Las estaciones de servicio de los aeropuertos dependen de tuberías, tanques de almacenamiento y equipos eléctricos para suministrar combustible de aviación. Para proteger estos activos, se utilizan sistemas de protección catódica (CP) para evitar la corrosión en las partes enterradas de las tuberías y los fondos de los tanques. Además, para maximizar la eficacia del sistema CP, estas estaciones están aisladas mediante revestimientos de alta resistencia y juntas de aislamiento eléctrico en las bridas de las tuberías y las conexiones con los equipos eléctricos.
Estos eventos de fallo y rayos pueden aplicar altas tensiones al accesorio de aislamiento, lo que puede provocar el fallo del material de aislamiento. Cuando esto ocurre, la cara de acero de la brida puede dañarse debido a la formación de arcos y al calentamiento por el flujo excesivo de corriente. Este arco y el fallo del material de aislamiento pueden provocar la ignición del producto si se produce una fuga de producto asociada al evento de sobretensión. La protección contra condiciones de sobretensión es necesaria en las estaciones de servicio para garantizar la continuidad de las operaciones y minimizar el riesgo para el personal.
Fallo de la unión dieléctrica por fallo de sobretensión.
Protectores de sobretensión de estado sólido Dairyland
Conectar un dispositivo de protección de sobretensión (OVP) de estado sólido de Dairyland a través de una junta de aislamiento protegerá contra fallas de CA y rayos, proporcionando una ruta de corriente alrededor de la junta y limitando la tensión a niveles seguros para proteger el sistema de aislamiento y el personal que trabaja en el área. Durante un fallo, estos dispositivos cambian instantáneamente a su modo de protección y, a continuación, vuelven a cambiar automáticamente a un modo abierto u OFF, proporcionando aislamiento de nuevo.
Códigos y normativas sobre juntas de aislamiento
A la hora de abordar los problemas de seguridad por sobretensión, los productos aplicados deben cumplir determinadas normas de seguridad y conformidad para el lugar en el que se van a instalar.
Estados Unidos, incluido el uso militar
La mayoría de las aplicaciones de tuberías de combustible en aeropuertos que implican juntas de aislamiento se clasifican como ubicaciones peligrosas. Estas clasificaciones son:
- Clase 1 División 2: Normalmente no hay gases o vapores explosivos.
- Clase 1 División 1: Normalmente puede haber gases o vapores explosivos
Los dispositivos de protección deben ser seleccionados para cumplir o exceder la clasificación de ubicación peligrosa del sitio de abastecimiento de combustible del aeropuerto. Dairyland ofrece productos certificados para las clasificaciones de División 1 o División 2.
Las instalaciones aeroportuarias militares de EE.UU. se construyen según los requisitos de la norma 33 52 43.13 del UFGS del Departamento de Defensa para tuberías de combustible de aviación, y la sección 2.1.5.4 para kits de juntas de aislamiento y dispositivos de protección contra sobretensiones. OVP y OVP2 de Dairyland fueron diseñados para cumplir con estos requisitos y se han utilizado ampliamente en todo el mundo en las bases militares de EE.UU., u otros lugares donde se aplican las especificaciones del Departamento de Defensa.
Internacional
Muchos países reconocen y utilizan productos certificados según el sistema Clase/División, y los lugares con presencia militar estadounidense suelen aplicar la especificación del Departamento de Defensa antes mencionada.
Otras normas y sistemas internacionales que se aplican a la protección de las juntas de aislamiento son los siguientes:
- ATEX- para aplicaciones europeas (UE)
- IECEx: para uso extensivo en todo el mundo
- EAC- for EurAsian Conformity, países de la Unión Económica Euroasiática.
Recomendaciones de productos
Para la protección de las juntas de aislamiento de la aviación, se recomiendan los siguientes modelos:
- Para la División 1 (Zona 1):
- Modelo OVP-2/2-3.7-100 o
- Modelo OVP-2/2-3.7-100-M8 o
- Modelo OVP-2/2-3.7-100-M10
- Para la División 2 (Zona 2):
- Modelo OVP2-2/2-3.7-100
- Nota:
- El modelo OVP engloba todas las clasificaciones OVP2, por lo que el usuario podría estandarizar el OVP para abordar todas las instalaciones.
¿Por qué no utilizar un pararrayos?
Los pararrayos y los descargadores de chispas se utilizan a menudo como dispositivos de protección contra rayos en las juntas de aislamiento. Sin embargo, estos dispositivos no son una solución eficaz, fiable y segura en comparación con los dispositivos de protección contra sobretensiones de estado sólido y no se recomiendan para la protección de sistemas de alimentación de combustible. Algunas de sus deficiencias son la falta de construcción a prueba de fallos, los valores nominales limitados de corriente de fallo de CA, los bajos umbrales de tensión y su limitada vida útil.
Para más detalles, consulte el artículo técnico Dairyland OVP Devices vs. Competieting Technologies.
Para obtener más información sobre el uso de protectores de sobretensión en aplicaciones de estaciones de servicio de aeropuertos, descargue la guía de aplicación Aislamiento/unión de sistemas de abastecimiento de combustible en aeropuertos.
En este vídeo, presentado en formato top 10, echaremos un vistazo a los 10 principales malentendidos sobre la protección contra sobretensiones que encontramos en la industria de la corrosión.
Los productos de Dairyland se utilizan comúnmente en sistemas protegidos catódicamente para proporcionar protección contra sobretensiones debidas a rayos. Los desacopladores y protectores de sobretensión de Dairyland son excelentes opciones para esta aplicación, y cuentan con certificaciones de terceros para altos niveles de corriente de rayo, lo que garantiza sus capacidades. Sin embargo, un factor que a menudo se pasa por alto durante la instalación de productos de protección contra sobretensiones es el impacto de la longitud de los conductores utilizados para conectar el dispositivo a la estructura protegida. Prestar especial atención al método de instalación puede tener un impacto directo en el resultado final de proporcionar una protección contra rayos adecuada.
Evaluación de la inductancia del conductor
Debido a la inductancia inherente de un conductor, cuando un rayo fluye a través de él, puede desarrollarse una gran tensión entre los puntos de conexión: Cuanto más largo sea el conductor, mayor será la inductancia y mayor la tensión desarrollada a través del conductor. Si esta tensión supera la resistencia del aislamiento o del revestimiento, se producirá un arco eléctrico. Como resultado, cuando se utiliza cualquier producto para proporcionar protección contra sobretensiones de rayos (por ejemplo, a través de una junta de aislamiento) es extremadamente importante reconocer el efecto perjudicial de los conductores largos utilizados para conectar el dispositivo de protección. Para obtener el máximo rendimiento, es fundamental que los conductores sean lo más cortos posible. Considere la siguiente fórmula:
V (total) = V (dispositivo) + V (conductores)
La longitud del conductor es la longitud total de los dos conductores necesarios. La tensión total desarrollada entre los dos puntos de conexión de cualquier dispositivo debido a una sobretensión de rayo es la suma de: (1) la tensión de apriete del dispositivo seleccionado y (2) la tensión desarrollada por los propios conductores.
Por supuesto, para lograr una protección satisfactoria, la tensión total a través de la junta de aislamiento debe ser inferior a su valor de resistencia de aislamiento. El procedimiento normal sería seleccionar un dispositivo de protección con la tensión de apriete más baja admisible para la aplicación. Los dispositivos de estado sólido de Dairyland tienen una tensión umbral de varios voltios, mientras que los descargadores de chispas se disparan a cientos o miles de voltios. Sin embargo, cualquier dispositivo también tiene una tensión total que aparece a través de sus terminales durante el flujo de la corriente del rayo, debido al mismo efecto inductivo descrito en este artículo - un valor que está por encima de su tensión umbral.
Ejemplo
A modo de ejemplo, supongamos que el dispositivo seleccionado tiene una tensión de apriete de 500 voltios para el valor máximo de corriente de rayo previsto. Tomando como referencia la fórmula anterior, el resultado es:
V (Dispositivo) = 100 voltios
A continuación, se considerará el efecto de la longitud del conductor. Cualquier conductor, sometido a una corriente con una tasa de variación muy elevada, desarrollará una caída de tensión inductiva a lo largo de su longitud. Esta caída de tensión es una función de la inductancia del conductor (L), y la tasa de aumento de la corriente de sobretensión del rayo (di/dt) como se muestra en la siguiente fórmula donde L está en microhenrios (µH), y (di/dt) está en amperios por microsegundo (A/µseg):
V (Conductor) = (L) - (di/dt)
Basado en mediciones de los tamaños de conductores normalmente usados para conectar los productos de Dairyland, una estimación razonable para la inductancia del conductor es 0.2 µH por pie de longitud del conductor. (Otras fuentes han sugerido un valor tan alto como 0,4 µH/pie.) Mediciones de campo más recientes de corrientes de sobretensión de rayos (descargas directas) indican que la tasa de aumento (es decir, di/dt) en la mitad de las mediciones fue de 13.000 amperios por microsegundo, con el valor máximo medido en 60.000 amperios por microsegundo.
A continuación, se mostrarán algunos cálculos de ejemplo utilizando los datos anteriores y las siguientes suposiciones: L = 0,2 µH/pie, di/dt = 13.000 A/µseg
V (conductors) = 0.2 x 13,000
Result: 2600 volts per ft. of total conductor length
La tensión total que aparecería entre los dos puntos de conexión de un dispositivo de protección contra sobretensiones dados los parámetros realistas anteriores es:
V = V (Device) + V (Conductors)
= 100 + 2600 = 2700 volts if total conductor length = 1 ft.
= 100 + 5200 = 5300 volts if total conductor length = 2 ft.
= 100 + 7800 = 7900 volts if total conductor length = 3 ft.
Note that conductors for each terminal of the device must be one-half of the length shown, assuming equal conductor lengths.
Basándose en estos datos, es fácil reconocer que el factor predominante que determina la tensión máxima que aparecerá a través de la junta de aislamiento (y a menudo, de otros componentes protegidos) viene determinado por la longitud del conductor, no por la tensión umbral del producto de protección.
Conductores cortos
Una directriz sugerida para la longitud del conductor, debido a estos factores, es un total de 12″ (300mm) incluyendo ambos conductores. Esto puede no ser posible en algunos casos, pero la longitud debe mantenerse lo más corta posible.
Los datos de prueba reales que se muestran a continuación se midieron a través de un dispositivo Dairyland durante un evento simulado de corriente de rayo de 50.000A. Tenga en cuenta que incluso para longitudes de conductor cortas, la tensión a través de los puntos de conexión es significativa.
La mayoría de las instalaciones de campo típicas utilizan una longitud de conductor mucho mayor de 12″ y pueden utilizar un dispositivo de protección como un descargador de chispas, que tiene una tensión de conducción mucho mayor. Este efecto combinado aumenta la tensión a través de la junta de aislamiento (u otra estructura) hasta un nivel que puede provocar la formación de arcos y la rotura del aislamiento.
Elija los accesorios de montaje adecuados
Para ayudar a minimizar la sobretensión debida a los rayos, Dairyland proporciona numerosos accesorios de montaje diseñados para minimizar los efectos de la inductancia del conductor, que se pueden encontrar en la sección de accesorios de nuestra página web.
Cuando se utilicen conductores de cobre aislados convencionales, mantenga los conductores lo más cortos posible, preferiblemente a menos de 12" en total, y lo más juntos posible para minimizar la inductancia del conductor.
Si tiene preguntas sobre este u otros productos que Dairyland fabrica, no dude en ponerse en contacto con nuestro equipo de soporte técnico.
Proporcionar protección contra sobretensiones a grandes estructuras como tuberías, parques de tanques y sistemas de abastecimiento de combustible en aeropuertos es un reto polifacético. Requiere una solución que no solo mejore la protección catódica, sino también la protección contra fallos de CA e inducción de CA.
Como resultado, en Dairyland, escuchamos muchos malentendidos acerca de la protección contra sobretensiones por parte de los profesionales de la industria. Para ayudar a solucionar este problema, hemos creado recursos para superarlos y para comunicar el conocimiento y la comprensión correctos a las industrias a las que servimos.
El último recurso que hemos creado es esta útil infografía, que resume brevemente los 10 principales conceptos erróneos sobre la protección contra sobretensiones.
En este vídeo presentado originalmente en la Conferencia del Área Central de NACE, echaremos un vistazo a la protección aislante de juntas cuando las estructuras se encuentran en ubicaciones peligrosas. Hablaremos de las normativas y consideraciones pertinentes a la hora de aplicar productos de seguridad.
Como continuación de nuestro vídeo Los diez principales malentendidos, este vídeo incluye más malentendidos frecuentes relacionados con la protección contra sobretensiones que se encuentran en la industria de la corrosión.