Manual del Curso CP 1–Cathodic Protection Tester CP NIVEL 1 Manual PDF

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M a nuaCPl de lNCurso I V EL 1 CP 1 –Ca t hodic M a nua l Prot e c t ion T e st e r © NACE International, 2000 Julio 2008 Ene ro 2 0 1 0 © N ACE I nt e rna t iona l, 2 0 0 0 Agradecimientos El tiempo y la experiencia de muchos miembros de NACE Internacional se han volcado en el desarrollo de este cu...

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Manual del Curso CP 1–Cathodic Protection Tester CP NIVEL 1 Manual Camilo Sandoval

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Capit ulo 3 CONT ROL DE CORROSIÓN EN EST RUCT URAS ENT ERRADAS leonel douglas CP 3–T ÉCNICO SUPERIOR EN PROT ECCIÓN CAT ÓDICA MANUAL DEL CURSO Gala Rincon AVANCES EN LA MEDIDA DE LA PROT ECCIÓN CAT ÓDICA DE EST RUCT URAS METÁLICAS ENT ERRADAS … mercedes panzini

CP I V EL M a nua l de lNCurso CP 1 –Ca t hodic M a nua l Prot e c t ion T e st e r

Julio 2008 © NACE International, 2000 Ene ro 2 0 1 0

© N ACE I nt e rna t iona l, 2 0 0 0

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Agradecimientos El tiempo y la experiencia de muchos miembros de NACE Internacional se han volcado en el desarrollo de este curso. Los autores del curso y los que han colaborado para hacer posible este trabajo agradecen su dedicación y esfuerzos. La meta, objetivos pedagógicos y criterios de rendimiento de este Curso fueron desarrollados por el Grupo de Trabajo Cathodic Protection Training and Certification Program, bajo el auspicio del NACE Certification and Education Committee. Un agradecimiento especial para los que se nombran a continuación. En nombre de NACE queremos agradecer a los siguientes miembros, que han sido vitales para el desarrollo y revisión de este programa: Buddy Hutson Steve Bean Joe C. Bowles, Jr. Raul Castillo David Edwards Gerry Garleiser Kevin Garrity Robert Gummow Brad J. Lewis Thomas H. Lewis Ed Ondak Larry Rankin John Schmidt David A. Schramm William H. Thomason

Florida Gas Transmission Company;Maitland, Florida Southern California Gas Company, Los Angeles, California Tellepsen Gas Pipeline Services, Houston, Texas Dow Chemical, Freeport, Texas Santa Fe Pipelines, Rocklin, California Exxon Co. USA, Houston, Texas CC Technologies, Dublin, Ohio CorrEng Consulting Service Inc., Downsview, Ontario Kinder Morgan Energy Partners L.P., Tucson, Arizona LORESCO, Inc., Hattiesburg, MS US DOT Office of Pipeline Safety, Littleton, Colorado Corrpro Companies Inc., Houston, Texas Duke Energy, Houston, Texas Northern Illinois Gas Company, Naperville, Illinois Conoco, Inc. Ponca City, Oklahoma

Este grupo de miembros de NACE ha prestado su estrecha colaboración a los responsables de la elaboración del Curso, que fueron John Fitzgerald, John Wagner, y Walter Young de Corrpro Cos. Inc. Gran parte del material de los cursos fue extraído y depurado a través del tiempo por miembros entre los que se incluyen: Robert A. Gummow, (CorrEng, Downsview, Ontario), James R. Myers (JRM Associates, Franklin, Ohio), Frank Rizzo (FERA Corporation, Houston, Texas), Marilyn Lewis, P.E. (Lewis Engineering, Hattiesburg, MS), Larry Brandon (CorPre Tek, Inc., Hubbardston, MI) y James F. Jenkins, P.E. (Cambria, California).

IMPORTANTE Ni NACE Internacional, ni sus autoridades, directores o miembros aceptan responsabilidad alguna por el uso de los métodos y materiales aquí discutidos. El uso de materiales patentados y copyright no conlleva autorización alguna. La información tiene el fin de asesorar solamente. El uso de métodos y materiales queda bajo la exclusiva responsabilidad del usuario. La traducción de este Curso al idioma español ha sido autorizada por NACE Internacional.

Traducción: María José Albaya. Supervisión: Ing. Héctor C. Albaya, NACE Argentina Buenos Aires, Revisado Enero 2009

Todos los derechos quedan reservados. Queda prohibida la reproducción total o parcial de este documento, por cualquier medio, sin la expresa autorización del propietario del copyright.

FUNDAMENTOS ELECTRICIDAD – Ley de Ohm Autor: Buddy Hutson, Enron Corp.

Esta información pretende ayudar a los estudiantes del Programa de Capacitación y Certificación en Protección Catódica de NACE antes de asistir al curso. Otros estudiantes también pueden encontrar útil esta información como punto de partida para comprender los principios fundamentales que subyacen a la tecnología de la protección catódica. Cuando usted asista al Curso de NACE de Cathodic Protection Tester, una de las primeras cosas que le enseñarán es electricidad básica. Ya sea usted electricista o técnico en electricidad, o trabaje en control de corrosión, deberá tener un buen conocimiento práctico de los fundamentos básicos de la electricidad. Una de las cosas que hemos aprendido luego de varios años de dictar los cursos de protección catódica, es que muchos estudiantes tienen problemas con el aspecto matemático de algunos principios eléctricos. Es por esto que hemos elaborado una pequeña introducción que lo ayudará a estar mejor preparado al momento de iniciar el curso. Por favor, lea lo que sigue con atención antes de empezar con el curso. Todos estos conceptos serán explicados al inicio del curso; aún así, los estudiantes pueden tener dificultades para comprender algunas prácticas de la protección catódica si no están familiarizados con estos principios fundamentales. Uno de los conceptos más básicos de los fundamentos de la electricidad tiene que ver con la Ley de Ohm. En 1828, George Simon Ohm hizo algunos descubrimientos en relación con el voltaje, la corriente y la resistencia. Antes de entrar de lleno en estos descubrimientos, que dieron lugar a la “Ley de Ohm”, echemos un vistazo a los elementos involucrados. ¿Dónde podemos encontrar voltaje, corriente y resistencia? En su auto, su aparato de TV, su linterna, incluso en su marcapasos. Siempre que haya un circuito eléctrico activo, estos elementos básicos estarán allí. Para asegurarnos de que todos sabemos de qué estamos hablando, definamos los tres elementos de la Ley de Ohm. Tenga en cuenta que, durante el curso, se ampliarán las explicaciones acerca de estos conceptos. En aras de la simplicidad, hablaremos aquí de Corriente Continua (DC – Direct Current). Durante el curso, hablaremos también de la Corriente Alterna (AC – Alternating Current). Recuerde que las baterías funcionan con corriente continua, y que la energía del enchufe de su casa funciona con corriente alterna. VOLTAJE El voltaje puede definirse como una diferencia de potencial. El potencial se refiere a la posibilidad de realizar un trabajo. Cuando usamos un voltímetro para medir de un lado a otro de los terminales de una batería, estamos midiendo la diferencia de potencial entre uno y otro terminal. Podemos llamar al voltaje fuerza electromotriz, indicando su capacidad de realizar el trabajo de forzar a los electrones a moverse. El símbolo del voltaje es la letra E, y esto proviene del término “fuerza electromotriz” (electromotive

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force). La unidad de medición del voltaje es el “Voltio”. En un sistema de gas, el voltaje es comparable a la presión. El gas fluye por una cañería como resultado de la presión del sistema. Voltaje Unidad de medición Símbolo Comparable con

Diferencia de potencial, fuerza electromotriz, capacidad de realizar trabajo Voltio E o V (Este símbolo se usará en la formulación de la Ley de Ohm) La presión en un sistema de gas o de líquido

CORRIENTE La corriente puede definirse como el flujo de electrones. Cuando la diferencia de potencial entre dos cargas fuerza a una tercera carga a moverse, la carga en movimiento es una corriente eléctrica. Para producir corriente, la carga debe ser movida por una diferencia de potencial. La unidad de medición de la corriente es el “Amperio”. Generalmente, decimos simplemente Amp. El símbolo de la corriente es la letra I. Esto proviene del término “Intensidad”, ya que la corriente es una medida de cuán intenso o concentrado es el flujo de electrones. En un sistema de gas, la corriente es comparable al flujo del gas. La presión hace que el gas fluya por el tubo; de la misma manera, el voltaje hace que los electrones fluyan en un circuito eléctrico. Corriente

Flujo de electrones

Unidad de medición

Amperio

Símbolo

I (Este símbolo se usará en la formulación de la Ley de Ohm)

Comparable con

El flujo de gas o líquido en una tubería

RESISTENCIA La resistencia puede definirse como aquello que se opone al flujo de la corriente. Según la estructura atómica de un material, éste puede clasificarse como conductor, semi-conductor o aislante. Esta clasificación está determinada por la cantidad de electrones libres disponibles para permitir el flujo de corriente al aplicarse una diferencia de potencial a través del material. Los conductores tienen muchos electrones libres, por lo que la corriente fluye con facilidad. Los semi-conductores tienen menos electrones libres y oponen más resistencia al flujo de la corriente. Los aislantes tienen muy pocos electrones libres y oponen una enorme oposición al flujo de la corriente. Es decir, un excelente aislante no permite el flujo de corriente. La unidad de la resistencia es el “Ohmio” (sospecho que George Simon Ohm deseaba ser recordado). El símbolo del Ohmio es la letra R, que proviene de la palabra “resistencia”. También se usa la letra griega (Ω ). En un una tubería de gas o líquido, la resistencia puede compararse con una placa orificio o bien con la limitación del flujo dada por el propio diámetro interno del tubo.

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Resistencia

Oposición al flujo de la corriente

Unidad de medición

Ohmio, muchas veces representado por la letra griega Omega (Ω)

Símbolo

R (Este símbolo se usará en la formulación de la Ley de Ohm)

Comparable con

Placa orificio o limitación dada por el diámetro interno del tubo

Deténgase a responder algunas preguntas sin mirar el texto precedente. Si no puede responderlas, sugiero que vuelva a leer el material antes de continuar. 1. El voltaje puede definirse como: A. Fuerza electrodinámica B. Fuerza electropotencial C. Fuerza electroquímica D. Fuerza electromotriz 2. La corriente es A. La acumulación de electrones B. El flujo de electrones C. La división de electrones D. El paso de electrones 3. La resistencia es ___________ de/al flujo de la corriente. A. El opuesto B. La oposición C. El resultado D. Lo inverso 4. El voltaje es comparable con __________ en un sistema de gas. A. El flujo del gas B. La restricción del flujo de gas C. La presión D. Una placa orificio 5. La corriente es comparable con ________ en una tubería de líquidos. A. Una placa orificio B. El flujo del producto C. La presión que impulsa al producto D. La fricción con la pared interna del tubo 6. La resistencia es comparable con ___________ en un sistema de gas o de líquidos. A. La acumulación de la presión B. El flujo del producto C. Una placa orificio D. El diámetro externo del tubo Espero que haya respondido 1. (D), 2. (B), 3. (B), 4. (C), 5. (B), 6. (C)

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LEY DE OHM Ahora que hemos definido los elementos de la “Ley de Ohm”, veamos los descubrimientos que realizó George en 1828. Descubrió que, en un circuito simple como el de la Figura 1, cuando el voltaje se mantiene constante, la corriente y la resistencia varían en forma inversa. Esto significa que cuando la corriente del circuito aumenta, el valor de la resistencia disminuye. La Figura 2 muestra esta relación.

(I) Corriente (Amperímetro)

A (E) Voltaje (Batería)

(R) Resistencia Figura 1. Circuito Eléctrico Simple

Si una SUBE, la otra BAJA

Corriente

Resistencia

El voltaje es constante

Si una BAJA, la otra SUBE

Corriente

Resistencia

El voltaje es constante

Figura 2. Relación entre Corriente y Resistencia

A continuación, George observó que cuando la Resistencia se mantiene constante, los valores del Voltaje y la Corriente son directamente proporcionales. Esto significa simplemente que si uno aumenta, la otra disminuye; y si uno disminuye, la otra aumenta, en las mismas proporciones. La Figura 3 muestra esta relación. Si aumenta una, la otra sube proporcionalmente

Voltaje

Current

La resistencia es constante

Si disminuye una, la otra baja proporcionalmente

Voltaje

La resistencia es constante

Figura 3. Relación entre la Corriente y el Voltaje

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Corriente

Luego estableció el hecho de que estas relaciones jamás cambian, por lo que pueden expresarse matemáticamente. Así, la Ley de Ohm se convirtió en la fórmula: E = IR o El voltaje es igual a la Corriente multiplicada por la Resistencia. Veamos si esta relación es verdadera con valores concretos. Si tenemos una corriente de 2 amperios y una resistencia de 10 ohmios, veremos que E = 2 x 10, o un Voltaje igual a 20 voltios. Si usáramos sólo la mitad de la corriente (1 Amp), el voltaje sería E = 1 x 10 o 10 voltios, también la mitad de su primer valor. Esto demuestra el segundo aspecto: el voltaje y la corriente son directamente proporcionales, ya que cuando la corriente se redujo en un 50%, el voltaje también se redujo en un 50%. A continuación muestro algunas de las figuras que uso para enseñar la Ley de Ohm. Lo ayudarán a entender cómo, con un poco de álgebra, puede manipularse la fórmula original para calcular la corriente y la resistencia. Hay un modo sencillo de recordar la fórmula de la Ley de Ohm. Se llama Círculo Mágico, o también a veces, Triángulo Mágico. Simplemente tape el símbolo del factor que quiere calcular, y la posición de los dos símbolos restantes le revelará la fórmula para calcularlo.

Ayuda-memoria Magic Circle Memory Aid Círculo Mágico

E

E I

R

I

Ó

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R

Formulaciones de la Ley de Ohm OBTENER EL VOLTAJE

Círculo Mágico Tape la V para ver la relación matemática entre el Voltaje y la Corriente

Fórmula de la Ley de Ohm para obtener el Voltaje (E) Voltaje =

I

X

R

(I) (R) Corriente x Resistencia

En otras palabras, para obtener el Voltaje Multiplique la Corriente por la Resistencia.

E =I × R

OBTENER LA CORRIENTE

Círculo Mágico Tape la I para ver la relación matemática entre el Voltaje y la Resistencia

E

÷ R

Fórmula de la Ley de Ohm para obtener la Corriente

(I) (E) Corriente= = Voltaje (R) Resistencia

En otras palabras, para obtener la Corriente Divida el Voltaje por la Resistencia.

I=

E R

OBTENER LA RESISTENCIA

Círculo Mágico Tape la R para ver la relación matemática entre el Voltaje y la Corriente

÷ I

Fórmula de la Ley de Ohm para obtener la Resistencia

E (R) Resistencia =

(E) Voltaje (I) Corriente

En otras palabras, para obtener la Resistencia Divida el Voltaje por la Corriente.

R=

E I

ó

I=

Acerca de la Ley de Ohm, es importante tener en cuenta que, para obtener un valor desconocido, usted debe conocer los otros dos. Es matemáticamente imposible resolverla sin al menos dos valores.

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E R

Con esto terminamos nuestra breve introducción a la Ley de Ohm. his completes this short introduction to Ohm’s Law. ¡Nos vemos en clase! P.S. Si necesita más información y no tiene planeado asistir al próximo curso CP 1–Cathodic Protection Tester de NACE, a continuación le damos algunas otras opciones para aprender más acerca de la protección catódica: 1.

2.

3.

4.

5.

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Para principiantes en la PC, recomiendo el libro Pipeline Corrosion and Cathodic Protection de Peabody. Está disponible en la NACE Store en el sitio web de NACE http://www.nace.org/nace/index.asp. Este libro de referencia se entrega a los estudiantes del curso NACE CP 1–Cathodic Protection Tester. NACE tiene tutoriales de Protección Catódica de 1 y 2 días, auspiciados por NACE Areas and Sections. Para más información acerca de los tutoriales de PC, por favor envíe un e-mail a [email protected]. Si usted tiene una pregunta técnica acerca de la PC, recuerde que puede usar el servicio de la Red de Corrosión de NACE (NACE Corrosion Network list serve) para efectuar preguntas técnicas. http://www.nace.org/nace/content/discussion/NcnCorrosion.asp Si usted tiene una pregunta acerca del Programa de Capacitación y Certificación en Protección Catódica de NACE (NACE Cathodic Protection Training and Certification program), por favor envíe un e-mail a [email protected] o visite la sección de Education/Certification del sitio web de NACE. A continuación, algunos otros excelentes programas que enseñan la tecnología de la protección catódica: ‰ Kilgore College (Kilgore, Texas) ofrece un programa de grado de 2 años en teconología de la corrosión, con cursos semestrales dedicados a la tecnología de la protección catódica. (Visite http://www.kilgore.edu/corrosion.asp ) ‰ El Appalachian Underground Corrosion Short Course (AUCSC) es un evento anual, de una semana de duración, que ofrece seminarios y otras presentaciones sobre protección catódica. (Visite http://www.aucsc.com/) ‰ La Universidad de Oklahoma también auspicia un curso corto en conjunto con varias secciones de NACE: visite http://www.occe.ou.edu/engr/corrosion/.

AU T OEV ALU ACI ÓN DE M AT EM ÁT I CA BÁSI CA Los cursos CP 1–Cathodic Protection Tester y CP 2–Cathodic Protection Technician requieren el uso de habilidades matemáticas básicas: suma, resta, división, fracciones, álgebra, ecuaciones, conversión de unidades, porcentajes y gráficos. Esta evaluación está pensada para ayudar a los estudiantes de los cursos CP 1–Cathodic Protection Tester y CP 2–Cathodic Protection Technician a determinar su familiaridad con los conceptos matemáticos usados en estos cursos. Las preguntas deben resolverse sin el uso de la calculadora.

Resuelva los siguientes problemas. Escriba su respuesta en el espacio suministrado.

1.

Escriba su respuesta en forma exponencial. (8 x 8 x 8) = ___________

2.

Resuelva. 32 y 33 =

3.

Resuelva:

___________

a. 147 = ___________

4.

5.

b. 22 =

___________

c. 73 =

___________

Escriba cada fracción en forma decimal.

a.

81 = ___________ 100

b.

3 = ___________ 10

c.

37 = ___________ 50

Escriba cada decimal en forma de fracción.

a. 0.4 = ___________ © NACE International, 2003 7/2008

Page 1 of 3

b. 0.1 = ___________ 6.

Resuelva cada uno de los siguientes problemas con fracciones. Reduzca la fracción a su mínima expresión.

7.

8.

a.

15 50 + = __________ _ 10 50

b.

35 21 + = ___________ 110 12

c.

36 20 − = __________ _ 78 78

d.

2 2 × 5 5

= ___________

e.

4 3 × 7 4

= __________ _

f.

4 1 × 8 2

= __________ _

g.

10 10 ÷ 30 50

Despeje “x” en las siguientes ecuaciones.

a. x + 3 = 5

x = ___________

b. –6 + x = 9

x = ___________

c. 10x = 130

x = ___________

Convierta a las unidades indicadas

a. 200 milivoltios

=

___________Voltios

b. 0.03 Voltios

=

___________milivoltios

c. 1,000 Amperios

=

___________kiloamperio

d. 0.5 Amperios

=

___________miliamperios

e. 0.7 megaOhmios

=

___________...