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Q U I C K L I N K S

What decoupler ratings do I need for AC Mitigation?
Can one decoupler be connected to multiple parallel insulated joints?
My valve site shorts the CP system. What do I do to solve this?
How can decoupler placement be allowed in series in a code covered electrical grounding conductor?
What are my options for separating station CP from the power company?
Can I connect a decoupler in the neutral connection to isolate my station from the power company to isolate my CP system?
What’s the difference between Dairyland products and spark gaps/lightning arresters?

El personal de soporte técnico de Dairyland trabaja incansablemente para asegurar que todas sus necesidades sean satisfechas cuando se trata de productos, aplicaciones y soporte en general. Aunque no podemos responder exhaustivamente a cada pregunta en este formato, queremos poner el conocimiento en sus manos tan a menudo como sea posible. Por ello, a continuación encontrará algunas de las preguntas técnicas más frecuentes que recibimos, junto con su correspondiente respuesta y otros recursos útiles cuando proceda. Si su consulta no se ajusta a estas sencillas respuestas, no dude en ponerse en contacto con nuestro equipo de asistencia técnica por teléfono (608-877-9900) o correo electrónico(TechSupport@dairyland.com).

 

¿Qué potencia de desacoplador necesito para la mitigación de CA?

Cada proyecto de mitigación de CA es único, por lo que a continuación se indican los pasos para determinar lo que se necesita: En primer lugar, recopile datos de pruebas o estudios realizados en la tubería, como la corriente de fallo de CA, la corriente constante de CA y cualquier zona peligrosa clasificada a lo largo de la ruta. El valor nominal de corriente alterna en régimen permanente seleccionado debe ser adecuado para el rango de valores que pueden producirse diaria o estacionalmente. Varias familias de productos de Dairyland tienen una clasificación estándar de 45 A-rms, que normalmente es adecuada. La familia de productos PCR tiene un valor nominal opcional de 80 A-rms. La clasificación de corriente de falla de CA se determinará a partir del informe de diseño de mitigación, o en consulta con el personal de Dairyland. Sin embargo, una clasificación de falla de CA comúnmente utilizada es de 5kArms (30 ciclos, 50/60Hz). Por último, determine el umbral de tensión de bloqueo necesario. Para seleccionar el umbral adecuado, dependerá del tipo de material de puesta a tierra utilizado. Para las puestas a tierra de cobre, Seleccione -3V/+1V y 2V/+2V para las puestas a tierra de zinc.

Todas las calificaciones de los productos figuran en el sitio web de Dairyland.

Hay una serie de accesorios que pueden ser útiles para un proyecto de mitigación de CA y que se encuentran aquí. Los accesorios típicos son un pedestal para encerrar el producto y un interruptor de aislamiento para desconectar de forma segura un desacoplador durante las inspecciones.

Recursos adicionales:

Guía de aplicación de la mitigación de CA

"Consideraciones de seguridad en las aplicaciones de mitigación de CA"

¿Cómo puedo saber qué  producto de Dairyland debo utilizar? 

 

¿Se puede conectar un desacoplador a varias juntas aislantes en paralelo?

Puede usar un desacoplador de Dairyland si los empalmes están poco espaciados, por ejemplo dentro de 2 pies. Las longitudes de los cables deben ser lo más cortas posible para una protección óptima contra rayos. Los cables más largos añaden inductancia a la ruta de conexión, lo que produce grandes caídas de tensión para formas de onda de subida rápida.

 

Mi sitio de la válvula cortocircuita el sistema CP. ¿Qué hago para solucionarlo?

Para aislar eficazmente una válvula accionada por motor, se puede conectar un desacoplador en serie con el conductor de puesta a tierra del equipo y aislar un lado del conducto metálico para evitar una derivación. Este punto de desacoplamiento puede estar en cualquier lugar entre el panel y el motor de la válvula, teniendo en cuenta la clasificación peligrosa dentro de la estación.

Un método para solucionar los cortocircuitos multipolares utiliza una caja de policarbonato para alojar el desacoplador y crear un punto abierto en el conducto. Una vez que todos los cortocircuitos a tierra han sido despejados, un desacoplador de Dairyland puede ser conectado a través de los puntos abiertos usando un cubo de tierra en el conducto entrante y saliente, colocándolo en serie en el conductor de tierra del equipo, y la cubierta o conductor de unión de cualquier cable de comunicaciones. Conecte el terminal positivo de un desacoplador hacia el lado del cuadro eléctrico o el lado sin protección catódica. El terminal negativo debe conectarse hacia el lado protegido catódicamente o la válvula accionada por motor.

 

¿Cómo puede permitirse la colocación de desacopladores en serie en un conductor de puesta a tierra eléctrico cubierto por el código?

En el Código Eléctrico Nacional de EE.UU., NFPA 70, la sección 250.4(A)(5) relativa a una trayectoria eficaz de la corriente de defecto a tierra, exige: "Los equipos y el cableado eléctricos y otros materiales conductores de electricidad que puedan excitarse se instalarán de forma que creen un circuito permanente de baja impedancia que facilite el funcionamiento del dispositivo de sobreintensidad o del detector de tierra para sistemas conectados a tierra de alta impedancia. Deberá ser capaz de transportar con seguridad la máxima corriente de defecto a tierra que pueda imponérsele desde cualquier punto del sistema de cableado en el que pueda producirse un defecto a tierra hasta la fuente de suministro eléctrico."

La clave es que los desacopladores de Dairyland fueron evaluados, probados y certificados por Underwriters Laboratory (UL) como que cumplían con los requisitos efectivos de la ruta de corriente de falla a tierra, ya que los dispositivos eran permanentes, de baja impedancia, con clasificación de falla, a prueba de fallas, lo que significa que fallan en cortocircuito. Por lo tanto, no comprometen el sistema de puesta a tierra tanto si funcionan como si fallan y, por lo tanto, están permitidos en la trayectoria de la corriente de fallo a tierra.

Una vez cumplidos los requisitos de la trayectoria de la corriente de defecto a tierra, se puede utilizar un dispositivo de desacoplamiento listado, tal y como establece la sección 250.6 (E): "Cuando se requiera el aislamiento de corrientes de tierra de CC objetables de sistemas de protección catódica, se permitirá un dispositivo listado de acoplamiento de CA/aislamiento de CC en la trayectoria de puesta a tierra del equipo para proporcionar una trayectoria de retorno efectiva para la corriente de falla a tierra de CA mientras se bloquea la corriente de CC."

El Código Eléctrico Canadiense, CSA C22.1, en su sección 10-500, define la puesta a tierra efectiva, de forma similar al NEC, y en su sección 10-806(1) permite la instalación de dispositivos certificados en los conductores de puesta a tierra.

Los desacopladores de Dairyland cumplen estos requisitos y se utilizan en conductores de puesta a tierra de equipos desde 1996.

Recurso adicional: "El papel de los desacopladores de CC con los sistemas de protección catódica"

 

¿Qué opciones tengo para separar la estación CP de la compañía eléctrica?

Los sistemas eléctricos puestos a tierra pueden unir estructuras con CP al sistema local de puesta a tierra y, en última instancia, al sistema de puesta a tierra de la compañía eléctrica debido a que los dos sistemas de puesta a tierra están conectados en el transformador. Una instalación complicada que reciba energía puede tener múltiples enfoques posibles para resolver los sistemas con CP en cortocircuito.

El desacoplamiento en el panel de desconexión o en el transformador de la compañía eléctrica logra el mismo aislamiento de la CP si se hace correctamente. Si se realiza en el panel de desconexión, su electricista puede lograrlo junto con el personal del CP, pero es probable que cada estación esté construida de forma diferente, y será necesario examinar cada instalación para determinar el origen del cortocircuito. La situación típica es que el neutro entrante, que ya está conectado a la red eléctrica, se pone a tierra en el panel de desconexión, y ya hemos establecido que su sistema CP está conectado al sistema de puesta a tierra de la instalación. Normalmente, el desacoplador se instala en serie con el conductor eléctrico de puesta a tierra justo después de que el neutro se conecte al bus de tierra en el panel para lograr el aislamiento del CP hasta ese punto dentro de la estación.

Una alternativa es instalar el desacoplador en el transformador entre la conexión neutra primaria y secundaria. El desacoplador se instala en serie con esta conexión neutra primaria y secundaria y se retira una de las correas de conexión del tanque o la carcasa para evitar un bypass. Se trata de una ubicación muy habitual que se puede abordar de manera uniforme, pero que implica a una tercera parte: la compañía eléctrica.

Recursos adicionales:

Guía de aplicación del desacoplamiento de los sistemas de puesta a tierra de los servicios públicos

DC Decoupling from Utility Grounding Systems Informe técnico

 

¿Puedo conectar un desacoplador en la conexión neutra para aislar mi estación de la compañía eléctrica para aislar mi sistema CP?

No. Un desacoplador no puede colocarse en serie con la conexión neutra porque se trata de un conductor de carga y no está homologado para instalarse allí. Los desacopladores están certificados y homologados para instalarse en serie con el conductor eléctrico de puesta a tierra, que sólo está destinado a transportar la corriente de defecto y no la corriente de carga.

Los desacopladores de Dairyland cumplen con las normas de UL y C-UL para la trayectoria efectiva de la corriente de falla a tierra según lo siguiente:

 

¿Cuál es la diferencia entre los productos de Dairyland y las vías de chispas/pararrayos?

Para que se dispare una vía de chispas o un pararrayos, la tensión debe alcanzar un valor muy alto, normalmente cientos de voltios. Los productos de Dairyland tienen un umbral de voltaje muy bajo y seguro. Esto proporciona una protección mucho mejor para el personal y el equipo. Los descargadores de chispas generalmente no están diseñados para cualquier valor notable de corriente de falla de CA y usualmente fallan durante eventos de falla de CA. Los productos de Dairyland tienen una capacidad alta de corriente de falla de CA desde 1.2 KA hasta 15KA y pueden llegar a más si es necesario usando varios dispositivos en paralelo, pero eso es otra conversación.

Recurso adicional:Protección contra sobretensiones en  juntas aislantes: Las diferencias críticas entre los descargadores de chispa y los desacopladores de CC Libro Blanco

 

Dairyland se compromete a proporcionar información fiable sobre productos, aplicaciones y servicios. ¿No encuentra respuesta a su pregunta? Nuestro equipo de soporte técnico está disponible durante nuestras horas normales de trabajo y puede ser contactado por teléfono (608-877-9900) o correo electrónico(TechSupport@dairyland.com).

Otro recurso útil es nuestro artículo publicado recientemente: "Las 10 preguntas más frecuentes sobre los desacopladores"

El ISP es el dispositivo original de estado sólido de Dairyland para bloquear la conducción de CA/CC diseñado para la industria de prevención de corrosión en 1990. De todos los desacopladores de Dairyland, el ISP-que significa Aislador/Protector de Sobretensión-proporcionala gama más amplia de características y clasificaciones. Esto incluye los niveles más altos de capacidad de gestión de averías de CA, hasta las averías más típicas del sistema de transmisión, lo que convierte al ISP en el producto preferido para los requisitos de desacoplamiento/unión de cables subterráneos de las compañías eléctricas.

El ISP suele conectarse entre la cubierta de un sistema de cables de transmisión tipo tubería de una empresa eléctrica y el sistema de puesta a tierra de la subestación. En este caso, el ISP proporciona aislamiento de CC y acoplamiento de CA al sistema de puesta a tierra de la subestación.

Este artículo cubrirá qué es un ISP y cómo funciona un ISP durante diferentes condiciones de campo que incluyen estado estacionario, fallas de CA y fallas de rayos. Además, una breve explicación sobre cómo probar ISP en circuito y los beneficios de probar ISP usando el probador automatizado de ISP de Dairyland.

¿Qué es un ISP?

El ISP de Dairyland incluye los siguientes componentes: un circuito de condensadores para el funcionamiento en régimen permanente, tiristores T1 y T2 aptos para el manejo de corrientes de fallo elevadas, un circuito de control lógico para el funcionamiento de conmutación y un circuito protector contra sobretensiones para rayos y transitorios rápidos. El dispositivo de dos terminales tiene una tensión umbral de bloqueo de 12,5 V o 20 V, en la que bloqueará la corriente continua si no se supera el umbral de tensión. Una vez superado el umbral de tensión, el ISP pasa a un estado de baja impedancia en 4 ms, convirtiéndose en un cortocircuito virtual que conduce de forma segura a tierra las corrientes de fallo o sobretensión de CA y CC, limitando el aumento de tensión del sistema. Consulte el circuito ISP simplificado de la Figura 1.

Figura 1: Circuito simplificado de un ISP

Funciones de un ISP

Funcionamiento de CA en estado estacionario

Como puede verse en la Figura 2, en condiciones normales de funcionamiento, cuando se aplica tensión alterna al ISP, la corriente circula por el inductor (L) y el condensador (C), lo que permite una conducción continua hasta el valor nominal de corriente alterna en estado estacionario seleccionado. El interruptor (S) y el circuito de protección contra sobretensiones permanecen abiertos y no circula corriente a través de ellos.

Figura 2: Flujo de corriente alterna en estado estacionario

Funcionamiento con corriente alterna de defecto

El ISP está diseñado para soportar corrientes superiores a su límite de corriente alterna en estado estacionario, lo que significa que durante los fallos de corriente alterna, está protegido contra fallos, aunque ya no bloquea la corriente continua. Cada vez que el dispositivo funciona por encima de su límite de corriente alterna en estado estacionario o la tensión continua supera el umbral de conmutación, un indicador rojo en la cubierta del ISP parpadea intermitentemente como advertencia.

Como se muestra en la Figura 3, durante un fallo de CA, la ruta de flujo de corriente predominante se desplaza a través del interruptor S1 (S) con un flujo de corriente mínimo a través del condensador (C). Durante este tiempo, el condensador (C) está protegido de una corriente y tensión excesivas. No hay flujo de corriente a través de la ruta de protección contra sobretensiones.

Los ISP de Dairyland están clasificados para 35kA, 68kA o 118kA, 1 ciclo a 60Hz. Algunos modelos más antiguos siguen funcionando también con potencias de 7kA y 24kA.

Figura 3: Trayectoria de la corriente durante los fallos de CA

Operación relámpago y eventos transitorios

En condiciones de sobretensión por rayos (o transitorios de conmutación), en las que la corriente de entrada tiene un tiempo de subida muy rápido, la ruta de conducción a través del ISP es diferente que en condiciones de CA.

Observe la figura 4. Cuando el ISP se ve expuesto a una sobretensión, la tensión desarrollada a través del inductor (L) aumenta instantáneamente hasta un valor que pone en conducción el protector contra sobretensiones (varistor de óxido metálico), lo que permite al protector contra sobretensiones transportar la mayor parte de la corriente. Como el pico de tensión en el tiristor también supera rápidamente el umbral, el interruptor S también se pone en conducción. Sin embargo, la impedancia de la trayectoria de la corriente a través del tiristor es ahora mucho mayor porque el inductor está en serie con esta trayectoria. La impedancia del inductor permite que sólo una pequeña fracción de la corriente de sobretensión a través del ISP sea conducida por los tiristores, evitando así el fallo de los tiristores debido a la excesiva velocidad de cambio de la corriente. La mayor parte de la corriente viajará a lo largo de la trayectoria de menor impedancia a través del protector contra sobretensiones.

Los ISP tienen una capacidad nominal de 75 kA (estándar) o 100 kA (opcional) en forma de onda de 8x20 ms.

Figura 4: Trayectoria de la corriente durante las descargas atmosféricas

Probar un ISP en circuito

Esta prueba se realiza con el aparato conectado en circuito, sin necesidad de desconectar ningún terminal. Nota: esta prueba sólo comprueba los cortocircuitos internos y no las funciones del circuito de control lógico.

Consulte y siga los procedimientos de seguridad de la empresa antes de realizar las pruebas.

Equipo necesario

El ISP debe estar completamente silencioso (sin ruidos). Si se escucha un chasquido audible, el ISP está siendo sometido a una corriente alterna superior a su capacidad nominal para la tensión continua aplicada. Este sonido es causado por un efecto magnético de ciertos componentes de estado sólido y no es ninguna forma de arco eléctrico. Además, un indicador rojo en la cubierta del ISP parpadeará intermitentemente.

Para comprobar que el ISP funciona correctamente, mida primero la tensión alterna en los terminales con el multímetro digital. En segundo lugar, mida la corriente alterna que circula por el terminal negativo. Por último, calcule la impedancia, Vac/Iac. Estos valores deben ser aproximadamente iguales. Consulte la tabla de impedancias de este artículo y la placa de características del ISP para determinar el valor correcto con el que comparar.

Ejemplo1:

Ejemplo 2:

 

Pruebas con ISP Tester

Figura 5: Comprobador ISP

El comprobador de ISP es un dispositivo de prueba automatizado para realizar análisis en circuito de una ISP. La ISP suele estar conectada entre la cubierta de un sistema de cables de transmisión tipo tubería de una compañía eléctrica y el sistema de puesta a tierra de la subestación. Al desempeñar las funciones de aislamiento de CC y puesta a tierra de CA para la cubierta de transmisión, una ISP no se retira fácilmente del sistema con fines de prueba, por lo que el comprobador de ISP desempeña un papel importante en el análisis de una ISP en servicio para determinar su estado.

El comprobador de ISP evalúa automáticamente el estado del ISP y aplica señales de fallo de CA simuladas para verificar su correcto funcionamiento. Confirma que el ISP pasa al estado de baja impedancia (ON) en condiciones de fallo y, a continuación, vuelve de forma fiable a su modo normal, bloqueando la CC (procedente de fuentes parásitas o sistemas de protección catódica) al tiempo que permite que la CA inducida o acoplada pase a tierra.

El comprobador ISP se configura inicialmente mediante una sencilla interfaz de panel táctil. Tras la configuración, el operador inicia una secuencia de prueba automatizada. Durante la parte automatizada de la prueba, el ISP se somete a una secuencia de prueba de varios pasos controlada totalmente por un microprocesador integrado. La secuencia consta de varias fases de observación seguidas de dos inyecciones de un impulso de alta corriente y corta duración que crea una condición temporal de "fallo". Durante la prueba, se observa el ISP para verificar que se dispara correctamente en los ajustes de 12,5 V o 20 V seleccionados inicialmente en el panel táctil y que el ISP se recupera correctamente de una condición de disparo. El breve impulso de alta energía hace que el ISP se dispare sólo durante unos milisegundos, y se aplica un sistema de cortocircuito a los terminales externos para limitar cualquier influencia en el sistema externo. Los operadores del Comprobador ISP deben evitar el contacto con los terminales expuestos del ISP bajo prueba. Una vez iniciada, la secuencia de prueba completa requiere aproximadamente de tres a cinco minutos para completarse. Al finalizar la secuencia de prueba automatizada, los datos informativos se combinan con los resultados reales de la prueba y se registran en una unidad de datos USB.

Si el comprobador ISP detecta un problema durante la prueba, informará de los resultados en el cuadro de estado de la pantalla de inicio y abortará cualquier prueba adicional. Hay catorce fallos posibles y tres resultados satisfactorios que se comunican al operador.

El probador ISP está disponible para compra o alquiler. Póngase en contacto con Dairyland para obtener información adicional.

Información adicional puede ser encontrada en la literatura técnica del ISP, instrucciones de instalación y guía de aplicación. Si tiene alguna pregunta sobre el funcionamiento o las pruebas de los ISP, póngase en contacto con el equipo de asistencia técnica de Dairyland para que le orienten.

Preguntas frecuentes sobre los PSI

 

 

Preguntas frecuentes sobre el ISP de Dairyland

El ISP de Dairyland es el dispositivo original de bloqueo de conducción CA/CC de estado sólido diseñado para la industria de prevención de corrosión y presenta la gama más flexible y amplia de clasificaciones y aplicaciones de productos disponibles en el mercado. El ISP ofrece la gama más amplia de características y clasificaciones, incluidos los niveles más altos de capacidad de gestión de fallos de CA, hasta los fallos típicos más elevados de los sistemas de transmisión, lo que lo convierte en el producto preferido para los requisitos de desacoplamiento/unión de cables subterráneos de las compañías eléctricas. A continuación se exponen algunas de las preguntas más frecuentes sobre clasificaciones, funcionalidad de la placa lógica e instalación.

Para conocer los distintos modos de funcionamiento del ISP y cómo probarlos, consulta este artículo.

¿Cuál es la corriente de fuga de un ISP?

Existe una corriente de fuga de CC relativamente pequeña durante el bloqueo de CC y el funcionamiento continuo de CA. La figura 5 proporciona una estimación de la corriente de fuga de CC esperada, que depende de la tensión de CC disponible en los terminales. Aconsejamos a los usuarios que esperen unos 25 mA por voltio.

Figura 1: Corriente de fuga de CC del ISP

 

¿Qué importancia tiene el circuito lógico?

El componente más importante del ISP es el circuito de control lógico. Este circuito determina exactamente cuándo deben ponerse en "ON" los tiristores de alta capacidad de corriente. Tras un evento transitorio, el circuito garantiza que el ISP vuelva a su modo de funcionamiento normal, bloqueando la CC mientras conduce la CA. Esto evita que los tiristores permanezcan en estado "ON" debido a la influencia de un sistema de protección catódica o de una fuente de tensión CC externa. El circuito controlado por lógica, al igual que todo el ISP, es autónomo y no necesita una fuente auxiliar de energía eléctrica. Capta y almacena la energía necesaria de cualquier evento que provoque que la tensión o la corriente a través de los terminales del ISP alcance el nivel de umbral. La energía se almacena durante un tiempo suficiente mientras el circuito controlado por lógica se ocupa de cualquier evento previsible.

El circuito controlado por lógica incluye un subcircuito que proporciona un medio para disipar la energía inductiva almacenada para evitar que se vuelva a disparar el ISP. Una vez disipada esta energía inductiva, la tensión continua volverá a su valor normal de estado estacionario. A continuación, el circuito controlado por lógica se inactiva automáticamente hasta que se produce el siguiente evento de disparo. El circuito de control lógico distingue entre el aumento de tensión causado por la energía inductiva almacenada, que debe disiparse de forma segura, y las perturbaciones externas, como sobretensiones de rayos o fallos de CA, en las que el ISP debe activarse para protegerse y limitar la tensión entre sus terminales conectados.

Nota sobre el circuito de control lógico de la Revisión 1

El circuito original controlado por lógica, denominado Revisión 1, se introdujo a principios de la década de 1990. Esta revisión del circuito no protege a un ISP contra fallos si la corriente alterna de estado estacionario está continuamente por encima del valor nominal. El circuito lógico Rev. 1 no incluye las siguientes características de seguridad:

Los ISP con el circuito de control lógico Rev. 1 original se diseñaron hace más de 30 años, utilizando la tecnología más puntera disponible en aquel momento. Desde entonces, se han hecho muchos avances tecnológicos. Dairyland ahora recomienda que los usuarios de las unidades más viejas consideren actualizar a las unidades más nuevas Rev. 5.

Nota sobre el circuito de control lógico de la Revisión 5

Los modelos ISP actuales de Dairyland utilizan el último circuito de control lógico Rev. 5, que presenta las siguientes ventajas:

 

¿Cuál es la diferencia entre la clasificación 40 y 100 de un circuito de control lógico?

Estos valores indican la corriente continua máxima permitida que puede fluir a través del ISP durante su modo de conducción, al tiempo que permite que el dispositivo se restablezca automáticamente a su modo normal después de una condición de fallo. 40 es la clasificación estándar, y es capaz de 40Adc. La clasificación 100 es opcional, con capacidad de 100Adc.

Tenga en cuenta que los ISP con circuito de control lógico Rev. 5 tienen un 50% más de capacidad gracias a las mejoras del circuito.

 

¿Cuál es la impedancia de un ISP?

Para las unidades ISP fabricadas antes de 2020, el valor de impedancia variará en función de la clasificación de corriente en estado estacionario, ya que había cuatro opciones disponibles. A continuación se muestran los valores de impedancia:

Potencia nominal de corriente alterna en estado continuo mW (60 Hz) mW (50 Hz)
30A 265 318
60A 133 160
90A 90 110
120A 70 80

Tabla 1: Valores de impedancia basados en la corriente nominal en estado estacionario de un ISP

Para las unidades ISP fabricadas en 2020 o posteriormente, sólo están disponibles los valores nominales de corriente de estado estacionario de 90A y 120A. Se aplican los valores de impedancia de 90A y 120A mostrados anteriormente.

 

¿Cuál es la diferencia entre los números de modelo anteriores a 2020 y los posteriores a 2020?

El número de modelo de ISP se racionalizó a principios de 2020 para facilitar su especificación. Antes de 2020, había numerosas opciones que daban lugar a muchas variaciones de ISP. Los cambios afectaron a los valores nominales de corriente en estado estacionario, los tornillos a prueba de manipulaciones y el umbral de tensión de bloqueo.

Los valores nominales de corriente en estado estacionario pasaron de cuatro opciones (30-120Arms) a sólo dos opciones (90Arms o 120Arms), el umbral de tensión de bloqueo cambió de dos opciones (12,5V o 20V) a sólo la opción de 20V y, por último, los tornillos a prueba de manipulaciones en la tapa de la caja se hicieron estándar en todos los ISP.

 

¿Para qué sirve la luz LED?

El indicador LED rojo parpadeará aproximadamente una vez por segundo si la tensión continua está por encima del nivel de bloqueo de tensión (12,5 V o 20 V), o si la corriente alterna de estado estacionario está por encima de la capacidad nominal de estado estacionario del modelo ISP (30 A, 60 A, 90 A o 120 A). En condiciones normales de funcionamiento, este LED debe estar siempre apagado.

Si se produce cualquiera de las condiciones anteriores, se oirá un "clic" cuando se conmuten los tiristores.

 

¿Se pueden conectar ISP en paralelo?

Los modelos ISP individuales de 35kA y 68kA no deben conectarse en paralelo para duplicar la capacidad nominal de corriente de fallo de CA. El principal problema es que los circuitos de control lógico no están sincronizados para dispararse al mismo tiempo durante los eventos de fallo. Una de las unidades se disparará mientras que la otra no, por lo que la unidad que se dispare verá el evento de fallo completo y es probable que provoque el fallo de la ISP.

Para aplicaciones que requieren mayor capacidad de corriente de falla de CA, Dairyland recomienda nuestro ISP de mayor capacidad, el 118kA. Esta unidad esencialmente tiene dos ISPs de 68kA conectados en paralelo en los terminales y los circuitos de control lógico están sincronizados juntos eliminando el problema mencionado anteriormente.

El ISP 118kA de Dairyland se recomienda para aplicaciones que requieren una mayor capacidad de corriente de fallo de CA.

 ¿Está un ISP catalogado para uso en lugares peligrosos?

El ISP es un dispositivo sellado que no produce chispas. Este dispositivo cumple los requisitos de ANSI/NFPA 70 (Código Eléctrico Nacional de EE.UU.) y CSA (Asociación Canadiense de Normalización) para ubicaciones peligrosas de Clase I, División 2. El ISP no se ha presentado para su inclusión en la lista de ubicaciones peligrosas porque rara vez se utiliza en ubicaciones peligrosas. El ISP no se ha presentado para su inclusión en la lista de ubicaciones peligrosas porque rara vez se utiliza en ubicaciones peligrosas. Si se requiere un dispositivo listado para ubicaciones peligrosas, considere el PCR o el PCRH, descritos en otras secciones de literatura.

Lee más aquí sobre los diferentes modos de funcionamiento del ISP y cómo probarlos.

Si tiene alguna pregunta sobre la información de este artículo, no dude en ponerse en contacto con nosotros entechsupport@dairyland.com.

INTRODUCCIÓN

En instalaciones como estaciones de tuberías y parques de tanques, la protección catódica (PC) se consigue más fácilmente cuando la estructura protegida está eléctricamente aislada de otras estructuras y sistemas de puesta a tierra. Esto permite reducir los requisitos de corriente de las fuentes de corriente CP, como rectificadores o ánodos galvánicos, y generalmente permite al operador alcanzar los criterios de tensión necesarios para la protección contra la corrosión.

Sin embargo, el equipo eléctrico conectado a la estructura, como las válvulas accionadas por motor y la instrumentación, debe estar conectado eléctricamente a tierra para proporcionar protección contra fallos de CA y rayos o para proporcionar una referencia de tierra adecuada para la instrumentación. Si dichos equipos y los sistemas de puesta a tierra asociados están debidamente aislados de la estructura protegida catódicamente mediante el uso de juntas de aislamiento y/o accesorios dieléctricos, no hay impacto en el sistema CP.

Sin embargo, no es infrecuente que muchas estructuras protegidas catódicamente se unan inadvertidamente a otras estructuras y sistemas de puesta a tierra, lo que hace que el sistema CP tenga que proteger no sólo los defectos del revestimiento de la estructura prevista, sino también las otras estructuras y sistemas de puesta a tierra a los que está unido.

Además del sistema de puesta a tierra de la instalación local, el sistema de puesta a tierra de la compañía eléctrica al que está conectada la instalación presenta una cantidad grande y desconocida de superficie metálica enterrada en forma de varillas de cobre y otros electrodos de puesta a tierra, como se ilustra en la Figura 1. Además, la instalación también está conectada a los sistemas de puesta a tierra de todos los demás clientes de la compañía eléctrica. Además, la instalación también está conectada a los sistemas de puesta a tierra de todos los demás clientes. Esta vasta superficie desnuda se convierte en parte de la estructura protegida catódicamente desde el punto de vista de los requisitos de corriente, sobrepasando los objetivos de diseño del CP y permitiendo que se produzcan interacciones no deseadas. La alta salida del rectificador para satisfacer la demanda de corriente también puede causar gradientes de tensión excesivos en el suelo que dan lugar a interferencias con otras estructuras cercanas, incluidos los sistemas propios y ajenos, afectando a los potenciales de CP, y posiblemente causando corrosión.

Estos efectos negativos pueden evitarse mediante la aplicación sensata de desacopladores de CC. Los desacopladores de estado sólido proporcionan un aislamiento de CC eficaz al tiempo que mantienen una vía de puesta a tierra segura para los fallos de CA y los rayos. Los desacopladores son dispositivos bidireccionales de dos terminales que cuentan con aislamiento y conmutación basados en semiconductores de potencia. Los diseños a prueba de fallos garantizan que cualquier exposición a condiciones que superen los valores nominales del dispositivo dé lugar a una condición de fallo sin incidencias, de ahí el término "a prueba de fallos". En condiciones normales de funcionamiento, el dispositivo bloquea la CC y conduce la CA hasta un umbral de tensión predeterminado, normalmente de varios voltios. Durante un evento de sobretensión, al alcanzar el umbral de tensión, el desacoplador cambia instantáneamente al modo de conducción total, bloqueando las tensiones (CA y CC) a niveles bajos y seguros. Tras el evento, la tensión cae por debajo del umbral y el desacoplador vuelve automáticamente al modo de bloqueo de CC/conducción de CA.

Existen dos métodos de instalación aceptados para aplicar desacopladores para aislar las instalaciones protegidas CP de los sistemas de puesta a tierra, cada uno con sus ventajas relativas: Instalación en los conductores de puesta a tierra de dispositivos eléctricos individuales e instalación en el transformador que alimenta de energía a la instalación.

El desacoplador más avanzado del mundo, el PCRX, es prácticamente invisible a las pruebas de inspección interrumpidas y proporciona simultáneamente desacoplamiento de CC y continuidad/toma de tierra de CA cuando se utiliza con estructuras protegidas catódicamente.

La mitigación de CA, en la que se instalan desacopladores entre la tubería y el sistema de puesta a tierra de mitigación, es la aplicación más común para el PCRX. En la mayoría de las aplicaciones de mitigación de CA, hay una interferencia de CA significativa con la tubería que resulta en varios amperios de corriente inducida para fluir a través de cada desacoplador al sistema de puesta a tierra. Sin embargo, en algunas aplicaciones con una interferencia de CA relativamente baja, puede fluir menos de 1Arms a través de los desacopladores individuales. En estos raros casos, el PCRX puede funcionar de manera diferente, y es importante entender cómo esto podría afectar a su tubería.

Funcionamiento del PCRX con baja corriente alterna

El PCRX funciona de forma diferente en las tuberías con menor interferencia de CA, específicamente cuando la corriente de CA que fluye a través del PCRX es inferior a 0,6Arms. La impedancia de CA del PCRX varía con la corriente de CA, y por debajo de 0,6Arms, la impedancia es significativamente mayor que a niveles de corriente de CA más altos, como se muestra en el gráfico siguiente.

 

Impedancia PCRX frente a nivel de corriente inducida

Figura 1

¿Cómo puede afectar esto a mi gasoducto?

En la mayoría de los casos, la impedancia más alta en corrientes inducidas bajas de la CA tiene poco efecto sobre la operación del PCRX o de la tubería. Incluso en sus niveles más altos de impedancia, el PCRX mantendrá un máximo de 2 Vrms AC a través de los terminales bajo condiciones normales de operación, por lo tanto manteniendo los potenciales AC de la tubería bajos cerca de la conexión de la tubería del PCRX. Pero otros efectos posibles de la impedancia más alta en niveles de corriente bajos deben ser considerados.

Influencia en la selección del umbral de bloqueo

Dado que los desacopladores entran en plena conducción cuando la tensión total a través de los terminales alcanza la tensión umbral, al elegir los valores nominales de tensión umbral debe tenerse en cuenta tanto la tensión continua como la alterna a través de los terminales durante las condiciones normales de funcionamiento. Por ejemplo, suponiendo un máximo de 2 Vrms (2,8 Vpico) de CA a través de los terminales del PCRX, la tensión umbral nominal de -4,5/+3,5 V permitiría un rango máximo de tensión de funcionamiento de CC de -1,7 V a +0,7 V. De forma similar, en este caso, la tensión nominal de -5,5/+2,5 V permitiría un rango máximo de funcionamiento de CC de -2,7 a -0,3 V. Las tensiones umbral nominales del PCRX se diseñaron para adaptarse a la mayoría de las condiciones de funcionamiento de CC, incluso con niveles máximos de CA en estado estacionario.

Posible efecto sobre la densidad de corriente alterna

Los sistemas de mitigación de CA están diseñados para crear una trayectoria de baja resistencia a tierra para la CA inducida. La impedancia de cualquier dispositivo en este camino puede afectar las lecturas de densidad de corriente CA en la tubería. Es por eso que los desacopladores de Dairyland, incluyendo el PCRX, están diseñados para tener una impedancia nominal baja de CA. Sin embargo, en casos raros cuando la impedancia del PCRX aumenta debido a niveles bajos de CA inducida, se puede observar un aumento de la densidad de corriente CA medida a lo largo de la tubería. El impacto real depende del diseño específico del sistema, de la resistividad del suelo y de otros factores del sistema. Los valores de impedancia publicados en la literatura técnica de PCRX deben incorporarse a los modelos de mitigación de CA cuando se evalúen los objetivos de diseño para la tensión y la densidad de corriente.

Posible impacto en las aplicaciones de interferencia de los raíles de corriente alterna

El PCRX puede tardar hasta 15 segundos en pasar de alta a baja impedancia. Para la interferencia de riel de CA y otras aplicaciones donde puede haber transiciones rápidas en la interferencia de CA desde menos de 0.6Arms a niveles de corriente más altos, el PCRX puede permanecer en un modo de alta impedancia durante varios segundos aunque la corriente de CA haya aumentado por encima de 0.6Arms. Durante este breve periodo de transición, la elevada tensión de CA resultante en los terminales puede hacer que el PCRX entre en conducción y se produzca una pérdida momentánea del aislamiento de CC. El PCRX seguiría proporcionando mitigación de CA y protección contra sobretensiones. Sin embargo, tenga en cuenta que los potenciales de tubería medidos pueden verse afectados durante este breve periodo de transición y deben descartarse.

la corriente alterna en estado estacionario puede medirse fácilmente con una pinza amperimétrica

Figura 2

¿Cómo puedo saber si mi PCRX tendrá una corriente alterna baja?

La modelización de los sistemas de mitigación de CA se recomienda como mejor práctica para las nuevas instalaciones. La modelización no sólo predice un diseño óptimo para el control de las interferencias de CA, sino que también permite estimar el flujo de corriente de CA a través de los sistemas de mitigación en condiciones estacionarias y de fallo. Esta información puede utilizarse para seleccionar los modelos de desacopladores adecuados y determinar a qué impedancia funcionarán las unidades PCRX. Los valores de impedancia de PCRX que se encuentran en la literatura técnica de PCRX deben incorporarse a los modelos de mitigación de CA cuando se evalúen sistemas con unidades PCRX.

En las instalaciones existentes, la corriente alterna en estado estacionario puede medirse fácilmente con una pinza amperimétrica, como se muestra en la figura 2.

Póngase en contacto con Dairyland para obtener recomendaciones sobre la aplicación del PCRX si la corriente alterna en estado estacionario modelada o medida es inferior a 0,6Arms.

PCRX siempre mejorará los datos de las encuestas interrumpidas

Incluso a bajos niveles de corriente alterna estacionaria, el PCRX siempre mejorará la precisión de las mediciones de desconexión instantánea sin tener que desconectar el PCRX de la tubería. Además, siempre proporcionará aislamiento de CC de los sistemas de puesta a tierra y, al mismo tiempo, protegerá la tubería de condiciones de sobretensión como fallos de CA y rayos.

La protección catódica (PC), cuando se aplica correctamente, es una técnica eficaz para minimizar el proceso de corrosión natural que se produce en tuberías, depósitos y otras estructuras de acero enterradas. Para mantener una cobertura eficaz de la PC con una demanda mínima de corriente, la estructura debe estar bien aislada de tierra para el flujo de corriente continua. Esto se consigue normalmente utilizando revestimientos de alta resistencia, juntas de aislamiento, accesorios dieléctricos y almohadillas de aislamiento.

Sin embargo, estas estructuras requieren una puesta a tierra eléctrica tanto para la seguridad del personal como para la protección de la estructura frente a daños debidos a condiciones de sobretensión. Las conexiones a tierra para los sistemas de mitigación de CA, la protección contra fallos de CA y rayos y la protección de equipos eléctricos introducen vías no deseadas para que la corriente de CP regrese al rectificador a través de la estructura. Esto requiere que el sistema CP proteja una superficie de material significativamente mayor para la que no fue diseñado. Como resultado, a menudo es difícil mantener potenciales CP adecuados en la estructura que se desea proteger.

Los desacopladores de CC tienen una larga historia de proporcionar un aislamiento eficaz de CC de las estructuras protegidas catódicamente de otros objetos y sistemas de puesta a tierra, mientras que simultáneamente unen la estructura a tierra para CA y rayos. Sin embargo, los dispositivos de desacoplamiento a menudo se aplican mal o no se aplican en absoluto debido a un simple malentendido de cómo fluye la corriente CP a través de los sistemas de puesta a tierra.

LOS RETOS DE LOS SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA

Los sistemas CP, y la protección contra la corrosión externa en general, requieren que la estructura esté eléctricamente bien aislada de tierra. Dado que los sistemas CP están diseñados para proteger sólo defectos relativamente pequeños en el revestimiento de la estructura protegida, el grado de aislamiento determina la eficiencia y eficacia del sistema CP en la protección de la estructura. Ciertamente, cuanto menor sea la superficie de la estructura que está directamente en contacto con tierra, menor será la corriente CP necesaria para la protección. Esta es la función básica de los revestimientos de tuberías de alta resistencia. Además, todas las superficies de la estructura que estén en contacto con otras estructuras conectadas a tierra deben aislarse para minimizar el flujo de corriente CP a través de las otras estructuras. Esto se consigue utilizando kits de aislamiento y juntas monolíticas en las conexiones de tuberías, accesorios dieléctricos para conexiones de tuberías más pequeñas, conexiones de conductos y sensores y placas de aislamiento para soportes de tuberías sobre el suelo.

Además de estas interfaces mecánicas, existen conexiones eléctricas entre la estructura y tierra cuya continuidad debe mantenerse para proteger la estructura y al personal de posibles condiciones de sobretensión. Estas conexiones incluyen puestas a tierra para sistemas de mitigación de CA y protección contra fallos de CA y rayos y puestas a tierra para equipos eléctricos.

Vías de puesta a tierra de mitigación de CA

El objetivo principal de los sistemas de mitigación de CA es disipar la tensión no deseada a lo largo de la tubería resultante de la CA inducida de las líneas de transmisión de energía cercanas y de las averías de CA y los rayos. La técnica general para mitigar la tensión de CA inducida en las tuberías consiste en conectarlas, en los puntos adecuados, a un sistema de puesta a tierra de baja impedancia para reducir la tensión a un valor seguro. El sistema de puesta a tierra suele ser una cinta de zinc desnuda o un cable de cobre tendido en paralelo con la tubería.

El proceso de diseño suele comenzar con la modelización de software por parte de consultores especializados, que introducen diversos factores como la resistividad del suelo, la distancia de separación y la tensión para llegar a un mapa de tensión en todos los puntos a lo largo de la tubería. A continuación, mediante la aplicación de puntos de puesta a tierra de baja impedancia en varios puntos de la zona afectada, se pueden modelizar los efectos de la corriente alterna en condiciones estacionarias y de fallo, y optimizar el diseño del sistema de puesta a tierra para abordar los problemas de seguridad de los trabajadores y de corrosión por corriente alterna. Dependiendo de muchas variables, como la distancia de separación y la geometría entre la tubería y las líneas eléctricas, los niveles de potencia, la resistividad del suelo, el revestimiento de la tubería, etc., el espaciado de las conexiones a tierra puede variar entre unos cientos de metros y varios kilómetros.

Estas uniones entre la tubería y el sistema de puesta a tierra proporcionan vías adicionales de baja impedancia para que la corriente CP fluya entre el lecho del ánodo y el terminal negativo del rectificador, introduciendo así una superficie de material adicional significativa que el sistema CP debe proteger, como se ilustra en la figura 1. Como resultado, a menudo no puede soportar el aumento de la carga de corriente y los potenciales CP pueden verse comprometidos, dejando la estructura inadecuadamente protegida. Como resultado, el rectificador a menudo no puede soportar el aumento de la carga de corriente y los potenciales de CP pueden verse comprometidos, dejando la estructura inadecuadamente protegida.

Figura 1: Protección CP de los sistemas de mitigación de CA sin aislamiento de CC

Puesta a tierra de equipos eléctricos

Es habitual que los equipos eléctricos, como las válvulas motorizadas, se conecten eléctricamente a las tuberías por descuido. En consecuencia, el equipo, su sistema de puesta a tierra y todo aquello a lo que está conectado, incluido el sistema de puesta a tierra de la compañía eléctrica, está conectado a la tubería. Estos sistemas de puesta a tierra se convierten entonces en vías adicionales para que la corriente CP regrese al terminal negativo del rectificador y, por lo tanto, presentan material adicional que debe ser protegido por el sistema CP, como se muestra en la Figura 2. Esto puede tener un impacto negativo drástico en la seguridad de los equipos. Esto puede tener un impacto negativo dramático en el rendimiento del sistema CP.

Los conductores eléctricos de puesta a tierra son necesarios para conducir la corriente de falla de CA y evitar condiciones de sobretensión, y deben dejarse en su lugar. Los códigos eléctricos nacionales exigen que los conductores de puesta a tierra del equipo sean 1) permanentes y continuos, 2) con capacidad nominal para manejar la corriente de fallo de CA prevista de la fuente, y 3) de baja impedancia para permitir que fluya la corriente de fallo de CA, permitiendo que un dispositivo de despeje (disyuntor o fusible) despeje el fallo. Esto define lo que es una "ruta efectiva de corriente de fallo a tierra" para la seguridad, según los códigos eléctricos[1]. Quitar el conductor infractor por conveniencia en el sistema CP es permitir un peligro de descarga inaceptable en el sitio durante cualquier condición de sobretensión.

Figura 2: CP Protección de equipos eléctricos Puesta a tierra sin aislamiento de CC

Tubería de puesta a tierra y medición de instrumentación

Los transmisores en tuberías y tanques suelen tener un blindaje metálico continuo que cubre los cables de señal y puede tener también un conductor de puesta a tierra interno adicional, como se muestra en la figura 3. Excepto en el caso de un transmisor que tenga un cuerpo aislado eléctricamente, el blindaje y el conductor de puesta a tierra cortocircuitarán la estructura con la tierra del instrumento y provocarán una corriente CP para proteger el sistema de puesta a tierra del instrumento.

Figura 3. Cable de señal típico

Del mismo modo, los tubos de medición de la presión de las tuberías o de control de los equipos suelen tender puentes entre las estructuras protegidas catódicamente y las no protegidas y pueden introducir una vía a tierra para la corriente CP.

TÉCNICAS DE AISLAMIENTO EN CC

Cuando se enfrentan a potenciales de CP insuficientes debido a las puestas a tierra necesarias, los diseñadores de CP podrían inclinarse por añadir más rectificadores y camas de ánodos y tolerar una demanda de corriente de CP elevada. Sin embargo, es probable que esta opción tenga un coste prohibitivo y que, en última instancia, no proporcione una protección suficiente.

Una solución práctica y ampliamente aceptada consiste en instalar dispositivos de desacoplamiento de CC en serie con las conexiones de enlace entre la estructura protegida catódicamente y los sistemas de puesta a tierra, tal como se muestra en la figura 4. Cuando se utilicen en serie con sistemas de puesta a tierra de equipos eléctricos, tenga en cuenta que el dispositivo debe estar específicamente aprobado para tal uso y que el uso de desacopladores de CC en sistemas de puesta a tierra debe cumplir las directrices y códigos nacionales locales. Esto evita que la corriente CP pase a través de los sistemas de puesta a tierra y minimiza así la cantidad de corriente CP necesaria para proteger la tubería.

Desacopladores de estado sólido

Los protectores de sobretensión de estado sólido utilizan componentes electrónicos de conmutación de estado sólido de alta potencia para crear un interruptor entre las dos estructuras a aislar. En condiciones normales, este interruptor permanece abierto, manteniendo el aislamiento de CC entre las estructuras. Cuando la tensión diferencial a través de los terminales supera un umbral de tensión prescrito, lo que ocurriría durante una avería o un rayo, el interruptor se cierra prácticamente de forma instantánea, colapsando la tensión a través de los terminales y uniendo eléctricamente las estructuras. Inmediatamente después del evento de sobretensión, el dispositivo vuelve automáticamente al estado OFF para mantener el aislamiento de CC.

Los desacopladores de estado sólido, además de unir las estructuras durante los fallos de CA y los rayos, proporcionan una vía de conducción continua para que la CA de estado estable pase a través del dispositivo en todo momento. Al cortocircuitar la corriente alterna inducida en estado estacionario, un desacoplador de estado sólido reduce la tensión alterna en la tubería y evita que la tensión alterna active el interruptor de estado sólido. En la Figura 5 se muestra un ejemplo de desacoplador de estado sólido instalado como parte de un sistema de mitigación de CA. En la Figura 6, se muestra un desacoplador instalado para aislar por CC una válvula accionada por motor de la toma de tierra eléctrica.

Figura 4: Protección CP con aislamiento CC mediante desacopladores

 

Figura 5. Desacoplador de estado sólido instalado como parte de un sistema de mitigación de CA. Desacoplador de estado sólido instalado como parte de un sistema de mitigación de CA.

Figura 6. Un desacoplador instalado para aislar de CC un MOV de tierra.

Células de polarización

La célula de polarización es un interruptor electroquímico compuesto por pares de placas de acero inoxidable o níquel sumergidas en una solución de hidróxido de potasio. Responde a la corriente continua de baja tensión polarizando las placas y reduciendo el flujo de corriente continua. Pasa la corriente continua de alta tensión, la corriente alterna de estado estacionario, los fallos de corriente alterna y la corriente de rayo.

Desde la introducción de los dispositivos de estado sólido en la década de 1980, las células de polarización se han vuelto mucho menos comunes debido a su necesidad de mantenimiento regular de los niveles de fluido, el gran tamaño del paquete y el hecho de que, cuando fallan, crean un circuito abierto, lo que crea un peligro potencial para la seguridad.

Otros dispositivos de aislamiento de CC

Aunque no se consideran desacopladores, los dispositivos de vía de chispas se utilizan habitualmente para proteger las juntas de aislamiento de los daños causados por los rayos. Cuando la tensión a través de los terminales alcanza un nivel determinado, un arco tiende un puente entre los dos electrodos del producto y pasa la corriente. Normalmente, las vías de chispas requieren varios cientos de voltios para CA y más de 1000 V para rayos para que el dispositivo entre en conducción. Aunque proporcionan aislamiento de CC, no pueden pasar corriente de CA de baja tensión, por lo que no son adecuados para su uso con sistemas de mitigación de CA. Además, las vías de chispas no proporcionan una vía de protección eficaz contra fallos a tierra, tal y como se define en los códigos eléctricos, por lo que no pueden utilizarse en el circuito de puesta a tierra de equipos eléctricos.

REQUISITOS DE APLICACIÓN DE LOS DESACOPLADORES DE CC

Los productos de desacoplamiento deben seleccionarse examinando cuidadosamente sus características eléctricas en relación con el fin previsto para garantizar una aplicación adecuada.

Baja impedancia para fallos de CA y rayos

Uno de los requisitos más básicos de los dispositivos de desacoplamiento es proporcionar una vía de baja impedancia para los fallos de CA y los rayos. Durante un evento de este tipo, la tensión a través de un dispositivo de estado sólido se bloquea en el umbral de tensión, que suele ser de 3 voltios o menos. En las condiciones de fallo de CA más extremas, la tensión máxima a través de los terminales es inferior a 10 V. En caso de sobretensión por rayo, esta tensión máxima es de aproximadamente 100 V. Esto garantiza que las sobretensiones se bloquearán a niveles bajos durante los fallos o los rayos, lo que supone una ventaja significativa para la seguridad del personal y para aplicaciones como la protección de juntas aisladas.

Suficientes dispositivos

El valor nominal típico de fallo de CA para aplicaciones de tuberías cerca de torres HVAC es de 5 kA y no son infrecuentes niveles de hasta 15 kA. La mayoría de los dispositivos de estado sólido tienen la capacidad y los valores nominales para manejar corrientes de fallo de CA a estos niveles.

Baja impedancia para CA en estado estacionario

Para ser eficaces como parte de los sistemas de mitigación de CA, los dispositivos de desacoplamiento deben ser capaces de conducir continuamente la CA inducida en estado estacionario. Esto incluye los dispositivos utilizados a través de juntas de aislamiento si los puntos de puesta a tierra en los lados opuestos de la junta forman parte del mismo sistema de mitigación de CA. Los desacopladores de estado sólido y las celdas de polarización conducen continuamente la CA de estado estacionario. La mayoría de los desacopladores de estado sólido introducen sólo unos pocos miliohmios de impedancia, por lo que no afectan significativamente a la tensión de la tubería.

Bajo mantenimiento

Dada la ubicación remota de muchas tuberías, el bajo mantenimiento y la fiabilidad de los dispositivos de desacoplamiento son extremadamente importantes. Dado que las celdas de polarización requieren inspecciones periódicas para mantener los niveles de líquido, estos dispositivos se han vuelto mucho menos populares en las últimas décadas.

Baja corriente de fuga de CC

Para mantener la eficiencia de los sistemas CP, es importante minimizar las fugas de corriente continua a tierra a través de los dispositivos de desacoplamiento. Dado que muchos revestimientos de tuberías modernos proporcionan un aislamiento tan eficaz, las corrientes del rectificador CP son a menudo tan bajas que varios miliamperios de pérdida de corriente CC a tierra a través de un dispositivo de desacoplamiento pueden afectar negativamente al rendimiento del CP. Los desacopladores de estado sólido, cuando se aplican correctamente dentro del rango de tensión umbral, suelen tener menos de 10 mA de pérdida de corriente continua.

Clasificación para zonas peligrosas

Muchos emplazamientos de usuarios están clasificados formalmente como ubicaciones peligrosas, definidas por normas internacionales como la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) en función de la concentración de gases o líquidos inflamables presentes. Los dispositivos eléctricos deben cumplir determinados requisitos de diseño y calidad para poder utilizarse en estos lugares. Si un lugar está clasificado o tratado de otro modo como ubicación peligrosa, debe utilizarse un producto de protección contra sobretensiones que cuente con certificaciones de terceros (UL, ATEX, IECEx) para este entorno.

Diseño a prueba de fallos

Si se exponen a valores de corriente de fallo superiores a sus valores nominales, los dispositivos de protección contra sobretensión siempre deben fallar de forma segura y sin incidentes en el modo de cortocircuito (fallar como un cortocircuito muerto), uniendo los dos puntos por seguridad. Esto garantiza que las condiciones de sobretensión se solucionen, tanto si el producto funciona como si falla.

La mayoría de los dispositivos de estado sólido se consideran realmente "a prueba de fallos" y las certificaciones de los productos deben proporcionar una verificación como tal. Cuando las células de polarización fallan, ya sea por evaporación del fluido o por rotura del depósito, fallan como circuito abierto y dejan de proporcionar una puesta a tierra de seguridad.

CONCLUSIONES

Para minimizar la corrosión, las tuberías y los tanques de almacenamiento recurren a costosos revestimientos, juntas de aislamiento y sistemas de protección catódica para aislar electroquímicamente la estructura de la tierra. Sin embargo, para mitigar los efectos dañinos y peligrosos de las interferencias de corriente alterna y los rayos, estas estructuras requieren sistemas de puesta a tierra intencionados. Estos requisitos contradictorios se han abordado, en general, mediante el uso generalizado de desacopladores de CC. Los desacopladores, cuando se instalan en las conexiones eléctricas entre las tuberías protegidas por CP y tierra, proporcionan tanto aislamiento de CC como conexión a tierra para CA y rayos.

Sin embargo, no todos los dispositivos de desacoplamiento de CC son iguales. Por ejemplo, los dispositivos de vía de chispas no deben utilizarse en la mayoría de las aplicaciones situadas cerca de líneas eléctricas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, ya que no pasan a tierra la corriente alterna inducida de baja tensión en estado estacionario y no están preparados para soportar los niveles de corriente alterna que suelen observarse en las tuberías de estos lugares. Además, muchos desacopladores de CC no han sido bien validados por organismos de certificación de terceros acreditados para cumplir los criterios de rendimiento establecidos. Es importante conocer a fondo los puntos fuertes y las limitaciones de rendimiento de los dispositivos antes de aplicarlos.

 

REFERENCES
1. US National Electrical Code, NFPA 70, Article 250.4(A)(5).

Todos los desacopladores de Dairyland bloquean la CC y simultáneamente conectan a tierra la CA durante condiciones normales, y proporcionan protección contra sobretensión durante condiciones de fallo de CA y rayos. Esta combinación de aislamiento y conexión a tierra hace que los desacopladores de estado sólido de Dairyland sean ideales para una amplia variedad de aplicaciones en las que el aislamiento es beneficioso para el rendimiento del sistema de CP, pero la conexión a tierra de seguridad es fundamental para la seguridad.

Para una demostración práctica de cómo los desacopladores responden a varias condiciones de campo, use el enlace a la derecha para acceder a nuestro simulador de desacopladores. Si tiene preguntas sobre el simulador o quiere saber más sobre Dairyland, contáctenos.

Preparada para y presentada en la Conferencia del Área Central de NACE de 2015, esta presentación analiza el uso de dispositivos de desacoplamiento para proporcionar seguridad y aislamiento de CP en una variedad de instalaciones y equipos. Esta sesión cubre los tipos de estructuras que se encuentran en las instalaciones, qué tipos de problemas de puesta a tierra/unión se pueden encontrar, ubicaciones peligrosas y cómo solucionar estos problemas y preocupaciones.

Los sistemas de protección catódica y las redes de suministro eléctrico se encuentran en las mismas zonas geográficas y, a veces, estos sistemas interactúan de forma imprevista. Este estudio de caso muestra cómo un sistema de suministro eléctrico actuó como conducto para la corriente CP y provocó corrosión en un lugar sorprendente.