Diseño de protección catódica para cuatro nuevas líneas de conducción de agua y la tubería de patio de estaciones de bombeo, San Antonio (2017-2021)

Cuatro nuevas líneas de conducción de agua en San Antonio cruzan terreno que va de arcilla plástica a roca caliza sólida. Como subconsultor de la firma de diseño principal, nuestro ingeniero de corrosión probó el suelo a lo largo de ellas a fines de 2017 y preparó el diseño de protección catódica en 2018. Los planos según construcción y de registro se emitieron en 2020 y 2021.

Las líneas

El proyecto lleva agua de una nueva instalación terminal a tres estaciones de bombeo existentes. Según el diseño, las líneas eran unos 3,700 pies de acero soldado de 36 pulgadas con recubrimiento dieléctrico; unos 10,670 pies de acero de 54 pulgadas, casi todo en túnel con el tubo embebido en lechada y solo 170 pies a cielo abierto; unos 1,800 pies de acero recubierto de 48 pulgadas; y unos 3,720 pies de tubería de 24 pulgadas, sobre todo HDPE, con 520 pies de hierro dúctil en túnel. La tubería de patio nueva, de 18 a 60 pulgadas, en la terminal y en una estación de bombeo, era parte del alcance.

De arcilla a caliza

Una cuadrilla de dos personas hizo pruebas Wenner de cuatro electrodos (ASTM G57) en 21 puntos en noviembre de 2017, aproximadamente cada 1,000 pies donde el trazo era accesible, más cada estación de bombeo, con separaciones de 2.5 a 20 pies. Las resistividades por capa fueron de 376 ohm-cm en la ruta de 24 pulgadas, en arcilla plástica, a 315,975 ohm-cm en la terminal, en caliza. Los promedios por línea fueron de unos 1,000 ohm-cm en la ruta de 24 pulgadas a casi 85,000 ohm-cm en la línea de 36 pulgadas. Las pruebas de laboratorio en muestras de sondeos hallaron sulfatos de hasta 3,220 ppm en la ruta arcillosa, suficiente para que sugiriéramos cemento Tipo V resistente a sulfatos para el concreto ahí.

La caliza necesitaba su propio análisis. La roca sin alterar es muy resistiva, pero la roca triturada que se usa como relleno de zanja tiene menor resistividad y más oxígeno, así que el tubo tendido a cielo abierto en caliza enfrenta condiciones moderadamente corrosivas. En la línea de 54 pulgadas, 170 pies de acero recubierto unidos a 10,500 pies de acero desnudo en lechada forman una celda de metales mezclados con un voltaje de impulso que puede llegar a unos 0.5 V, y los pequeños defectos del recubrimiento se vuelven sus ánodos. Sin protección, ese tramo corto recubierto se corroería rápido.

Decisiones de diseño

La resistividad variaba demasiado a lo largo de las rutas para usar ánodos de sacrificio, así que las líneas de conducción llevan corriente impresa, y los derechos de vía angostos no dejaban espacio para camas superficiales distribuidas. Cada cama anódica es un pozo profundo de 8 pulgadas de diámetro y 200 pies de profundidad, con ánodos de óxidos metálicos mezclados en coque. Las líneas de 36 y 48 pulgadas llevan cada una un rectificador de 10 V y 5 A con cinco ánodos; la de 54 pulgadas lleva un rectificador de 50 V y 30 A con seis. Parte del trazo está sobre las zonas de recarga y transición del acuífero Edwards, así que señalamos que los pozos probablemente requerirían permisos de la autoridad del acuífero.

La línea de 24 pulgadas es casi toda de plástico, así que solo lleva monitoreo. La tubería de patio, aislada de las líneas de conducción en los límites de cerca, lleva ánodos de magnesio de alto potencial: 32 ánodos de 32 libras en la estación de bombeo y 43 de 60 libras en la terminal. El diseño también pide tres cables de unión por junta en tubería no soldada de 24 pulgadas o más, tres grapas de unión por junta en tubería de campana y espiga con mortero, bridas aislantes o juntas monolíticas en las conexiones, cinta de cera en accesorios enterrados, mangas donde el tubo atraviesa concreto, y estaciones de prueba aproximadamente cada 2,000 a 2,500 pies, ubicadas donde se pueda en cruces, válvulas y juntas aislantes.

Encontramos poco riesgo de interferencia. Los cruces con líneas ajenas en los tramos en túnel están en caliza sin alterar con al menos 2 pies, y casi siempre 10 pies o más, de separación, y ninguna línea corre junto a torres de alta tensión por una distancia relevante. Las estaciones de prueba de cruces con camisa cerca de los dos cruces más próximos permiten revisiones periódicas. Los planos según construcción y de registro se emitieron entre noviembre de 2020 y marzo de 2021.

Servicios relacionados

Las pruebas de suelo en rutas como estas se describen en análisis de la corrosividad del suelo. El dimensionamiento de rectificadores y camas anódicas se cubre en nuestra página de protección catódica.