

Suelo mecánicamente alterado

-2

Suelo uniforme alrededor de la estructura No uniforme alrededor de la estructura

0 -3

< 10000 ohm  – cm

0

10000 - 5000 ohm ohm – c m

-1

5000 - 2300 ohm – c m

-2

2300 - 1000 ohm – c m

-3

1000 ohm  – c m

-4

<20%

0

>20%

-1

>6

0

<6

-1

2. 5 m val / Kg

0

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Pote nci a l Re dox a pH = 7 re l a tiva me nte a l rH

Contenido de carbonato de calcio y magnesio o alcalinidad total a pH = 4.8

Ácido Sulfúrico o Sulfuros

2. 5 - 5 m val / Kg

-1

5 m val / Kg

-2

m ili Voltios

rH(pote nci a l re dox )

400

27. 8 Fuertemente aireado+2

200-400

20. 9-27.8 Aireado0

0-200

14. 0-20.9 Débilmente aireado-2

0

14. 0 no aireado-4

Ca rbona tos Ca y Mg

Alca l ini da d a pH = 4.8

5 % = 50000 mg / Kg

1000 m Val / Kg+2

1 - 5 % = 10.000 - 50. 00 000 mg mg / Kg

200 - 100 m Val / Kg+1

1% = 10.000 mg / Kg

200 m Val / Kg0

No pres ente

Contenido de carbón de piedra o coke Ion Cloruro

0

Traz as = 0.5 mg / Kg

-2

Pres ente = 0.5 mg / Kg

-4

No pres ent e

0

Pres ente

-4

< 100 mg / Kg

0

>100 mg / Kg

-1

200 mg / Kg

0

200 - 500 mg / Kg

-1

500 - 1000 mg / Kg

-2

1000 mg / Kg

-3

Contenido de Sulfato

El Índice Índice del Suelo (I.S.) s e estima con base en las calificaciones de los parámetros antes indicados, mediante la siguiente expresión: Donde Ki son los valores asignados al grado de influencia de c ada parámetro, valorado valorado entre -4 y +2. En el el Cuadro 2 se presenta la clasificación clasific ación de de la agresividad del suelo, según la valoración obtenida en los cuadros de CIPRA : Clasific ación según el el índice de agresividad agresividad Cuadro 2. 2. Clasificación I. S. AGRES GRESIV IVID IDA AD DEL DEL SUEL SUELO O CLA CLASE DE SUEL SUELO O 0 Prácticamente No Ag Agresivo. IV 0 a -4 Débilmente Agresivo III -5 a -10 Agresivo II < -10 Fuertemente Agresivo I 4.2.2.2 Clasificación de la corrosividad El grado grado de corrosividad se clasific a según el tipo de ensayo (resist ividad, ividad, pH, Redox), para definir la protecc ión catódica se deben tener en cuenta dichos resultados. Estos se deben comparar con los Cuadros 3, 4 y 5 para definir la necesidad de aplicar prot ección catódica. Cuadro 3. Según resistividad Resis Resisti tivid vidad ad ( . cm cm) Corr Corros osivi ivida dad d del suelo suelo Requi Requiere ere prot protec ecci ción ón <100 Extremadamente Corrosivos SI 100 a 1000 Muy Corrosivos SI 1000 a 2500 Corrosivos SI 2500 a 7500 Moderadamente Corrosivos SI 7500 a 15000 Ligeramente Corrosivo SI > 15000 Pro Progresiv sivamen mente corr corroosiv sivo Dep Depende del resul sultado top topográfico c o y geológico Cuadro 4. Según el pH pH Medio Corrosiv idad Requiere protección <4.0 Ácido muy fuerte Extremadamente agresivo SI 4.0-4.5 Ácido Muy Agresivo SI 5.0-6.0 SI Moderadamente ácido Agresivo 6.0-6.5 Poco ácido Agresivo SI 6.5-7.5 Neutro Moderadamente Agresivo Depende del resultado topográfico y geológico 7.5-8.5 Poco Alcalino Condicionado Depende del resultado topográfico y geológico >8.5 Muy alcalino Condicionado Depende del resultado topográfico y geológico Cuadro 5. Valores de potencial redox en función del posible riesgo de corrosión anaeróbica del suelo Pote Poten ncial ial REDO REDOX X Corr Corros osiv ivid idaad Suel Suelo o Requi Requier eree prot proteección ión < 100mV Extremadamente agresivo SI 100-200mV Muy agresivo SI 200+400 mV Moderadamente agres iv ivo SI >40 >400 mV Ligeramen mente agresiv sivo Dep Depende del resul sultado to topográfico y ge geológico

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4.2.2.3 Requisitos de la estructura a proteger • • • • • • • • • • • •

La estruct estructura ura a proteger proteger debe cumplir cum plir con los siguientes requisitos para que el s istema a diseñar diseñar sea funcional: funcional: Tipo de material. Características dimensionales y geométricas de la estructura es tructura (Diámetro). Tipo de recubrimiento y especificaciones. Si la instalación ya existe, c onsultar y analizar registro de averías averías y/o inspecciones. Condiciones atmosféricas del sitio. Localización de interferencias (corrientes erráticas, otros sis temas de protección). Estaciones de prueba (Lo (Localización calización y detalle de construcc ión de de los rectific adores). Existencia de uniones soldadas. Localización de ramific aciones de la línea. Localización de bridas o uniones uniones aislantes indicando si son para seccionar sec cionar o para para aislarla ais larla eléctricamente. Localización de otras estructuras estruc turas enterradas. enterradas. Localización de líneas líneas de alto voltaje c ercanas y paralelas. paralelas. 4.2.3 Tipos de Protección Debe preverse preverse la adecuada protección protección de la tubería contra c ontra la corrosión, corros ión, teniendo teniendo en cuenta su material, el grado de agresivid ad del suelo según el estudio estudio geotécnico y otras condiciones particulares del diseño de la tubería. (Ver normas del ACUEDUCTO DE BOGOT Á"NS-010 Requisitos para la elaboración elaboración y presentación de estudios es tudios geotécnicos ", "NS-123 "NS-123 Criterios para selecc ión de materiales de tuberías tuberías para redes de acueducto y alcantarillad alcantarilladoo "). Para la protección de las tuberías tuberías metálicas se debe utilizar un único material.

• •

• •

Dicha protección puede puede depender depender del material de la tubería, tubería, hay diferentes tipos tales como: c omo: Protección catódica en caso de tuberí tuberías as metálicas. Recubrimiento exterior exterior de la tubería recomendad recom endadoo por el fabricante fabricante de la misma, m isma, que puede puede ser recubrimiento epóx epóxico, ico, bitumino so, en mortero y/o en zinc. Protección con polietileno o c ualquier ualquier otro material recomendado por el fabricante de la tubería. tubería. Utilización de rellenos especiales que minimic en el el efecto efec to agresivo. El tipo de la protección de de la tubería debe definirse en el diseño para la vida útil de la tubería, tubería, dependiendo dependiendo de material d e ésta. El ACUEDUCTO DE BOGOTÁ puede puede a su juicio exigir cambios del tipo de protección o utilizar simultáneamente varios varios sistemas sist emas de pro tección Para combatir la corrosión se deben utilizar los m étodos de de protección protecc ión que que se indican en los numerales siguientes 4.2.3.1 Protección mediante recubrimiento exterior de la tubería El recubrimiento exterior exterior de la tubería tubería debe ser el recomendado por el proveedor proveedor dependiendo dependiendo de los factores del numeral 4.2. 1.de la presente norma. norma. Para la utilización de este tipo de protección, s e debe tener tener en cuenta c uenta que el recubrimiento pierde pierde sus s us propi edades edades a través del tiempo y no se debe utilizar cuando existe difusión de agua y oxigeno en la zona donde donde esta sumergida s umergida la tubería, a menos que se utilice la combinación de otro m método. étodo.

• •

Los recubrimientos exteriores exteriores para la protección protecc ión de una tubería tubería pueden pueden ser s er de los siguientes tipos: Recubrimientos con pintura: pintura: epóxicos, bitumenes, mortero y zinc. Protección con polietileno o c ualquier ualquier otro material recomendado por el fabricante de la tubería. tubería. Para el control del estado de la tubería debido a la corrosión debe establecerse un programa de de monitoreo m onitoreo de de la misma. m isma. Un recubrimiento epóxico epóxico está compuesto c ompuesto por dos dos elementos, base y endurecedor endurecedor (c atalizador), que que se s e mezclan en determinada pr oporción, generando generando una reacc ión exotérmica y cuyo resultado es un material “plástic o” endurecido e inerte.

Su utilización ización como com o protección protección de tuberías contra la corrosión se basa esencialmente en su alta alta resistencia res istencia química, química, durabili dad, buena adhesión a los metales, baja porosidad (alta resistencia a la humedad) y buena resistenc ia mecánica y térmica. Los recubrimientos epóxicos epóxicos se s e pueden pueden utilizar únicamente únicam ente para las tuberías tuberías de materiales m ateriales ferrosos ferrosos (fundiciones, ac ero), que que no tengan tengan recubrimientos inoxidable inoxidabless u otras protecciones y que no hayan hayan sido tratadas mediante la galvanización. galvanización. Se aplican en la part e exterior exterior según la recomendación recomendación del fabricante dependiendo dependiendo del factor de suelo o del Índice del suelo (I.S.). Se debe debe tener en c uenta que que los valores de protecc ión que se encuentran por por encima de los especificados es pecificados para cada tipo de rec ubrimiento, ocurre el fenómeno fenómeno de ampollamiento del mismo mis mo por el el ataque en medio m edio básico, y formación de hidrógeno que hace fallar prematu ramente al recubrimiento. recubrimiento. Por consiguien c onsiguiente te se s e debe debe tener en cuenta los grados de potencial del Cuadro 6. Cuadro 6 Voltaje de prote cción para para recubrimientos re cubrimientos Recubrimiento Mayoria ayoria de pintu pinturas ras el límite límite se sitúa sobre Pinturas Epóxicas Polietileno 4.2.3.2 Pinturas y protección pr otección catódica combinados combinados

Voltaje -1.1V -1.2V -2.0V

El método de de recubrimiento con pintura pintura no es suficiente s uficiente cuando existen existen agentes oxidantes; por consiguiente, requiere que se c ombine con sistemas sist emas de protecc protección ión catódica que se describen en el numeral 4.2.3.3. Monitoreo Monitore o para control control de la corrosión En las tuberías tuberías con c on revestimientos activos activos y de ac ción química, química, se s e debe debe dejar estaciones de prueba, prueba, para efectuar mediciones m ediciones del potencial tubería-suelo, tubería-suelo, que permiten identificar ataques corrosivos y ayudan a definir la instalación de sis temas de protección protección catódica. Para que que esto se cumpla es necesario tener conductividad eléctrica en la red que se quiere quiere monitorear. Estos sis temas de inst alación se logran empleando empleando grapas grapas de conductividad en las uniones las espigo -campana con empaque de caucho de la tubería tubería instalada, sin que éstas sean un sistema sist ema de protección sino de ayuda. Dichas grapas consisten en cables de cobre o varillas varillas de acero ac ero soldadas so bre los espigos y campanas de de la tubería según AWW AWW A M9 M9 Cap 12, en el c aso que la tubería sea en hierro dúctil AWWA C -105-93. 4.2.3.3 Sistemas de prote cción catódica catódica Este sistema sistem a debe debe reducir reducir la velocidad de corros ión generando generando una corriente eléctrica externa con intensidad suficiente para anular las corrientes de corrosión de las diversas pilas galvánicas galvánicas que se forman en la superficie metálica debidas debidas al electrolito en co ntacto con el metal y al cubrir toda la s uperficie del elemento a proteger. proteger.

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La protección protección catódica c atódica debe constar de un Cátodo (tubería), (tubería), Ánodo, Ánodo, conexión y electrolito. El sistema debe funcionar por la descarga de corriente desde los ánodos ánodos hacia la tierra, teniendo en cuenta que los ánodos ánodos so n los que usualmente se corroen, así se polariza el cátodo, llevándolo más allá del potencial de corrosión mediante el empleo de uuna na co rriente externa. No se debe debe emplear en áreas de m etal que no están en contacto con el electrolito (s uelo). Las recomendaciones para la protecc protección ión catódica de tuberías en condiciones de corrosión corros ión se presentan en el Cuadro 7. Cuadro 7 Recomendaciones para la protección catódica de las tube rías CONDI CI ÓN

CRI TERIO

RECOMENDA CIÓ N

Electrólisis por corrientes aisladas

Descarga prolongada de corriente directa

Aplicar protección catódica.

Conexiones con tuberías de acero o de hierro dúctil Ins ta tal ac ac io iones s ub ubac uá uát ic ic as as

No hay mortero de recubrimiento

Aislar eléctricamente las tuberías conectadas.

Inm er ers ió ión c on ont in inua en agua fres ca ca o

Soldar las uniones y llenar los espacios entre uniones con mortero

antes de s umergir la tubería.

agua marina

4.2.3.3.1 Criterios de diseño de la protección catódica La tubería tubería debe estar libre de ralladuras, ralladuras, golpes, cambios de espesor en en el encintado y grietas, ya que en estos sitios se c o ncentra exponencialmente exponencialmente el proceso proces o de corrosión actuando cada uno uno de ellos c omo ánodos. ánodos. Se debe tener en cuenta el método cipra desc rito anteriormente para obtener las propiedade propiedadess del suelo (electrolito) y un factor fac tor de seguridad seguridad cuando las condiciones del suelo sean las más críticas. Se debe debe tener en c uenta que que los valores de protecc ión que se encuentran por por encima de los especificados es pecificados para cada tipo de mat erial aislante o recubrimiento (sobreprotección) ocurre el fenómeno fenómeno de ampollamiento del mismo mis mo por el ataque en medio básico, y for f or mación de hidrógeno hidrógeno que hace fallar prematuramente al recubrimiento. Por consiguiente se debe tener en cuenta los grados de potencial d el Cuadro 8. Cuadro 8. Valores de protección. Celdas de medición Grado de potencial Ag-A g-AgCi gCi (pla (plata ta - cloru cloruro ro de pla plata ta)) -0.8 -0.800 V Cu-CuSO4 Cu-CuSO4 (cobre (cobre sulfato sulfato de de cobre) cobre) -0.85 -0.85 V H/H2 (Cal Calomel melo o Hidrogeno) -0. -0.77 V Zn puro (zinc) +0.25V Se recomienda utilizar para los análisis análisis de eficiencia o pruebas de la protección catódica las celdas de Cobre -Sulfato de Cobre Se debe debe tener en c uenta los criterios de diseño de un sistem a de protección protección catódica desc ritos a continuación: a. Criterios de la densidad de corriente: Se debe estabilizar los valores de corriente por unidad de área área adecuada para prote ger el medio corrosivo, por consiguiente la corriente requerida requerida de la superficie desnuda debe ser entre 1 y 25 m A por 0.1 m2. b. Criterio de la Tensión Estructura –Electrolito: Las medidas se deben realizar por medio de un voltímetro y el electrodo de referencia y verificar la protección de la estructura, este grado de potencial debe ser de -850 mV, o potenciales mas negativos con respecto a la celda de medición (cobre-sulfato de cobre). 4.2.3.3.2 Tipos de protección prote cción catódica catódica •

Los sistemas de protecc protección ión catódica pueden ser por ánodos ánodos de s acrificio o por corrientes impresas c omo se indica indica a continuaci ón: Protección catódica por ánodos de sacrifico: Este sistema debe utilizarse cuando existan resistividades relativamente bajas, problemas de interferencia con otras estruc turas, lugares de difícil acceso acc eso a corriente (energía (energía eléctric a) y estructuras aéreas. Los ánodos ánodos de sacrificio sac rificio deben tener capacidad de disolución negativa para polarizar la estructura, estruct ura, comprendida entre entre -0.95 V y -1.7 V, corriente suficientemente sufic ientemente elevada elevada por unidad de peso del material m aterial consumido, consum ido, buen buen comportamiento de polarización anódica a través tr avés del tiempo. Los ánodos de s acrificio pueden ser de Magnesio, Magnesio, Zinc Zinc o Aluminio. Aluminio. debe utilizar en tuberías m etálicas enterradas en suelo de r esistividad hasta 3000 ohmio -cm (ASTM B-843). Magnesio : Se debe agua o en suelo con resistividad eléctrica de hasta 1000 ohm -cm. Zinc: Para tubería metálica inmers as en agua Aluminio: Para tuberías inmersas en agua. Para este sistema sistem a se requiere requiere una conexión del ánodo al c able principal, tornillo Bundy (conexión ( conexión cable principal ánodo), Ala mbre de Cu # 12 AWG y una soldadura Cadweld. En la Imagen 1 se muestra el esquema de las componenentes del sistema.

Imagen Imagen 1. Sistema de protección catódica por ánodos de sacrificio. La vida útil del ánodo depende del material y del peso y se determina mediante la siguiente ecuación: Donde:

V = Vida útil del ánodo (años).

C = Capacidad de corriente en A-año/kg. P = Peso de ánodo ánodo en kilogramos. R = Rendimiento en %.

I = Entrega de c orriente del ánodo ánodo en (A). En el Cuadro 9 s e encuentran encuentran las propiedades de los ánodos ánodos Cuadro 9. Propiedades Propiedade s de los ánodos ánodos Metal del Ánod Ánodo o Capac Capacida idad d corriente corriente teórica teórica Rendimiento % (A-año/kg) Zinc

0.094

95

Alum inio

0.340

90

Magnes io

0.251

50

El área que debe ser protegida se calc ula mediante la siguiente ecuación:

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Donde:

•

Porcentaje de área desnuda (15 a 20% del área total recubierta rec ubierta según recomendación de las normas NACE). D = Diámetro exterior de la tubería en m . L = Longitud de la tubería en m. El relleno (backfill) del ánodo debe estar compuesto por 75% de yeso, 20% de bentonita y 5% de sulfato de sodio. Sistemas de Protección catódica por Corrientes Corrie ntes Impresas Este sistema sistem a debe debe utilizarse cuando existan existan resistividade resist ividadess altas, áreas grandes a proteger y fuentes de energía energía cercana. cerc ana. En l a imagen 2 se muestran las componenetes del del s istema de protección: Imagen Imagen 2. Sistema S istema de protección ca catódica tódica por corrientes corriente s impresas impresas 4.2.3.3.3 Requisitos mínimos mínimos para equipos de medición de dell sistema de protección catódica El sistema completo de de Protecc ión Catódica comprende unidade unidadess rectificadoras, ánodos ánodos y electrodos de referencia referencia y gabinetes d e medida y control. Unidades Rectificadoras Las unidades unidades rectificadoras deben cumplir los requerimientos requerimientos de la norma NEMA NEMA MR - 20, “Unidades Rectificadoras para Protección Catódica”, rectificadores trifásicos de 6 pulsos.

La unidad rectificadora para para conexión a la fuente fuente de alimentación de Corriente Alterna Alterna debe tener un transformador transformador trifásico, tipo seco, aislamiento clase H, H, autorefrigerado, c on devanado devanado primario y s ecundario independiente independiente para aislar galvánicamente galvánicamente la alimenta ción del rectificador de la red de aalimentación limentación y cambiar el voltaje primario al nivel requerido para obtener el el voltaje D.C , deseado para una tensión primaria de 208 + 10% 60V + 3% Hz, con tapas para graduación fina y amplia en el devanado secundario. La regulación regulación de voltaje del transformador de la unidad rectificadora debe ser del 3% entre plena carga y ¼ de la carga norma l, cuando es medido de de acuerdo con los procedimientos descritos desc ritos en la norma NEMA NEMA MR-20. MR -20. Los elementos elementos rectificadores de la unidad deben ser diodos diodos de silicio, los cuales deben deben tener el rango (RATED) adecuado para proveer margen suficiente para las ondas de sobretensión y sobrecorriente. La unidad unidad rectificadora debe estar equipada con un interruptor (Circ uit Breaker) termo -magnético tripular, tripular, el cual debe sostener el 100% y permitir una regulación regulación 101% y 125% de la carga; El interruptor debe ser del tipo industrial y de reposición manual. m anual. La unidad rectificadora debe tener pararrayos pararrayos en el lado de A.C. y en el lado de D.C, y debe ser capaz de suministrar la pote ncia de salida continuamente, a plena carga y a una temperatura ambiente de 50ºC. 50ºC. La salida a plena carga D.C. debe obtenerse con un valor de voltaje de entrada 5% por debajo del valor nominal; un valor cont inuo de voltaje de entrada 10% por encima del valor nominal no deberá dañar el transformador de alimentación. Los aparatos aparatos de medida de la unidad dad rectificadora, voltímetro y amperímetro, deben tener una precisión de 1% del total de la escala. La unidad rectificadora debe tener un cerramiento tipo NEMA NEMA 4x en acero inoxidable. inoxidable. El gabinete gabinete debe ser s er del del tipo para montaj e en poste o pared. Para la instalación de las conexiones a la tubería enterrada se deben deben tener en cuenta las recomendaciones de la norma norma " NS-025 Instalación de tuberías tuberías en zanja abierta para redes de acueducto ” del ACUEDUCTO DE BOGOT Á. Toda la tornillería y ac cesorios de la unidad unidad rectificadora rectific adora que que se utilicen para las conexiones eléctricas deben ser estañada s, plateada, plateada, o utilizar herrajes herrajes de instalación o grapas para una mejor conductividad eléctrica y para resis tir la corrosión atmos férica. Ánodos y Electrodos de referencia Los ánodos ánodos y electrodos permanentes de referencia referencia deben ser aptos para usarlos enterrados, enterrados, y tener un diseño que asegure como mínimo 20 años de vida útil. Los materiales, dimensiones y cantidad de ánodos y electrodos serán los establecidos en el diseño aprob ado por el ACUEDUCTO DE BOGOTÁ. BOGOTÁ. Se deben deben entregar los los certificados c ertificados de pruebas pruebas de calidad c alidad de de todos los equipos equipos y materiales antes de proceder a su instalación . Gabinetes Gabinete s de Medida y Control

• • • • • • • • • •

Los gabinetes de medida y control contr ol deben tener un cerramiento cerr amiento tipo NEMA 4x en acero inoxidable. El gabinete debe ser s er del tipo para montaje en poste o pared Se deben deben proveer gabinetes de medida y de control del potencial, de la intensidad intensidad o de la resistencia de la corriente, en sitios adecuados y suficientes, s uficientes, con el propósito propósito de facilitar la medición y el control de los efectos relacionados con la Pro tección Catódica. Los Gabinetes Gabinetes deben colocarse por lo menos, pero no limitarse en: Encamisado de tuberías. Uniones Uniones aisladas. Cruce de ríos ríos o canales. Cruce de puentes. Estaciones de válvulas. Cruce o aproximación de otras estructuras metálicas energizadas o no, que pudieran tener influencia s obre el sistema. Instalación de ánodos de sacrificio o corrientes impresas. Interferencia Interferencia con c on redes de comunicación o transmisión de datos (fibra óptica). Interferencia Interferencia con c on redes subterráneas de de media m edia o alta tensión. Otros sistemas de protección catódica. Piezas para aislamiento eléctrico Estas piezas pueden ser de tres tipos: - Bridas. Bridas. - Unione Unioness Dresser. Dress er. - Accesorios monolíticos monolíticos de aislamiento eléctrico. eléctrico. Las cajas que contengan elementos elementos de aislamiento eléctrico eléctr ico deben deben ser s er herméticas y deben ser inspeccionadas cada 6 meses de ac uerdo con las recomendaciones NACE NACE estándar est ándar RP-0169 o c on lo que estipule el ACUEDUCTO DE BOGOT Á. Instalación

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El arreglo arreglo de los ánodos y electrodos dependen dependen de la disponibilidad del área que se tenga en el sitio elegido para su instala ción, se debe ceñir a lo estipulado en los planos aprobados por el ACUEDUCTO DE BOGOT Á. Antes Antes de conectar c onectar el sistema sist ema se debe debe medir el potencial de la tubería tubería en los puntos indicados con estaciones de prueba. Las unidades dades rectificadoras debe debenn ser s er instaladas con provisiones tales que se eviten eviten las posibilidades de deterioro por la ac ción del tiempo, por accidentes causados por por vehículos, vehículos, o por equipos equipos distintos de la tubería o por actos de vandalismo. vandalismo. Todos los equipos, equipos, acc esorios y demás elementos se deben deben instalar ins talar en la forma indicada en los planos aprobados aprobados por el ACUEDUCTO DE Antes de proceder a la instalación del s istema de Protección Protecc ión Catódica, se someterán a c onsideraciones del del ACUEDUCTO DE BOGOTÁ. BOGOTÁ. Antes BOGOTÁ, BOGOTÁ, para su aprobación, aprobación, los métodos, procedimientos y equipos c on su marca, tipo, modelo y serie que s e utilizarán zarán para el mont aje del sistema. Después de la instalación del sistema s istema y durante durante por lo menos 30 días, días, se debe debe revisar la evolución de los potenciales potenciales para c o ntrolar así el el efecto de la polarización. Todos los potenciales tomados deben registrarse registrarse y quedar incluidos en el informe final de instalac ión del sistema sistem a de Protección Catódica. En el informe de instalación se debe relacionar la marca, tipo, modelo y serie de los equipos equipos de medi ción. 4.2.3.3.4 Requisitos para presentación de los diseños de protección catódica de tuberías de acero al ACUEDUCTO DE BOGOTÁ El Consultor debe entregar entregar como com o mínimo mínimo los siguien s iguientes tes documentos que respalda res paldann el diseño del sistema sistem a de protección protección catódica d e tuberías en acero: Las memorias de cálculo con el s iguiente contenido: 1. Resultados del estudio del trazado de la conducc ión. 2. Análisis Análisis de costos y financiero. 3. Perfil de resistividad del terreno a lo largo del trazado de la c onducción. 4. Resultados del análisis análisis químico químico del suelo o del relleno que se va utilizar en las zanjas. 5. Selección del sistema sis tema de protección catódica. 6. Cálculo y diseño de las camas anódicas y rectificadores. 7. Localización Localización y diseño de los gabinetes de prueba y de rectificadores en caso de requerirse para medición de potencial potencial y co rriente, debidamente debidamente georeferenciados. georeferenciados. 8. Lista de equipos requeridos para el s istema de protección catódica c atódica de tubería tubería diseñado. 9. Manual Manuales es de operación y mantenimiento del sistem a de Protecc Protección ión Catódica de la conducción. Planos en medio físico y magnético debidamente georeferenciados, georeferenciados, según s egún los formatos establecidos por el ACUEDUCTO DE BOGOT Á, con el siguiente contenido: a. Plano Plano general de la conducción en donde donde se debe mostrar m ostrar la localización de la lass camas c amas anódicas, anódicas, unidades unidades rectificadoras, ga binetes de medida y control, c ontrol, sectores del terren terrenoo especialmente agresivos, y todos los accidentes como cruces, interferencias, pasos baj o avenidas, líneas líneas de alta tensión, s istemas de corriente continua, continua, para transporte o de cualquier otra índole, índole, cajas c ajas de semáforos, teléf onos, de energía energía y cualquier otro accidente o sistema de energía energía existente que pueda afectar la eficiencia del sistema de Protección Catódica. b. Planos Planos de detalle para la fabricación de gabinetes de prueba para medición de potencial y corriente. corr iente. El Consultor debe asu mir la BOGO TÁ. responsabilidad total del diseño del sistem a de protección protección catódica c atódica realizado para el ACUEDUCTO DE BOGOTÁ 4.3 PROTECCIÓN PROTECC IÓN DE TUBERÍAS T UBERÍAS DE LA ACCIÓN ACCIÓN DE CARGAS CARGAS VIV VIVA AS 4.3.1 Generalidades Cuando la distancia entre la ras ante final de la vía y la clave externa de la tubería tubería es menor de la distancia mínima requeri requeri da, definida en el el c apitulo de “Profundidades “Profundidades de instalación de tubería” de la norma del ACUEDUCTO DE BOGOT Á "NS-035 Requerimientos para dependiendo o de las cargas act uantes y del tipo de suelo encontrado cimentación de tuberías tuberías en redes de acueducto y alcantarillado ”, y dependiend en el el sitio, s itio, se debe construir o realizar alguna de las siguientes alternativas de protecc ión y/o prevención: prevención: 1. Cambiar la clase o tipo tipo de tuberia tuberia por una una de mayor mayor resistencia 2. Hacer un cambio conbinado de la cimentacion y de la tuberia tuberia para que este conjunto tenga mayor resis resistencia tencia 3. Proteg Proteger er la tuberi tuberiaa con un carcamo segun los requisitos establecidos en el numeral 4.3.2 Carcamo Carcamoss de la presente norma 4. Cambiar el el tipo de tuberia tuberia por tuberias tuberias extrareforzadas segun los requisitos requisitos del numeral 4.3.3 Tuberias Tuberias extrareforzadas de la presente norma 5. Si el carcamo es como el del Esquema 2 se puede cambiar la tuberia por un Box Culvert que funcione hidraulicamente igual que la tuberia que remplaza, cumpliendo los requisitos de la norma NP-102 "Box Culvert prefabricado en concreto reforzado" 4.3.2 Cárcamos En el el Cuadro 10 se encuentran los tipos de cárcamo recomendados para para la protección de las tuberías tuberías contra la acción de las ca rgas vivas que actúen sobre ellas. Cuadro 10. T ipos de Cárcamos Tipo de Material Usos Observaciones Cárcamo 1. Cárcamos Concreto Aplicado para redes de Cárcamo compuesto com puesto por por dos muros laterales y una tapa superior. Los tipo C para reforzado acueducto o alcantarillado alcantarillado muros constan de vástago con zarpa para dar estabilidad estabilidad al volcamiento y deslizamiento. Debe ser utilizado para diámetros de tubería desde 8” tuberías de existentes, que requieran requieran diferente protección o rehabilitación de hasta 36” su dimensionamiento y especificación del material se muestran diámetro. cárcamo en la Figura. 1. 2. Cárcamo Concreto Aplicado para redes de Cárcamo tipo Box culvert conformado por por un cajón con tapa, se s e utiliza za para diámetros diámetros de tubería desde 8” hasta 36”, su dim ensionamiento y típico tipo box reforzado acueducto o alcantarillado. alcantarillado. culvert para especificación especificac ión del del material se muestran en la Figura. 2. diferentes diámetros. Cárcam o con placa superior; se utiliza para diámetros de tubería desde 8” 3. Cárcamo Concreto Aplicado para profundidades Cárcamo hasta 36”, su dimensionamiento y especificación del material se muestran tipo placa de reforzado no menores de 0.5m. protección en la Figura. 3.. para diferentes diámetros de tubería. 4. Cárcamos Concreto Aplicado para redes de Está conformado por una estructura monolítica con es pesores de pared que van desde 10 cm hasta 30 cm. Los requerimientos de resistencia del prefabricados. reforzado acueducto con altos niveles concreto a la compresión c ompresión deben deben estar es tar acordes con c on la norma ASTMC -789 prefabrica freáticos, sitios donde el “Specification for Precast Reinforced Concrete Box”, ASTM C850 do fraguado sea lento por D rains and Sewers ” y ASTM 1433 “Standard “Standard condiciones climáticas, climáticas , donde donde “Sections for Culverts, Storm Drains sea difícil la construcción de Specification Specification for Precast Reinforced Concrete Box Sections for Culverts, Culverts, los cárcamos In – situ o para Storm Drains, and Sewers”. Debe cumplir con la norma del ACUEDUCTO renovación. DE BOGOTÁ "NP-102 Box culvert prefabricado en concreto reforzado”

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Nota: Se deberá deberá verificar la máxima presión interna interna a la que se somete la tubería ya que ésta puede puede ser s er restringida por la tu bería misma mism a de acuerdo con cada proveedor. 4.3.2.1 Tapa de l cárcamo cárcamo La placa del cárcamo cárcam o debe debe ser de concreto reforzado reforzado según Figuras 1 y 2. con concreto de resis tencia a la compresión como mín mín imo f´c = 21 Mpa Mpa (210 kg/cm2), debe cumplir con c on los requisitos requisitos de la norma del ACUEDUCTO DE BOGOT Á "NP-005 Materiales de Construcción: Concreto". Concreto ". El acero acero de refuerzo debe debe cumplir con los requisitos de la Normas Colombianas de Diseño Sismo - Resistente Resist ente NSR-98, NSR-98, Título C CONCRETO ESTRUCTURA ESTR UCTURAL. L. 4.3.3 Tuberias extrareforzadas Se pueden pueden usar tuberias extrareforzadas extrareforzadas como c omo alternativa alternativa de proteccion de tuberias contra la acc ión de las cargas vivas que a ctúen sobre ellas, ellas, estas es tas tuberias deben cumplir los requisitos establecidos en la norma "NP-027 Tuberias para alcantarillado" 4.3.4 Requisitos para la presentación al Acueducto Acueducto de B ogotá de los diseños de protección prote cción de tuberías. El Consultor debe entregar como mínimo los s iguientes iguientes documentos doc umentos que respaldan el diseño de protección de tubería: Las memorias con el s iguiente contenido: 1. Análisis Análisis de resultados de los estudio geotécnicos, realizados según la norma del ACUEDUCTO DE BOGOT Á "NS-010 Requisitos para la elabo elaboración ración y presentación de es tudios geotécnicos geotécnicos ". 2. Análisis Análisis químico y sustentación s ustentación de las características de aguas subterráneas en el traz ado de la tubería. tubería. 3. Evaluación Evaluación de c argas vivas. 4. Los cálculos. 5. Análisis Análisis de costos y financiero. 6. Definición de los tramos del trazado de tubería tubería donde se requiere requiere la protecc ión y el tipo de protección. Nota: Los numerales 1 y 2 deben contener las formulaciones y definiciones de cada uno de los parámetros utilizados, con conclusiones conclus iones del grado de agresividad del suelo y /o aguas s ubterráneas. ubterráneas. Planos en medios físico y magnético, según los formatos establecidos por el ACUEDUCTO DE BOGOT Á con el siguiente c ontenido: ontenido: 1. Localización Localización general del proyecto con indicación de los tramos donde se requiere la protecc protección ión de tubería tubería,, diámetros de tu bería y el tipo de protección propuesto. 2. Si el esquema del cárcamo cárcam o mencionado mencionado en esta norma se aplica totalmente, s e debe debe hacer referencia a la presente norma. ANEXO. FIGURAS

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