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Mitigando as interferências elétricas em sistemas dutoviários

NBR 16563-2 de 10/2018: a mitigação da circulação de correntes de fuga em sistemas dutoviários

Equipe Target

A NBR 16563-2 de 10/2018 – Mitigação de efeitos de interferências elétricas em sistemas dutoviários – Parte 2: Sistemas de corrente contínua estabelece os procedimentos para determinar o nível de interferência e meios para controlar e mitigar os efeitos nocivos da circulação de correntes de fuga em sistemas dutoviários, provenientes de sistemas elétricos que operam em corrente contínua. Também é aplicável a outras estruturas metálicas em contato com o solo sujeitas a interferências de corrente contínua, como cabos blindados, tanques, estruturas de linhas de transmissão e sistemas de aterramento. O uso de equipamentos ou soluções alternativas de engenharia para aplicações individuais não descritas nesta norma são permitidos. Isto pode ser particularmente aplicável onde houver tecnologia inovadora ou em desenvolvimento.

As correntes de fuga provenientes de sistemas cc podem causar corrosão em estruturas metálicas enterradas. Esta corrosão, conhecida como eletrolítica, é particularmente crítica, uma vez que seus efeitos podem aparecer em um curto espaço de tempo. Por esta razão, é fundamental identificar o problema desde o projeto e, em sistemas existentes, implantar medidas mitigadoras com rapidez, verificando regularmente a efetividade destas.

Vários sistemas cc permitem, intencionalmente ou não, o fluxo de corrente de fuga no solo. Entre eles, sistemas de transporte eletrificados, linhas de transmissão e proteção catódica (PC). Quando uma estrutura metálica é afetada por uma corrente de fuga, seu potencial eletroquímico é alterado na direção positiva (interferência anódica) ou negativa (interferência catódica), dependendo da direção da entrada e saída da corrente.

As regiões de saída e de entrada de corrente podem ser mapeadas por meio de medições de potencial entre a estrutura e o eletrólito, com um eletrodo de referência. Devido à resistência do eletrólito, o fluxo de corrente cria uma queda de tensão (queda IR) que consequentemente gera um erro na medição de potencial. Isto resulta em potenciais mais positivos e negativos que o real nas regiões anódicas e catódicas, respectivamente.

A utilização de cupom minimiza este efeito. No ponto de saída de corrente, ocorre uma reação anódica na interface metal/meio, resultando na oxidação do metal. É possível calcular a perda de massa por meio da lei de Faraday da eletrólise: m= It/F x M/z, onde m é a massa da substância liberada para o eletrólito, expressa em gramas (g); I é a corrente, expressa em ampères (A); t é o tempo de duração da corrente, expresso em segundos (s); F é a constante de Faraday, expressa por coulumbs por mol (C/mol) (F = 96485); M é a massa molar da substância, expressa por gramas por mol (g/mol) (MFe = 56); e z é o número de valência da substância (elétrons transferidos por íon) (zFe = 2).

No ponto de entrada de corrente, ocorre uma reação catódica na interface metal/meio, reduzindo ou até eliminando a corrosão. Entretanto, altas densidades de corrente ou a ausência de oxigênio podem levar a evolução de gás hidrogênio. Em certas circunstâncias, o hidrogênio pode causar fragilização de aços de alta resistência, especialmente em aços de estrutura martensítica. Este efeito pode ser minimizado limitando os potenciais aos valores descritos em 6.4.

Deve ser feita uma análise das condições de segurança pessoal nas proximidades dos sistemas interferente e interferido. Uma situação de interferência normalmente envolve duas ou mais empresas diferentes e é necessário estabelecer uma troca eficiente e confiável de informações entre as partes envolvidas. Não é rara a existência de uma estrutura interferida por sistemas cc de diferentes concessionárias, assim como um sistema cc pode produzir interferência em estruturas pertencentes a diferentes transportadoras.

Convém que cada empresa nomeie um gestor de interferência, a fim de ser o ponto de referência para trocas de informações relativas à companhia. Dados sobre novas instalações ou significativas modificações em sistemas de dutos, de PC, de tração eletrificada e de transmissão elétrica devem ser informados às partes interessadas. Nos casos onde há risco de corrosão devido à interferência cc, deve-se localizar a possível fonte de interferência, assim como anomalias durante inspeções de rotina no sistema de PC.

Interferências são usualmente detectadas quando se verificam oscilações ou valores anormais de potencial entre a estrutura e o eletrólito. O risco de corrosão de uma estrutura enterrada sujeita a interferências elétricas oriundas de sistemas cc deve ser avaliado por meio de medições de potencial eletroquímico, gradiente de potencial no solo ou de corrente elétrica, executadas conforme a NBR ISO 15589-1.

Cupons são altamente recomendáveis para medição de potencial “OFF”, livre de queda IR, e medição da direção e intensidade do fluxo de corrente. Em locais onde não há flutuação de potencial, convém que sejam levantados os potenciais com a fonte da interferência em operação e fora de operação. Onde houver flutuação de potencial, convém que sejam realizados registros contínuos de potencial por um período significativo, em geral por 24 h. A interferência é aceitável em estruturas sem PC desde que a variação positiva de potencial atenda ao estabelecido na NBR ISO 15589-1 e descrito na tabela.

Um sistema de corrente impressa pode ser utilizado quando o nível da interferência é baixo. Esta medida pode ser considerada quando a distância entre as estruturas interferente e interferida é grande, impossibilitando a aplicação de uma drenagem ou o uso da drenagem não for recomendável por questões de segurança.

Convém que o retificador usado no sistema de corrente impressa seja automático, isto é, possua a capacidade de ajustar automaticamente a sua corrente de saída em função do potencial da estrutura interferida. Uma das formas de redução de correntes de interferência em um duto é limitar sua área exposta à interferência, isolando-o em seções distintas por meio de juntas isolantes.

Convém que seja utilizada esta medida durante a etapa de projeto de um duto, uma vez que cada seção necessita de um sistema próprio de PC. Adicionalmente, a instalação de uma junta isolante em um duto em operação pode demandar altos custos e envolver paradas operacionais. Quanto à inspeção e manutenção, todo equipamento instalado com o objetivo de limitar o fluxo de corrente de fuga deve ser inspecionado e conservado seguindo os requisitos estabelecidos na NBR ISO 15589-1.

FONTE: Equipe Target

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