Desacoplamiento de CC en los sistemas de puesta a tierra de los servicios eléctricos

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.