curso de corrosión y protección

ProtecciProteccióón Catn Catóódicadica☯☯ Generalidades. Fundamentos y aplicaciones.Generalidades. Fundamentos y aplicaciones.☯☯ ProtecciProteccióón catn catóódica en gasoducto: variables tdica en gasoducto: variables téécnicas y cnicas y

operativas.operativas.☯☯ Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica.dica.☯☯ Fundamentos y aplicaciones de mediciones Fundamentos y aplicaciones de mediciones

electroquelectroquíímicas.micas.☯☯ Criterios de protecciCriterios de proteccióón catn catóódica: fundamentos y dica: fundamentos y

aplicaciones en tuberaplicaciones en tuberíías de transporte.as de transporte.☯☯ Revestimientos. Fundamentos y aplicaciones. Tipos, Revestimientos. Fundamentos y aplicaciones. Tipos,

propiedades y mecanismos comunes de falla.propiedades y mecanismos comunes de falla.☯☯ MMéétodos y ttodos y téécnicas de evaluacicnicas de evaluacióón de revestimientos. n de revestimientos.

Ensayos de campo y de laboratorio.Ensayos de campo y de laboratorio.

ProtecciProteccióón Catn Catóódica: Fundamentos y Aplicacionesdica: Fundamentos y Aplicaciones

ee--

ee--OHOH--

AnodoAnodo

FeFe+2+2

MedioMedio(suelo o agua)(suelo o agua)

OO22

OO22

OO22

OO22

OO22

OO22

OO22


CCáátodotodo

OHOH--

ee--

ee--

ee--

ee--

ee--

ee--

OO22

OO22

OO22

OO22

OO22

OO22

OO22

OO22

OO22

OO22

OO22

OO22

OO22

OO22

OHOH--

OHOH--


La protección catódica reduce la velocidad de corrosión polarizando la superficie metálica a valores más negativos que el potencial de corrosión o potencial de reposo. Si consideramos el caso del hierro disolviéndose en una solución diluida, aireada y neutra, las reacciones anódica (disolución del metal) y catódica (reducción de alguna especie) son las siguientes:

(1) Reacción anódica

(2) Reacción catódica

En el caso en que se alcancen potenciales muy negativos, también puede darse la reducción directa del agua con la consecuente evolución de hidrógeno:

(3) Reacción catódica

En los ánodos de sacrificio, la reacción anódica será:


En los ánodos dispersores, la reacción anódica dominante será:


La protecciLa proteccióón catn catóódica reduce la velocidad de corrosidica reduce la velocidad de corrosióón polarizando la superficie n polarizando la superficie metmetáálica a valores mlica a valores máás negativos que el potencial de corrosis negativos que el potencial de corrosióón o potencial de reposo. n o potencial de reposo. Si consideramos el caso del hierro disolviSi consideramos el caso del hierro disolviééndose en una solucindose en una solucióón diluida, aireada y n diluida, aireada y neutra, las reacciones neutra, las reacciones ananóódica dica (disoluci(disolucióón del metal) y catn del metal) y catóódica (reduccidica (reduccióón de alguna n de alguna especie) son las siguientes:especie) son las siguientes:

(1)(1) ReacciReaccióón n ananóódicadica

(2)(2) ReacciReaccióón catn catóódicadica

En el caso en que se alcancen potenciales muy negativos, tambiEn el caso en que se alcancen potenciales muy negativos, tambiéén puede darse la n puede darse la reduccireduccióón directa del agua con la consecuente evolucin directa del agua con la consecuente evolucióón de hidrn de hidróógeno:geno:

(3)(3) ReacciReaccióón catn catóódicadica

En los En los áánodos de sacrificio, la reaccinodos de sacrificio, la reaccióón n ananóódica dica serseráá::

(4)(4) ReacciReaccióón n ananóódicadica

En los En los áánodos dispersores, la reaccinodos dispersores, la reaccióón n ananóódica dica dominante serdominante seráá::

(5)(5) ReacciReaccióón ann anóódicadica

−−

−+

→++

+→

OHeOHO

eFeFe

442

2

22

2

−− +→+ OHHeOH 422 22

−+ +→ eMM 22

−+ ++→ eHOOH 442 22


Las denominadas curvas de Tafel tienen su origen en la ecuación de Butler- Volmer, que describe la cinética electroquímica de transferencia de carga entre el metal y el medio. En el caso de control electroquímico por activación (caso de generalidad relativa), la ecuación de B - V tiene la siguiente forma:

(1)

(1.a)

(1.b)

Aplicando logaritmos a las ecuaciones 1.a y 1.b, obtenemos las relaciones de Tafel:

(1.c)

(1.d)

Las denominadas curvas de Las denominadas curvas de TafelTafel tienen su origen en la ecuacitienen su origen en la ecuacióón de n de ButlerButler-- VolmerVolmer, que describe la cin, que describe la cinéética electroqutica electroquíímica de transferencia de carga mica de transferencia de carga entre el metal y el medio. En el caso de control electroquentre el metal y el medio. En el caso de control electroquíímico por mico por activaciactivacióón (caso de generalidad relativa), la ecuacin (caso de generalidad relativa), la ecuacióón de B n de B -- V tiene la V tiene la siguiente forma:siguiente forma:

(1)(1)

(1.a)(1.a)

(1.b)(1.b)

Aplicando logaritmos a las ecuaciones 1.a y 1.b, obtenemos las rAplicando logaritmos a las ecuaciones 1.a y 1.b, obtenemos las relaciones elaciones de de TafelTafel::

(1.c)(1.c)

(1.d)(1.d)

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −⋅=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −⋅=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −−⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −⋅=

cEEcorricorric

aEcorrEicorria

cEEcorr

aEcorrEicorri

β

β

ββ

exp

exp

expexp

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −⋅+=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −⋅+=

cEEcorricorrLogicLog

aEcorrEicorrLogiaLog

β

β

303.2)()(

303.2)()(


Si graficamos las relaciones de Tafel en un diagrama semilogarítmico(logarítmico en corrientes y lineal en potenciales) obtendremos las denominadas curvas de Tafel.

Las pendientes de Tafel (βa y βc) se obtienen en la región en donde las curvas son lineales (región de Tafel).

Si graficamos las relaciones de Si graficamos las relaciones de TafelTafel en un diagrama en un diagrama semilogarsemilogaríítmicotmico(logar(logaríítmico en corrientes y lineal en potenciales) obtendremos las tmico en corrientes y lineal en potenciales) obtendremos las denominadas curvas de denominadas curvas de TafelTafel..

Las pendientes de Las pendientes de TafelTafel ((ββaa y y ββcc) se obtienen en la regi) se obtienen en la regióón en donde las n en donde las curvas son lineales (regicurvas son lineales (regióón de n de TafelTafel).).

Curva de TafelAcero API 5LX-52

-1.100

-1.000

-0.900

-0.800

-0.700

-0.600

-0.500

-7.5 -6.5 -5.5 -4.5 -3.5

Logaritmo de la Densidad de Corriente [A/cm2]

Pot

enci

al v

s. C

u/C

uSO 4 [

V]

Rama anódica

Rama catódica

Pendiente anódica de Tafel

Pendiente catódica de Tafel


A modo de simplificación, las curvas de Tafel se grafican en diagramas semilogarítmicos como líneas rectas. Las curvas correspondientes a las reacciones anódicas y catódicas que se dan sobre la superficie del metal se cortan en un punto único que corresponde a la corriente y al potencial de corrosión:

A modo de simplificaciA modo de simplificacióón, las curvas de Tafel se grafican en diagramas n, las curvas de Tafel se grafican en diagramas semilogarsemilogaríítmicos como ltmicos como lííneas rectas. Las curvas correspondientes a las neas rectas. Las curvas correspondientes a las reacciones anreacciones anóódicas y catdicas y catóódicas que se dan sobre la superficie del metal dicas que se dan sobre la superficie del metal se cortan en un punto se cortan en un punto úúnico que corresponde a la corriente y al potencial nico que corresponde a la corriente y al potencial de corroside corrosióón:n:

1010--22 1010--11 101022 101033 101044 101055 101066 10107711

Corriente (Corriente (μμAA))

--0.90.9

--0.80.8

--0.70.7

--0.60.6

Pote

ncia

l Po

tenc

ial v

svs. . C

uCu /

CuS

O/C

uSO

44(V

)(V

)

Icorr

Ecorr

--0.50.5

--0.40.4

--0.30.3

Fe --> Fe+2 +2e-

2H ++2e- -> H2

βa

βc

ProtecciProteccióón Catn Catóódica: Corriente Impresadica: Corriente Impresa

La protección catódica por corriente impresa consiste en la aplicación de una corriente electrónica al metal que se corroe con el propósito de disminuir o anular la corriente anódica. La corriente aplicada es igual a:

(2)

Gráficamente:

La protecciLa proteccióón catn catóódica por corriente impresa consiste en la aplicacidica por corriente impresa consiste en la aplicacióón de n de una corriente electruna corriente electróónica al metal que se corroe con el propnica al metal que se corroe con el propóósito de sito de disminuir o anular la corriente andisminuir o anular la corriente anóódica. La corriente aplicada es igual a:dica. La corriente aplicada es igual a:

(2)(2)

GrGrááficamente:ficamente:

IcIaIcIapp ≅−=

1010--22 1010--11 101022 101033 101044 101055 101066 10107711


--1.21.2

--1.11.1

--1.01.0

--0.90.9

--0.80.8

--0.70.7

--0.60.6

Pote

ncia

l Po

tenc

ial v

svs. . C

uCu /

CuS

O/C

uSO

44(V

)(V

)

Icorr

Iapp

Ia Ic

Ecorr

EpCurva anódica

Curva catódica

ProtecciProteccióón Catn Catóódica: Corriente Impresadica: Corriente Impresa

El parámetro de control más importante es el potencial, fundamentalmente en aquellos casos en donde las condiciones de humedad y aireación varían considerablemente, cambiando en consecuencia la pendiente catódica.

Gráficamente:

El parEl paráámetro de control mmetro de control máás importante es el potencial, fundamentalmente s importante es el potencial, fundamentalmente en aquellos casos en donde las condiciones de humedad y aireacien aquellos casos en donde las condiciones de humedad y aireacióón n varvaríían considerablemente, cambiando en consecuencia la pendiente an considerablemente, cambiando en consecuencia la pendiente catcatóódica.dica.


1010--22 1010--11 101022 101033 101044 101055 101066 10107711


--1.21.2

--1.11.1

--1.01.0

--0.90.9

--0.80.8

--0.70.7

--0.60.6

Pote

ncia

l Po

tenc

ial v

svs. . C

uCu /

CuS

O/C

uSO

44(V

)(V

)

Ia Ic Ic’

Ecorr

Ep

Ia’Ep’ Ic”

ControlControlgalvanostgalvanostááticotico

Controlpotenciostático

ProtecciProteccióón Catn Catóódica: Anodos de Sacrificiodica: Anodos de Sacrificio

La protección catódica por ánodos de sacrificio se logra acoplando dos metales con potenciales diferentes. En este caso, el potencial de protección alcanzado (Ep) determina la corriente aplicada:

(3)

Gráficamente:

La protecciLa proteccióón catn catóódica por dica por áánodos de sacrificio se logra acoplando dos nodos de sacrificio se logra acoplando dos metales con potenciales diferentes. En este caso, el potencial dmetales con potenciales diferentes. En este caso, el potencial de e protecciproteccióón alcanzado (Ep) determina la corriente aplicada:n alcanzado (Ep) determina la corriente aplicada:

(3)(3)


IpIcpIcpIapp ≅−= 21

1010--22 1010--11 101022 101033 101044 101055 101066 10107711


--1.21.2

--1.11.1

--1.01.0

--0.90.9

--0.80.8

--0.70.7

--0.60.6

Pote

ncia

l Po

tenc

ial v

svs. . C

uCu /

CuS

O/C

uSO

44(V

)(V

)

Ic1

Ic2Ip

Icp1

Ec1

Ep

Ec2

Anodo 1

Anodo 2

Cátodo 1Cátodo 2

Icp2

Anodo P

Cátodo P

ProtecciProteccióón Catn Catóódica: Cadica: Caíída Ohmicada OhmicaSistemas de Corriente ImpresaSistemas de Corriente Impresa

La corriente de protección absorbida por la estructura produce una caída de potencial debida a tres contribuciones: la resistencia del medio, las resistencias de los ánodos y la resistencia de la estructura. Esta caída de potencial genera un error en el valor de potencial medido en la estructura protegida por lo cual es deseable conocer su valor para determinar el potencial verdadero.

La corriente de protecciLa corriente de proteccióón absorbida por la estructura produce una can absorbida por la estructura produce una caíída da de potencial debida a tres contribuciones: la resistencia del mede potencial debida a tres contribuciones: la resistencia del medio, las dio, las resistencias de los resistencias de los áánodos y la resistencia de la estructura. Esta canodos y la resistencia de la estructura. Esta caíída de da de potencial genera un error en el valor de potencial medido en la potencial genera un error en el valor de potencial medido en la estructura estructura protegida por lo cual es deseable conocer su valor para determinprotegida por lo cual es deseable conocer su valor para determinar el ar el potencial verdadero.potencial verdadero.

FUENTEFUENTE-- ++

TUBOTUBO ANODOANODO

AABB

CC

DD

EEFF

Potencial del tubo (VPotencial del tubo (VOFFOFF))

CaCaíída da óóhmicahmica (V(VONON -- VVOFFOFF))

ProtecciProteccióón Catn Catóódica: Cadica: Caíída Ohmicada OhmicaSistemas de Corriente ImpresaSistemas de Corriente Impresa

La corriente de protección (Ip) que circula entre el ánodo dispersor y la estructura produce una caída de potencial (VΩ) debida a la resistencia del medio (RΩ), que se calcula como:

(2)

Gráficamente:

La corriente de protecciLa corriente de proteccióón (Ip) que circula entre el n (Ip) que circula entre el áánodo dispersor y la nodo dispersor y la estructura produce una caestructura produce una caíída de potencial (Vda de potencial (VΩΩ) debida a la resistencia del ) debida a la resistencia del medio (Rmedio (RΩΩ), que se calcula como:), que se calcula como:

(2)(2)

GrGrááficamente:ficamente:ΩΩΩ −=⋅= EpEpRIapV

1010--22 1010--11 101022 101033 101044 101055 101066 10107711


--1.21.2

--1.11.1

--1.01.0

--0.90.9

--0.80.8

--0.70.7

--0.60.6

Pote

ncia

l Po

tenc

ial v

svs. . C

uCu /

CuS

O/C

uSO

44(V

)(V

)

Icorr

Iap

IaΩ IcΩ

Ecorr

EpCurva anódica

Curva catódica

IapΩ

Ia Ic

EpΩVΩ

ProtecciProteccióón Catn Catóódica: Cadica: Caíída Ohmicada OhmicaAnodos de SacrificioAnodos de Sacrificio

La corriente de protección (Ip) que circula entre ánodo de sacrificio y estructura produce una caída de potencial (VΩ) debida a la resistencia del medio (RΩ), que se calcula como:

(3)

Gráficamente:

La corriente de protecciLa corriente de proteccióón (Ip) que circula entre n (Ip) que circula entre áánodo de sacrificio y nodo de sacrificio y estructura produce una caestructura produce una caíída de potencial (Vda de potencial (VΩΩ) debida a la resistencia del ) debida a la resistencia del medio (Rmedio (RΩΩ), que se calcula como:), que se calcula como:

(3)(3)


EaEcRIpV −=⋅= ΩΩΩ

1010--22 1010--11 101022 101033 101044 101055 101066 10107711


--1.21.2

--1.11.1

--1.01.0

--0.90.9

--0.80.8

--0.70.7

--0.60.6

Pote

ncia

l Po

tenc

ial v

svs. . C

uCu /

CuS

O/C

uSO

44(V

)(V

)

Icorr (c)

Iap

Ip

Ecorr (c)

EcIapΩ

Icorr (Ω)

VΩ

IpΩ

Ea

Icorr (p)

ProtecciProteccióón Catn Catóódica en Gasoducto:dica en Gasoducto:PreparaciPreparacióón de la Tubern de la Tuberííaa

☯ Deben mantenerse en un mínimo todos aquellos elementos que produzcan incrementos en la resistencia longitudinal de la tubería al pasaje de corriente: acoples, juntas de expansión y bridas. En lo posible, deben proveerse puentes de conducción eléctrica para estos elementos.

☯ La tubería debe revestirse con un recubrimiento con la menor permeabilidad posible para minimizar el consumo de corriente. Debe verificarse que no existan contactos con otras instalaciones (puestas a tierra, tuberías, casings, soportes de válvulas, etc.).

☯ Deben proveerse juntas aislantes en los extremos de tuberías cortas (si existen contactos a tierra) y en los puntos de corriente cero de tuberías largas. Es recomendable utilizar estaciones de protección para limitar las regiones.

☯☯ Deben mantenerse en un mDeben mantenerse en un míínimo todos aquellos elementos que nimo todos aquellos elementos que produzcan incrementos en la resistencia longitudinal de la produzcan incrementos en la resistencia longitudinal de la tubertuberíía al pasaje de corriente: acoples, juntas de expansia al pasaje de corriente: acoples, juntas de expansióón y n y bridas. En lo posible, deben proveerse puentes de conduccibridas. En lo posible, deben proveerse puentes de conduccióón n elelééctrica para estos elementos.ctrica para estos elementos.

☯☯ La tuberLa tuberíía debe revestirse con un recubrimiento con la menor a debe revestirse con un recubrimiento con la menor permeabilidad posible para minimizar el consumo de corriente. permeabilidad posible para minimizar el consumo de corriente. Debe verificarse que no existan contactos con otras Debe verificarse que no existan contactos con otras instalaciones (puestas a tierra, tuberinstalaciones (puestas a tierra, tuberíías, as, casingscasings, soportes de , soportes de vváálvulas, lvulas, etcetc.)..).

☯☯ Deben proveerse juntas aislantes en los extremos de tuberDeben proveerse juntas aislantes en los extremos de tuberíías as cortas (si existen contactos a tierra) y en los puntos de corriecortas (si existen contactos a tierra) y en los puntos de corriente nte cero de tubercero de tuberíías largas. Es recomendable utilizar estaciones de as largas. Es recomendable utilizar estaciones de protecciproteccióón para limitar las regiones.n para limitar las regiones.

ProtecciProteccióón Catn Catóódica en Gasoducto: dica en Gasoducto: CaracterCaracteríísticas del Recubrimientosticas del Recubrimiento

Para mantener bajos los requerimientos de corriente de protección, la tubería debe revestirse con un recubrimiento adecuado, fundamentalmente de baja permeabilidad. Cuando la tubería se somete a grandes esfuerzos (instalación en suelos rocosos, por ejemplo) las propiedades importantes son la resistencia al impacto y a la penetración. En este caso, algunos factores a tener en cuenta para prevenir la ruptura mecánica del revestimiento son los siguientes:

☯Incrementar el espesor

☯En tuberías revestidas con bitumen, agregar cintas para protección mecánica

☯Proveer un “escudo de rocas” alrededor de la tubería

☯Proveer una cobertura adicional de cemento

Como norma general, los revestimientos para tuberías y tanques enterrados deben cumplir con los siguientes requerimientos:

☯Elevada resistencia mecánica y adherencia al substrato

☯Estabilidad química bajo diversas condiciones de servicio

☯Baja permeabilidad

☯Alta resistencia al despegue catódico

Para mantener bajos los requerimientos de corriente de protecciPara mantener bajos los requerimientos de corriente de proteccióón, la tubern, la tuberíía debe a debe revestirse con un recubrimiento adecuado, fundamentalmente de barevestirse con un recubrimiento adecuado, fundamentalmente de baja permeabilidad. ja permeabilidad. Cuando la tuberCuando la tuberíía se somete a grandes esfuerzos (instalacia se somete a grandes esfuerzos (instalacióón en suelos rocosos, por n en suelos rocosos, por ejemplo) las propiedades importantes son la resistencia al impacejemplo) las propiedades importantes son la resistencia al impacto y a la penetracito y a la penetracióón. n. En este caso, algunos factores a tener en cuenta para prevenir lEn este caso, algunos factores a tener en cuenta para prevenir la ruptura meca ruptura mecáánica nica del revestimiento son los siguientes:del revestimiento son los siguientes:

☯☯Incrementar el espesorIncrementar el espesor

☯☯En tuberEn tuberíías revestidas con as revestidas con bitumenbitumen, agregar cintas para protecci, agregar cintas para proteccióón mecn mecáánicanica

☯☯Proveer un Proveer un ““escudo de rocasescudo de rocas”” alrededor de la tuberalrededor de la tuberííaa

☯☯Proveer una cobertura adicional de cementoProveer una cobertura adicional de cemento

Como norma general, los revestimientos para tuberComo norma general, los revestimientos para tuberíías y tanques enterrados deben as y tanques enterrados deben cumplir con los siguientes requerimientos:cumplir con los siguientes requerimientos:

☯☯Elevada resistencia mecElevada resistencia mecáánica y adherencia al substratonica y adherencia al substrato

☯☯Estabilidad quEstabilidad quíímica bajo diversas condiciones de serviciomica bajo diversas condiciones de servicio

☯☯Baja permeabilidadBaja permeabilidad

☯☯Alta resistencia al despegue catAlta resistencia al despegue catóódicodico

ProtecciProteccióón Catn Catóódica en Gasoducto: dica en Gasoducto: Juntas AislantesJuntas Aislantes

En todas las tuberías de transporte y distribución, existen puntos de conexión con instalaciones de baja resistencia a tierra. En estos puntos, es necesario instalar juntas aislantes (“dieléctricas”). Estas juntas deben tener ciertas características que satisfagan criterios de resistencia mecánica, eléctrica y química. En componentes enterradas, es de fundamental importancia impedir el acceso de humedad en aquellos espacios existentes entre secciones protegidas y no protegidas.

En todas las tuberEn todas las tuberíías de transporte y distribucias de transporte y distribucióón, existen puntos de conexin, existen puntos de conexióón con instalaciones de n con instalaciones de baja resistencia a tierra. En estos puntos, es necesario instalabaja resistencia a tierra. En estos puntos, es necesario instalar juntas aislantes (r juntas aislantes (““dieldielééctricasctricas””). ). Estas juntas deben tener ciertas caracterEstas juntas deben tener ciertas caracteríísticas que satisfagan criterios de resistencia mecsticas que satisfagan criterios de resistencia mecáánica, nica, elelééctrica y quctrica y quíímica. En componentes enterradas, es de fundamental importancia imica. En componentes enterradas, es de fundamental importancia impedir el acceso mpedir el acceso de humedad en aquellos espacios existentes entre secciones protede humedad en aquellos espacios existentes entre secciones protegidas y no protegidas. gidas y no protegidas.

12

3

45

6

7JUNTA AISLANTE

1. Perfil de aislación2. Tuerca hexagonal3. Manga aislante4. Disco aislante5. Arandela de acero6. Junta de asbesto7. Aro aislante

JUNTA AISLANTEJUNTA AISLANTE

1. Perfil de 1. Perfil de aislaciaislacióónn2. Tuerca hexagonal2. Tuerca hexagonal3. Manga aislante3. Manga aislante4. Disco aislante4. Disco aislante5. Arandela de acero5. Arandela de acero6. Junta de asbesto6. Junta de asbesto7. Aro aislante7. Aro aislante

ProtecciProteccióón Catn Catóódica en Gasoducto: dica en Gasoducto: Puntos de MediciPuntos de Medicióónn

En gasoducto, es necesario establecer a priori puntos de medición a lo largo dela tubería para medición de potenciales, corrientes y resistencias de juntas aislantes. Los puntos de medición de potenciales deben establecerse a intervalos que no superen los 2 kilómetros. Cada 5 puntos de medición de potenciales, debe establecerse un punto de medición de corrientes. En áreas urbanizadas, es recomendable reducir la distancia entre puntos de medición de potenciales a 500 metros.

En gasoducto, es necesario establecer a priori puntos de mediciEn gasoducto, es necesario establecer a priori puntos de medicióón a lo largo dela tubern a lo largo dela tuberíía para a para medicimedicióón de potenciales, corrientes y resistencias de juntas aislantes.n de potenciales, corrientes y resistencias de juntas aislantes. Los puntos de mediciLos puntos de medicióón de n de potenciales deben establecerse a intervalos que no superen los 2potenciales deben establecerse a intervalos que no superen los 2 kilkilóómetros. Cada 5 puntos de metros. Cada 5 puntos de medicimedicióón de potenciales, debe establecerse un punto de medicin de potenciales, debe establecerse un punto de medicióón de corrientes. En n de corrientes. En ááreas reas urbanizadas, es recomendable reducir la distancia entre puntos durbanizadas, es recomendable reducir la distancia entre puntos de medicie medicióón de potenciales a 500 n de potenciales a 500 metros.metros.

5 m 0.5 m0.5 m

Conexiones para potenciales Conexiones para corrientes

Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica:dica:Criterios de SelecciCriterios de Seleccióónn

La protección catódica es un método de control de la corrosión basado en la disminución de la reacción anódica (disolución del metal) por medio del suministro de corriente eléctrica. Esta corriente puede proveerse de dos formas distintas:

☯Conectando el componente a proteger con un metal de potencial más negativo (ANODO DE SACRIFICIO).☯Conectando el componente a proteger con un ánodo o grupo de ánodos dispersores de corriente a través de un rectificador (CORRIENTE IMPRESA).

Los sistemas de protección mediante ánodos de sacrificio son más simples, ya que solamente se requiere un material anódico con respecto al acero en el medio en cuestión. Los sistemas de corriente impresa son más complejos ya que requieren una serie de dispositivos de regulación automática de potencial y corriente para funcionar correctamente lo que implica costos adicionales de instalación y posterior mantenimiento.

La protecciLa proteccióón catn catóódica es un mdica es un méétodo de control de la corrositodo de control de la corrosióón n basado en la disminucibasado en la disminucióón de la reaccin de la reaccióón ann anóódica (disolucidica (disolucióón del n del metal) por medio del suministro de corriente elmetal) por medio del suministro de corriente elééctrica. Esta ctrica. Esta corriente puede proveerse de dos formas distintas:corriente puede proveerse de dos formas distintas:

☯☯Conectando el componente a proteger con un metal de potencial Conectando el componente a proteger con un metal de potencial mmáás negativo (s negativo (ANODO DE SACRIFICIOANODO DE SACRIFICIO).).☯☯Conectando el componente a proteger con un Conectando el componente a proteger con un áánodo o grupo de nodo o grupo de áánodos dispersores de corriente a travnodos dispersores de corriente a travéés de un rectificador s de un rectificador ((CORRIENTE IMPRESACORRIENTE IMPRESA).).

Los sistemas de protecciLos sistemas de proteccióón mediante n mediante áánodos de sacrificio son nodos de sacrificio son mmáás simples, ya que solamente se requiere un material ans simples, ya que solamente se requiere un material anóódico dico con respecto al acero en el medio en cuesticon respecto al acero en el medio en cuestióón. Los sistemas de n. Los sistemas de corriente impresa son mcorriente impresa son máás complejos ya que requieren una serie s complejos ya que requieren una serie de dispositivos de regulacide dispositivos de regulacióón automn automáática de potencial y corriente tica de potencial y corriente para funcionar correctamente lo que implica costos adicionales dpara funcionar correctamente lo que implica costos adicionales de e instalaciinstalacióón y posterior mantenimiento.n y posterior mantenimiento.

ANODOS DE SACRIFICIO

Simple

Bajo costo de mantenimiento

Funciona mejor con alta conductividad

Instalación económica en estructuras pequeñas

Instalación costosa en grandes estructuras

Potencial autorregulado

No presenta problemas de corrientes inducidas

No presenta problemas de fragilización por hidrógeno

No presenta problemas de despegue catódico de

revestimientos

ANODOS DE SACRIFICIOANODOS DE SACRIFICIO

SimpleSimple

Bajo costo de mantenimientoBajo costo de mantenimiento

Funciona mejor con alta Funciona mejor con alta conductividadconductividad

InstalaciInstalacióón econn econóómica en mica en estructuras pequeestructuras pequeññasas

InstalaciInstalacióón costosa en grandes n costosa en grandes estructurasestructuras

Potencial autorreguladoPotencial autorregulado

No presenta problemas de No presenta problemas de corrientes inducidascorrientes inducidas

No presenta problemas de No presenta problemas de fragilizacifragilizacióón por hidrn por hidróógenogeno

No presenta problemas de No presenta problemas de despegue catdespegue catóódico de dico de

revestimientosrevestimientos

CORRIENTE IMPRESA

Complejo

Elevado costo de mantenimiento

Funciona bien con baja conductividad

Instalación costosa en estructuras pequeñas

Instalación económica en grandes estructuras (ánodos remotos)

Regulación externa del potencial

Presenta problemas de corrientes inducidas

Presenta problemas de fragilización por hidrógeno

Presenta problemas de despegue catódico de revestimientos

CORRIENTE IMPRESACORRIENTE IMPRESA

ComplejoComplejo

Elevado costo de mantenimientoElevado costo de mantenimiento

Funciona bien con baja Funciona bien con baja conductividadconductividad

InstalaciInstalacióón costosa en estructuras n costosa en estructuras pequepequeññasas

InstalaciInstalacióón econn econóómica en grandes mica en grandes estructuras (estructuras (áánodos remotos)nodos remotos)

RegulaciRegulacióón externa del potencialn externa del potencial

Presenta problemas de corrientes Presenta problemas de corrientes inducidasinducidas

Presenta problemas de fragilizaciPresenta problemas de fragilizacióón n por hidrpor hidróógenogeno

Presenta problemas de despegue Presenta problemas de despegue catcatóódico de revestimientosdico de revestimientos

Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica:dica:Criterios de SelecciCriterios de Seleccióónn

Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica:dica:ProtecciProteccióón por Anodos de Sacrificion por Anodos de Sacrificio

TuberTuberíía enterradaa enterrada

Cable aisladoCable aislado

Anodo de magnesioAnodo de magnesiocon backfill (bentonita)con backfill (bentonita)

La protección sacrificial se basa en el acoplamiento galvánico de dos metales disímiles en el mismo medio. Cuando se produce la conexión eléctrica, la corriente fluye desde el metal de potencial más negativo (ánodo) al de potencial más positivo (cátodo) con una intensidad que depende de la diferencia de potencial entre ambos metales, de laresistividad del medio y de la dimensión, forma y disposición de ánodos y estructura.

La protecciLa proteccióón sacrificial se basa en el acoplamiento galvn sacrificial se basa en el acoplamiento galváánico de dos nico de dos metales dismetales disíímiles en el mismo medio. Cuando se produce la coneximiles en el mismo medio. Cuando se produce la conexióón n elelééctrica, la corriente fluye desde el metal de potencial mctrica, la corriente fluye desde el metal de potencial máás negativo s negativo ((áánodo) al de potencial mnodo) al de potencial máás positivo (cs positivo (cáátodo) con una intensidad que todo) con una intensidad que depende de la diferencia de potencial entre ambos metales, de ladepende de la diferencia de potencial entre ambos metales, de laresistividad del medio y de la dimensiresistividad del medio y de la dimensióón, forma y disposicin, forma y disposicióón de n de áánodos y nodos y estructura.estructura.

II

Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica:dica:ProtecciProteccióón por Anodos de Sacrificion por Anodos de Sacrificio

RcRc

RsRs

ReRe--ss RaRa--ss

Resistencia deResistencia decables + contactoscables + contactos

Resistencia del sueloResistencia del suelo

ResistenciaResistenciaestructuraestructura--suelosuelo

ResistenciaResistenciaáánodonodo--suelosuelo

EeEe EaEa

II

EstructuraEstructura

AnodosAnodos

IEe Ea

R R R Ra s e s s c=

−+ + +− −

IEp Ea

R Ra s e s≅

−+− −

En general, Rs y Rc son muy pequeñas. Conservativamente, podemos considerar Ee~Ep (protección).

En general, Rs y Rc son muy pequeEn general, Rs y Rc son muy pequeññas. as. Conservativamente, podemos considerar Conservativamente, podemos considerar Ee~Ep (protecciEe~Ep (proteccióón).n).

Planteando el balance eléctrico del circuito, obtenemos la corriente en función de la diferencia de potencial y de las resistencias.

Planteando el balance elPlanteando el balance elééctrico del circuito, ctrico del circuito, obtenemos la corriente en funciobtenemos la corriente en funcióón de la n de la diferencia de potencial y de las resistencias.diferencia de potencial y de las resistencias.

II

Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica:dica:ParParáámetros de Seleccimetros de Seleccióón de Anodos de Sacrificion de Anodos de Sacrificio

En la selección de un ánodo de sacrificio determinado para la protección de un componente, es necesario considerar los siguientes parámetros:

☯Potencial de reposo (Ea) o potencial natural del ánodo☯Potencial de protección de la estructura (Ee)☯Capacidad (Q) o carga eléctrica por unidad de masa☯Densidad de corriente (J) o corriente por unidad de área☯Rendimiento (α) o eficiencia☯Factor de utilización (U)☯Vida útil (L)

Los más importantes desde el punto de vista del diseño son los potenciales de reposo y protección (fuerza impulsora), la densidad de corriente (“output”), la vida útil (función de la vida requerida en la estructura) y el factor de utilización (dependiente de la geometría). La geometría del ánodo se selecciona normalmente en función de parámetros operativos.

En la selecciEn la seleccióón de un n de un áánodo de sacrificio determinado para la nodo de sacrificio determinado para la protecciproteccióón de un componente, es necesario considerar los n de un componente, es necesario considerar los siguientes parsiguientes paráámetros:metros:

☯☯Potencial de reposo (Ea) o potencial natural del Potencial de reposo (Ea) o potencial natural del áánodonodo☯☯Potencial de protecciPotencial de proteccióón de la estructura (Ee)n de la estructura (Ee)☯☯Capacidad (Q) o carga elCapacidad (Q) o carga elééctrica por unidad de masactrica por unidad de masa☯☯Densidad de corriente (J) o corriente por unidad de Densidad de corriente (J) o corriente por unidad de áárearea☯☯Rendimiento (Rendimiento (αα) o eficiencia) o eficiencia☯☯Factor de utilizaciFactor de utilizacióón (U)n (U)☯☯Vida Vida úútil (L)til (L)

Los mLos máás importantes desde el punto de vista del dises importantes desde el punto de vista del diseñño son los o son los potenciales de reposo y proteccipotenciales de reposo y proteccióón (fuerza impulsora), la densidad n (fuerza impulsora), la densidad de corriente (de corriente (““outputoutput””), la vida ), la vida úútil (funcitil (funcióón de la vida requerida en n de la vida requerida en la estructura) y el factor de utilizacila estructura) y el factor de utilizacióón (dependiente de la n (dependiente de la geometrgeometríía). La geometra). La geometríía del a del áánodo se selecciona normalmente en nodo se selecciona normalmente en funcifuncióón de parn de paráámetros operativos.metros operativos.


Q: capacidad teórica (A.h/Kg)z: nro. de electronesF: cte. De Faraday = 96500 (C/mol)M: peso molecular (Kg/mol)

QR: capacidad real (A.h/Kg)α: eficiencia

Ia: corriente de protección (A)Ic: corriente de corrosión (A)

Q: capacidad teQ: capacidad teóórica (A.h/Kg)rica (A.h/Kg)z: nro. de electronesz: nro. de electronesF: cte. De Faraday = 96500 (C/mol)F: cte. De Faraday = 96500 (C/mol)M: peso molecular (Kg/mol)M: peso molecular (Kg/mol)

QQRR: capacidad real (A.h/Kg): capacidad real (A.h/Kg)αα: eficiencia: eficiencia

Ia: corriente de protecciIa: corriente de proteccióón (A)n (A)Ic: corriente de corrosiIc: corriente de corrosióón (A)n (A)

Aleación Potencial de operación (V) Máxima capacidad (A.h/Kg)(vs. Ag/AgCl)

Al-Zn-Hg -1.00 a -1.05 2830Al-Zn-Sn -1.00 a -1.10 2600Al-Zn-In -1.00 a -1.15 2700Zn-Al-Cd -1.05 780Mg-Mn -1.7 1230

Mg-Al-Zn -1.5 1230

MFzQ ⋅

=

QQR ⋅=α

IcorrIaIa+

=α


J: densidad de corriente (A/cm2)Ra-s: resistencia ánodo - suelo (Ω)Re-s: resistencia estructura - suelo (Ω)Sa: área del ánodo (cm2)Ep: potencial de protección (V)Ea: potencial de reposo del ánodo

La resistencia entre la estructura protegida y el suelo puede despreciarse en la mayoría de los casos debido a que el área del cátodo es considerable. No obstante, en el caso de tanques enterrados o tuberías de pequeña longitud revestidas con recubrimientos de alta resistencia, la componente catódica puede no ser despreciable.

M: masa del ánodo (Kg)U: factor de utilización (geométrico)Qr: capacidad real (A.años/Kg)A: área del ánodo (cm2)

El factor U es proporcionado por el fabricante. Depende de la geometría y hace referencia a la fracción de metal consumido una vez que el ánodo ya no puede drenar la corriente requerida.La selección de ánodos con una vida útil excesiva no es beneficiosa. Cuando la vida útil calculada no es adecuada, debe elegirse otro tipo de ánodo o incrmentarse el número de ánodos.

J: densidad de corriente (A/cmJ: densidad de corriente (A/cm22))RRaa--ss: resistencia : resistencia áánodo nodo -- suelo (suelo (ΩΩ))RRee--ss: resistencia estructura : resistencia estructura -- suelo (suelo (ΩΩ))Sa: Sa: áárea del rea del áánodo (cmnodo (cm22))Ep: potencial de protecciEp: potencial de proteccióón (V)n (V)Ea: potencial de reposo del Ea: potencial de reposo del áánodonodo

La resistencia entre la estructura protegida y el suelo puede deLa resistencia entre la estructura protegida y el suelo puede despreciarse en la spreciarse en la mayormayoríía de los casos debido a que el a de los casos debido a que el áárea del crea del cáátodo es considerable. No obstante, todo es considerable. No obstante, en el caso de tanques enterrados o tuberen el caso de tanques enterrados o tuberíías de pequeas de pequeñña longitud revestidas con a longitud revestidas con recubrimientos de alta resistencia, la componente catrecubrimientos de alta resistencia, la componente catóódica puede no ser dica puede no ser despreciable.despreciable.

M: masa del M: masa del áánodo (Kg)nodo (Kg)U: factor de utilizaciU: factor de utilizacióón (geomn (geoméétrico)trico)Qr: capacidad real (A.aQr: capacidad real (A.añños/Kg)os/Kg)A: A: áárea del rea del áánodo (cmnodo (cm22))

El factor U es proporcionado por el fabricante. Depende de la geEl factor U es proporcionado por el fabricante. Depende de la geometrometríía y hace a y hace referencia a la fraccireferencia a la fraccióón de metal consumido una vez que el n de metal consumido una vez que el áánodo ya no puede drenar nodo ya no puede drenar la corriente requerida.la corriente requerida.La selecciLa seleccióón de n de áánodos con una vida nodos con una vida úútil excesiva no es beneficiosa. Cuando la vida til excesiva no es beneficiosa. Cuando la vida úútil calculada no es adecuada, debe elegirse otro tipo de til calculada no es adecuada, debe elegirse otro tipo de áánodo o incrmentarse el nodo o incrmentarse el nnúúmero de mero de áánodos.nodos.

)()(1sesa RR

EaEpSa

J−− +

−⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

AIQrUML

⋅⋅⋅

=

El requerimiento fundamental de un ánodo de sacrificio es proveer suficiente corriente de protección a una estructura en forma económica y estable durante su vida útil. Para ello, es necesario considerar los siguientes puntos a la hora de seleccionar un ánodo determinado:

El material del ánodo debe proveer una diferencia de potencial suficiente para polarizar la estructura al potencial requerido. Esto implica que el potencial de operación del ánodo debe ser más negativo que el potencial de corrosión de la estructura.

El material del ánodo debe mantener más o menos constante su potencial de operación en un rango determinado de corrientes requeridas. En consecuencia, el ánodo no debe polarizarse fácilmente cuando drena corriente.

El material del ánodo debe poseer una capacidad alta y reproducible en operación, es decir, debe drenar corrientes altas por cada hora de funcionamiento y por cada kilogramo empleado. Un ánodo de estas características no debe pasivarse y debe corroerse uniformemente sin fragmentarse.

La manufactura del ánodo debe ser económica y factible, evitando cualquier tratamiento posterior al salir de fábrica (esto incluye la adición de algún backfill para aumentar la capacidad o la necesidad de efectuar un tratamiento térmico para mejorar las propiedades mecánicas).

El requerimiento fundamental de un El requerimiento fundamental de un áánodo de sacrificio es proveer suficiente nodo de sacrificio es proveer suficiente corriente de proteccicorriente de proteccióón a una estructura en forma econn a una estructura en forma econóómica y estable durante su mica y estable durante su vida vida úútil. Para ello, es necesario considerar los siguientes puntos a til. Para ello, es necesario considerar los siguientes puntos a la hora de la hora de seleccionar un seleccionar un áánodo determinado:nodo determinado:

El material del El material del áánodo debe proveer una diferencia de potencial suficiente para nodo debe proveer una diferencia de potencial suficiente para polarizar la estructura al potencial requerido. Esto implica quepolarizar la estructura al potencial requerido. Esto implica que el potencial de el potencial de operacioperacióón del n del áánodo debe ser mnodo debe ser máás negativo que el potencial de corrosis negativo que el potencial de corrosióón de la n de la estructura.estructura.

El material del El material del áánodo debe mantener mnodo debe mantener máás o menos constante su potencial de s o menos constante su potencial de operacioperacióón en un rango determinado de corrientes requeridas. En consecuenn en un rango determinado de corrientes requeridas. En consecuencia, el cia, el áánodo no debe polarizarse fnodo no debe polarizarse fáácilmente cuando drena corriente.cilmente cuando drena corriente.

El material del El material del áánodo debe poseer una capacidad alta y reproducible en operacinodo debe poseer una capacidad alta y reproducible en operacióón, n, es decir, debe drenar corrientes altas por cada hora de funcionaes decir, debe drenar corrientes altas por cada hora de funcionamiento y por cada miento y por cada kilogramo empleado. Un kilogramo empleado. Un áánodo de estas caracternodo de estas caracteríísticas no debe pasivarse y debe sticas no debe pasivarse y debe corroerse uniformemente sin fragmentarse.corroerse uniformemente sin fragmentarse.

La manufactura del La manufactura del áánodo debe ser econnodo debe ser econóómica y factible, evitando cualquier mica y factible, evitando cualquier tratamiento posterior al salir de ftratamiento posterior al salir de fáábrica (esto incluye la adicibrica (esto incluye la adicióón de algn de algúún backfill para n backfill para aumentar la capacidad o la necesidad de efectuar un tratamiento aumentar la capacidad o la necesidad de efectuar un tratamiento ttéérmico para mejorar rmico para mejorar las propiedades meclas propiedades mecáánicas).nicas).

Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica:dica:Materiales de Anodos de SacrificioMateriales de Anodos de Sacrificio


En la protección galvánica de estructuras enterradas se utiliza preferentemente el magnesio como material para ánodos de sacrificio, fundamentalmente por tres razones:

☯No se pasiva tan fácilmente como el zinc o el aluminio☯Presenta una diferencia de tensión con al acero considerable☯Posee una alta capacidad de drenaje de corriente

No obstante, el magnesio es muy susceptible a la auto - corrosión, fundamentalmente en presencia de altos contenidos de sales, lo cual limita su rendimiento a valores inferiores a 0.6. Para mejorar las propiedades, los ánodos de magnesio se fabrican con adiciones de zinc (consumo uniforme), aluminio y manganeso (control de autoi - corrosión). Como recomendación general, el uso de ánodos de magnesio en suelos está limitado por la resistividad:

☯Uso en tuberías: Resistividad ≤ 10000 Ω.cm☯Uso en tanques: Resistividad ≤ 25000 Ω.cm

En la protecciEn la proteccióón galvn galváánica de estructuras enterradas se utiliza nica de estructuras enterradas se utiliza preferentemente el magnesio como material para preferentemente el magnesio como material para áánodos de nodos de sacrificio, fundamentalmente por tres razones:sacrificio, fundamentalmente por tres razones:

☯☯No se pasiva tan fNo se pasiva tan fáácilmente como el zinc o el aluminiocilmente como el zinc o el aluminio☯☯Presenta una diferencia de tensiPresenta una diferencia de tensióón con al acero considerablen con al acero considerable☯☯Posee una alta capacidad de drenaje de corrientePosee una alta capacidad de drenaje de corriente

No obstante, el magnesio es muy susceptible a la auto No obstante, el magnesio es muy susceptible a la auto -- corrosicorrosióón, n, fundamentalmente en presencia de altos contenidos de sales, lo fundamentalmente en presencia de altos contenidos de sales, lo cual limita su rendimiento a valores inferiores a 0.6. Para mejocual limita su rendimiento a valores inferiores a 0.6. Para mejorar rar las propiedades, los las propiedades, los áánodos de magnesio se fabrican con nodos de magnesio se fabrican con adiciones de zinc (consumo uniforme), aluminio y manganeso adiciones de zinc (consumo uniforme), aluminio y manganeso (control de autoi (control de autoi -- corrosicorrosióón). Como recomendacin). Como recomendacióón general, el n general, el uso de uso de áánodos de magnesio en suelos estnodos de magnesio en suelos estáá limitado por la limitado por la resistividad:resistividad:

☯☯Uso en tuberUso en tuberíías:as: Resistividad Resistividad ≤≤ 10000 10000 ΩΩ.cm.cm☯☯Uso en tanques:Uso en tanques: Resistividad Resistividad ≤≤ 25000 25000 ΩΩ.cm.cm


A N O D O SM A T E R I A L ( % ) A Z 6 3 A Z 3 1 M 2

A lu m in i o 5 . 3 - 6 . 7 2 . 5 - 3 . 5 < 0 . 0 5Z in c 2 . 5 - 3 . 5 0 . 7 - 1 . 3 < 0 . 0 3

M a n g a n e s o > 0 . 3 > 0 . 2 1 . 2 - 2 . 5S i l i c i o 0 . 1 0 . 1 -C o b r e < 0 . 0 5 < 0 . 0 5 < 0 . 0 5H i e r r o < 0 . 0 1 < 0 . 0 0 5 < 0 . 0 1N í q u e l < 0 . 0 0 1 < 0 . 0 0 1 < 0 . 0 0 1P l o m o - < 0 . 0 1 -E s t a ñ o - < 0 . 0 1 -

α 0 . 1 - 0 . 5 0 . 1 - 0 . 5 0 . 1 - 0 . 5Q ( A . h . / K g ) 2 2 0 - 1 1 0 0 2 2 0 - 1 1 0 0 2 2 0 - 1 1 0 0

E r ( V ) - 1 . 2 / - 1 . 3 - 1 . 1 / - 1 . 3 - 1 . 0 / - 1 . 3

α 0 . 5 0 . 5 2 0 . 5 3Q ( A . h . / K g ) 1 1 0 0 1 1 5 0 1 1 5 0

E r ( V ) - 1 . 2 / - 1 . 3 - 1 . 1 / - 1 . 3 - 1 . 0 / - 1 . 3P o t e n c i a l d e T r a b a j o ( J = 5 0 μ A / c m 2 ) v s . C u / C u S O 4

=

T I P O

P r o p i e d a d e s a 1 0 - 3 N a C l a 6 0 º C

P o t e n c i a l d e R e p o s o v s . C u / C u S O 4=

P r o p i e d a d e s e n a g u a d e m a r


-600

-800

-1000

-1200

-1400

-1600

-1800

1000 10000 50000 100000 150000

Conductividad a 20 ºC (μS/cm)

Pote

ncia

l vs.

Cal

omel

sat

urad

o (m

V) M2

AZ63

Zn

Al

-1.35 -1.25 -1.15 -1.05 -0.950

2

6

10

20

60

100

200300

Potencial vs. H (V)

Den

sida

d de

cor

rient

e (m

A/dm

2 )

1 2 3 4 5

Curva Anodo Medio Conductividad a 20 ºC

1

2

3

4

5

M2

M2

M2

AZ31

AZ63

0.1 M MgSO4

200 mg/L Na2SO4

150 mg/L NaCl

-

300 μS/cm

150 mg/L NaCl

150 mg/L NaCl

300 μS/cm

300 μS/cm

300 μS/cm

Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica:dica:Backfill de Anodos de SacrificioBackfill de Anodos de Sacrificio

Existe una relación bien definida entre la resistencia de los ánodos al pasaje de corriente y la resistencia específica del suelo, que está sujeta a variaciones anuales. Para minimizar el efecto de dichas variaciones y disminuir la resistencia de los ánodos, se utilizan “backfills” de soporte. Estos materiales cuentan con determinadas propiedades físico - químicas y eléctricas adecuadas para restringir la formación de películas pasivantes de óxido, para prevenir la deshidratación y para proveer densidad de corriente y consumo uniformes. La uniformidad se logra por medio de la adición de yeso, mientras que la bentonita (arcilla) retiene la humedad. El sulfato de sodio reduce la resistencia específica del backfill. IMPORTANTE: no debe utilizarse coque como backfill de ánodos de sacrificio ya que promueve autocorrosión acelerada y caída brusca del potencial de trabajo.

Existe una relaciExiste una relacióón bien definida entre la resistencia de los n bien definida entre la resistencia de los áánodos al pasaje de corriente y la nodos al pasaje de corriente y la resistencia especresistencia especíífica del suelo, que estfica del suelo, que estáá sujeta a variaciones anuales. Para minimizar el efecto de sujeta a variaciones anuales. Para minimizar el efecto de dichas variaciones y disminuir la resistencia de los dichas variaciones y disminuir la resistencia de los áánodos, se utilizan nodos, se utilizan ““backfillsbackfills”” de soporte. Estos de soporte. Estos materiales cuentan con determinadas propiedades fmateriales cuentan con determinadas propiedades fíísico sico -- ququíímicas y elmicas y elééctricas adecuadas para ctricas adecuadas para restringir la formacirestringir la formacióón de peln de pelíículas culas pasivantes pasivantes de de óóxido, para prevenir la deshidratacixido, para prevenir la deshidratacióón y para n y para proveer densidad de corriente y consumo uniformes. La uniformidaproveer densidad de corriente y consumo uniformes. La uniformidad se logra por medio de la d se logra por medio de la adiciadicióón de yeso, mientras que la n de yeso, mientras que la bentonita bentonita (arcilla) retiene la humedad. El sulfato de sodio reduce la (arcilla) retiene la humedad. El sulfato de sodio reduce la resistencia especresistencia especíífica del fica del backfillbackfill. IMPORTANTE: no debe utilizarse coque como . IMPORTANTE: no debe utilizarse coque como backfill backfill de de áánodos nodos de sacrificio ya que promueve de sacrificio ya que promueve autocorrosiautocorrosióón n acelerada y caacelerada y caíída brusca del potencial de trabajo.da brusca del potencial de trabajo.

YESOYESO BENTONITABENTONITA GREDAGREDA NaNa22SOSO44

BACKFILL PARA ANODOS DE MAGNESIOBACKFILL PARA ANODOS DE MAGNESIO

RESISTIVIDAD (RESISTIVIDAD (ΩΩ.CM).CM)

MENOR O IGUAL A 2000MENOR O IGUAL A 20006565

2525

1515

7575

1515

--

55

--

ENTRE 2000 Y 10000ENTRE 2000 Y 10000

7070

7575

1010

2020

1515

--

55

55

5050 4040 -- 1010

SUPERIOR A 10000SUPERIOR A 100006565

2525

1515

7575

1515

--

55

--

Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica:dica:Control de Calidad de Anodos de SacrificioControl de Calidad de Anodos de Sacrificio

El control de calidad de ánodos de sacrificio se reduce fundamentalmente a la verificación analítica de la composición química de la aleación, a la evaluación de las integridad mecánica del soporte y a la comprobación de baja resistencia entre cable de conexión y cuerpo del ánodo. En el caso de ánodos de magnesio, la eficiencia proporcionada por el fabricante puede compararse con la real a través de un ensayo de polarización en donde se mide la corriente total drenada por el ánodo. La eficiencia se estima como:

Ia: corriente de protección que debe drenar el ánodo (A)It: corriente total drenada por el ánodo (A)

Este ensayo simple puede efectuarse en el campo y compararse los valores de eficiencia reales con los de diseño. Para obtener experimentalmente el valor de Ia (normalmente facilitada en el diseño), debe llevarse a cabo un ensayo estandarizado de una probeta fabricada con el material del ánodo. Esta probeta se polariza en una celda especial que permite medir la evolución de hidrógeno de la reacción catódica y estimar la corriente catódica de autocorrosión. La eficiencia es entonces igual a:

Ic: corriente catódica debido a evolución de H2 (A)

El control de calidad de El control de calidad de áánodos de sacrificio se reduce fundamentalmente a la verificacinodos de sacrificio se reduce fundamentalmente a la verificacióón analn analíítica tica de la composicide la composicióón qun quíímica de la aleacimica de la aleacióón, a la evaluacin, a la evaluacióón de las integridad mecn de las integridad mecáánica del soporte y a nica del soporte y a la comprobacila comprobacióón de baja resistencia entre cable de conexin de baja resistencia entre cable de conexióón y cuerpo del n y cuerpo del áánodo. En el caso de nodo. En el caso de áánodos de magnesio, la eficiencia proporcionada por el fabricantenodos de magnesio, la eficiencia proporcionada por el fabricante puede compararse con la real a puede compararse con la real a travtravéés de un ensayo de polarizacis de un ensayo de polarizacióón en donde se mide la corriente total drenada por el n en donde se mide la corriente total drenada por el áánodo. La nodo. La eficiencia se estima como:eficiencia se estima como:

IaIa: corriente de protecci: corriente de proteccióón que debe drenar el n que debe drenar el áánodo (A)nodo (A)ItIt: corriente total drenada por el : corriente total drenada por el áánodo (A)nodo (A)

Este ensayo simple puede efectuarse en el campo y compararse losEste ensayo simple puede efectuarse en el campo y compararse los valores de eficiencia reales con valores de eficiencia reales con los de diselos de diseñño. Para obtener experimentalmente el valor de o. Para obtener experimentalmente el valor de Ia Ia (normalmente facilitada en el dise(normalmente facilitada en el diseñño), o), debe llevarse a cabo un ensayo estandarizado de una probeta fabrdebe llevarse a cabo un ensayo estandarizado de una probeta fabricada con el material del icada con el material del áánodo. nodo. Esta probeta se polariza en una celda especial que permite medirEsta probeta se polariza en una celda especial que permite medir la evolucila evolucióón de hidrn de hidróógeno de la geno de la reaccireaccióón catn catóódica y estimar la corriente catdica y estimar la corriente catóódica de dica de autocorrosiautocorrosióónn. La eficiencia es entonces igual a:. La eficiencia es entonces igual a:

IcIc: corriente cat: corriente catóódica debido a evolucidica debido a evolucióón de Hn de H22 (A)(A)

ItIa

=α

ItIcIt

ItIa −

==α

Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica:dica:ProtecciProteccióón por Corriente Impresan por Corriente Impresa

TuberTuberíía enterradaa enterrada

Cable aisladoCable aislado

Anodo de hierroAnodo de hierro--siliciosiliciocon backfill (grafito)con backfill (grafito)

La protección por corriente impresa se basa en el acoplamiento eléctrico de dos metales a través de una fuente de tensión (rectificador). Para que la corriente de protección fluya desde los ánodos dispersores a la estructura, esta última debe polarizarse a un potencial más negativo que el de los ánodos.

La protecciLa proteccióón por corriente impresa se basa en el n por corriente impresa se basa en el acoplamiento elacoplamiento elééctrico de dos metales a travctrico de dos metales a travéés de una s de una fuente de tensifuente de tensióón (rectificador). Para que la corriente de n (rectificador). Para que la corriente de protecciproteccióón fluya desde los n fluya desde los áánodos dispersores a la nodos dispersores a la estructura, esta estructura, esta úúltima debe polarizarse a un potencial ltima debe polarizarse a un potencial mmáás negativo que el de los s negativo que el de los áánodos.nodos.

II

RectificadorRectificador

Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica:dica:ProtecciProteccióón por Corriente Impresan por Corriente Impresa

RcRc

RsRs

ReRe--ss RaRa--ss

Resistencia deResistencia decables + contactoscables + contactos

Resistencia del sueloResistencia del suelo

ResistenciaResistenciaestructuraestructura--suelosuelo

ResistenciaResistenciaáánodonodo--suelosuelo

EeEe EaEa

II

EstructuraEstructura

AnodosAnodos

IEr Ee Ea

R R R Ra s e s s c=

− ++ + +− −

( )I

Er Ep EaR Ra s e s

≅− +

+− −

( )

La corriente en función de la diferencia de potencial y de las resistencias se obtiene del circuito. Asumiendo que Rs y Rc son muy pequeñas y que Ee~Ep, obtenemos la corriente simplificada.

La corriente en funciLa corriente en funcióón de la diferencia de potencial y de las resistencias se obtienen de la diferencia de potencial y de las resistencias se obtiene del del circuito. Asumiendo que Rs y Rc son muy pequecircuito. Asumiendo que Rs y Rc son muy pequeññas y que Ee~Ep, obtenemos la corriente as y que Ee~Ep, obtenemos la corriente simplificada.simplificada.

RectificadorRectificadorErEr

II

Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica:dica:Materiales de Anodos de Corriente ImpresaMateriales de Anodos de Corriente Impresa

Varios materiales son apropiados para ser utilizados como ánodos dispersores, pero la disponibilidad se reduce drásticamente cuando se consideran las necesidades prácticas, tales como el costo por unidad de energía emitida, la durabilidad mecánica y la resistencia a la corrosión. En general, los materiales utilizables en la fabricación de ánodos dispersores se clasifican en los siguiente grupos:

☯Metales preciosos y óxidos: metales platinizados (titanio, niobio, tántalo y plata), platino, metales revestidos con óxido de titanio y cerámicos de óxido de titanio.

☯Materiales ferrosos: acero, fundiciones, hierro, aceros inoxidables, hierro al silicio, hierro al silicio-molibdeno, hierro al silicio-cromo, magnetita y ferrita.

☯Materiales plúmbicos: aleación plomo-antimonio-plata, compuesto de plomo con microelectrodos de aleación de platino, plomo/magnetita, plomo/dióxido de titanio y plomo dióxido de grafito.

☯Materiales carbonosos: grafito, carbono, coque, polímeros conductores y revestimientos conductores.

☯Consumibles no ferrosos: aluminio y zinc.

De todos estos materiales mencionados, solamente el coque, el hierro al silicio y hierro al silicio-cromo se utilizan directamente en suelos (sin necesidad de incorporar un backfill).

Varios materiales son apropiados para ser utilizados como Varios materiales son apropiados para ser utilizados como áánodos dispersores, pero nodos dispersores, pero la disponibilidad se reduce drla disponibilidad se reduce dráásticamente cuando se consideran las necesidades sticamente cuando se consideran las necesidades prpráácticas, tales como el costo por unidad de energcticas, tales como el costo por unidad de energíía emitida, la durabilidad meca emitida, la durabilidad mecáánica nica y la resistencia a la corrosiy la resistencia a la corrosióón. En general, los materiales utilizables en la fabricacin. En general, los materiales utilizables en la fabricacióón n de de áánodos dispersores se clasifican en los siguiente grupos:nodos dispersores se clasifican en los siguiente grupos:

☯☯Metales preciosos y Metales preciosos y óóxidosxidos: metales platinizados (titanio, niobio, t: metales platinizados (titanio, niobio, táántalo y plata), ntalo y plata), platino, metales revestidos con platino, metales revestidos con óóxido de titanio y cerxido de titanio y ceráámicos de micos de óóxido de titanio.xido de titanio.

☯☯Materiales ferrososMateriales ferrosos: acero, fundiciones, hierro, aceros inoxidables, hierro al sili: acero, fundiciones, hierro, aceros inoxidables, hierro al silicio, cio, hierro al siliciohierro al silicio--molibdeno, hierro al siliciomolibdeno, hierro al silicio--cromo, magnetita y ferrita.cromo, magnetita y ferrita.

☯☯Materiales plMateriales plúúmbicosmbicos: aleaci: aleacióón plomon plomo--antimonioantimonio--plata, compuesto de plomo con plata, compuesto de plomo con microelectrodos de aleacimicroelectrodos de aleacióón de platino, plomo/magnetita, plomo/din de platino, plomo/magnetita, plomo/dióóxido de titanio y xido de titanio y plomo diplomo dióóxido de grafito.xido de grafito.

☯☯Materiales carbonososMateriales carbonosos: grafito, carbono, coque, pol: grafito, carbono, coque, políímeros conductores y meros conductores y revestimientos conductores.revestimientos conductores.

☯☯Consumibles no ferrososConsumibles no ferrosos: aluminio y zinc.: aluminio y zinc.

De todos estos materiales mencionados, solamente el coque, el hiDe todos estos materiales mencionados, solamente el coque, el hierro al silicio y erro al silicio y hierro al siliciohierro al silicio--cromo se utilizan directamente en suelos (sin necesidad de incorcromo se utilizan directamente en suelos (sin necesidad de incorporar porar un backfill).un backfill).

Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica:dica:Materiales de Anodos de Corriente ImpresaMateriales de Anodos de Corriente Impresa

En suelos, los materiales utilizados frecuentemente en la práctica son:

☯Acero (normalmente a partir de piezas de chatarra)

☯Hierro al silicio

☯Grafito

☯Magnetita (Fe3O4)

☯Coating de ferrita de litio sobre substrato de titanio

En suelos, los materiales utilizados frecuentemente en la prEn suelos, los materiales utilizados frecuentemente en la prááctica son:ctica son:

☯☯Acero (normalmente a partir de piezas de chatarra)Acero (normalmente a partir de piezas de chatarra)

☯☯Hierro al silicioHierro al silicio

☯☯GrafitoGrafito

☯☯Magnetita (FeMagnetita (Fe33OO44))

☯☯Coating de ferrita de litio sobre substrato de titanioCoating de ferrita de litio sobre substrato de titanio

Material Magnetita Ferrita de LiGeometría Doble T Riel Cilindro Cilindro

Longitud (m) 1 1 0.5 1.2 1.5 1 1.2 1.5 0.9 0.5Diámetro (m) 0.3 0.1 0.04 0.06 0.075 0.06 0.06 0.08 0.04 0.016

Peso (Kg) 56 43 16 26 43 5 6 8 6 0.2Cr (Kg/A.h) (1) 0.002 0.001Crb (Kg/A.h) (2) - < 0.001L1A (años) (3) 5 4 50 80 140 5 6 8 200 120

L1Ab (años) (4) 10 8 160 260 430 10 12 16 - > 120PF (5) Moderado Ninguno

(1). Consumo real sin utilizar backfill de coque(2). Consumo real utilizando backfill de coque(3). Vida útil por amper de corriente drenada sin utilizar backfill de coque(4). Vida útil por amper de corriente drenada utilizando backfill de coque(5). Peligro de fractura

Especialmente adecuados para lechos depozo profundo.

0.2 - 0.3 1105

Ninguno

0.1 0.2 - 0.5

Moderado Alto

Aptos parasuelos engeneral yagua.

Económicos en suelos agresivos y ensoluciones acuosas en donde no seutiliza backfill de coque.

Acero GrafitoCilindro

Recomendaciones

Hierro al silicioCilindro

Muy económico eninstalaciones extendidassobre suelos de escasaconductividad y utilizandobackfill de coque.

Utilizados frecuentemente para ánodosdispersores de larga vida útil y enaquellos casos en que no se utilicebackfill de coque.

Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica:dica:GeometrGeometríías de Anodos de Corriente Impresaas de Anodos de Corriente Impresa

Con el propósito de reducir costos y de aumentar la eficiencia, actualmente se utilizan principalmente ánodos compuestos de distintos materiales que combinan adecuada resistencia mecánica, óptima distribución de corriente, mínima resistencia y facilidad en el montaje. En general, este tipo de ánodos se clasifican en los siguientes grupos:

Anodos encapsulados: consistentes en una cápsula de acero galvanizado que contiene un backfill de carbono que a su vez contiene el ánodo propiamente dicho, fabricado de grafito, hierro al silicio, magnetita, titanio platinizado u óxido de titanio.

Lechos de tierra: consistentes en un bakcfill de coque y grafito que contiene una serie de ánodos dispersores de hierro al silicio, titanio platinizado o niobio.

Anodos coaxiales: formados por un núcleo de cobre y una cobertura de plomo-plata, titanio o niobio platinizados.

Con el propCon el propóósito de reducir costos y de aumentar la eficiencia, sito de reducir costos y de aumentar la eficiencia, actualmente se utilizan principalmente actualmente se utilizan principalmente áánodos compuestos de distintos nodos compuestos de distintos materiales que combinan adecuada resistencia mecmateriales que combinan adecuada resistencia mecáánica, nica, óóptima ptima distribucidistribucióón de corriente, mn de corriente, míínima resistencia y facilidad en el montaje. En nima resistencia y facilidad en el montaje. En general, este tipo de general, este tipo de áánodos se clasifican en los siguientes grupos:nodos se clasifican en los siguientes grupos:

Anodos encapsuladosAnodos encapsulados: consistentes en una c: consistentes en una cáápsula de acero psula de acero galvanizado que contiene un backfill de carbono que a su vez congalvanizado que contiene un backfill de carbono que a su vez contiene el tiene el áánodo propiamente dicho, fabricado de grafito, hierro al silicio,nodo propiamente dicho, fabricado de grafito, hierro al silicio, magnetita, magnetita, titanio platinizado u titanio platinizado u óóxido de titanio.xido de titanio.

Lechos de tierraLechos de tierra: consistentes en un bakcfill de coque y grafito que : consistentes en un bakcfill de coque y grafito que contiene una serie de contiene una serie de áánodos dispersores de hierro al silicio, titanio nodos dispersores de hierro al silicio, titanio platinizado o niobio.platinizado o niobio.

Anodos coaxialesAnodos coaxiales: formados por un n: formados por un núúcleo de cobre y una cobertura de cleo de cobre y una cobertura de plomoplomo--plata, titanio o niobio platinizados.plata, titanio o niobio platinizados. Varilla de titanio conVarilla de titanio con

cobertura de cobertura de óóxido cerxido ceráámicomico

DielDielééctrico cerctrico ceráámicomicoAcoplamiento de aceroAcoplamiento de aceroContacto elContacto elééctrico roscadoctrico roscado

Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica:dica:Camas DispersorasCamas Dispersoras

El uso de camas dispersoras permite abaratar notablemente los costos y optimizar los tiempos de instalación en grandes estructuras, aunque incrementa los valores de resistencia debido a la localización de la fuente de corriente. Las camas dispersoras son de dos tipos:

☯Horizontales: utilizadas cuando la resistividad del suelo en las capas superiores es baja. Típicamente, la cama se construye en una zanja de 0.3 a 0.5 m de ancho por 1.5 a 1.8 m de profundidad. En el fondo de la zanja se deposita una capa de coque (granulometría entre 5 y 15 mm) y el resto se rellena con el suelo extraído durante la excavación. Los ánodos se conectan en paralelo.

☯Verticales de pozo profundo: uilizadas cuando la resistividad en las capas superiores es elevada y disminuye gradualmente con la profundidad. Esta instalación se recomienda especialmente en áreas muy pobladas o con otras estructuras cercanas que pueden ocasionar interferencias. En este caso, la cama se construye en un pozo de 0.3 a 0.4 m de diámetro por 50 a 100 m de profundidad. Los ánodos se conectan en paralelo y se introducen en la cama vinculados entre sí por cables de soporte anclados en la parte superior del pozo. El espacio libre entre ánodos y pozo se rellena con coque. La parte superior del pozo se tapa con el suelo extraído durante la excavación.

El uso de camas dispersoras permite abaratar notablemente los coEl uso de camas dispersoras permite abaratar notablemente los costos y stos y optimizar los tiempos de instalacioptimizar los tiempos de instalacióón en grandes estructuras, aunque n en grandes estructuras, aunque incrementa los valores de resistencia debido a la localizaciincrementa los valores de resistencia debido a la localizacióón de la fuente n de la fuente de corriente. Las camas dispersoras son de dos tipos:de corriente. Las camas dispersoras son de dos tipos:

☯☯HorizontalesHorizontales: utilizadas cuando la resistividad del suelo en las capas : utilizadas cuando la resistividad del suelo en las capas superiores es baja. Tsuperiores es baja. Tíípicamente, la cama se construye en una zanja de 0.3 picamente, la cama se construye en una zanja de 0.3 a 0.5 m de ancho por 1.5 a 1.8 m de profundidad. En el fondo de a 0.5 m de ancho por 1.5 a 1.8 m de profundidad. En el fondo de la zanja se la zanja se deposita una capa de coque (granulometrdeposita una capa de coque (granulometríía entre 5 y 15 mm) y el resto se a entre 5 y 15 mm) y el resto se rellena con el suelo extrarellena con el suelo extraíído durante la excavacido durante la excavacióón. Los n. Los áánodos se nodos se conectan en paralelo.conectan en paralelo.

☯☯Verticales de pozo profundoVerticales de pozo profundo: uilizadas cuando la resistividad en las : uilizadas cuando la resistividad en las capas superiores es elevada y disminuye gradualmente con la capas superiores es elevada y disminuye gradualmente con la profundidad. Esta instalaciprofundidad. Esta instalacióón se recomienda especialmente en n se recomienda especialmente en ááreas muy reas muy pobladas o con otras estructuras cercanas que pueden ocasionar pobladas o con otras estructuras cercanas que pueden ocasionar interferencias. En este caso, la cama se construye en un pozo deinterferencias. En este caso, la cama se construye en un pozo de 0.3 a 0.4 0.3 a 0.4 m de dim de diáámetro por 50 a 100 m de profundidad. Los metro por 50 a 100 m de profundidad. Los áánodos se conectan en nodos se conectan en paralelo y se introducen en la cama vinculados entre sparalelo y se introducen en la cama vinculados entre síí por cables de por cables de soporte anclados en la parte superior del pozo. El espacio libresoporte anclados en la parte superior del pozo. El espacio libre entre entre áánodos y pozo se rellena con coque. La parte superior del pozo senodos y pozo se rellena con coque. La parte superior del pozo se tapa tapa con el suelo extracon el suelo extraíído durante la excavacido durante la excavacióón.n.

Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica:dica:Camas HorizontalesCamas Horizontales

Las camas horizontales se construyen normalmente con una combinación de suelo de excavación (relleno), grava (filtro de pasaje de agua) y coque (backfill de baja resistividad). En general se proveen drenajes para mantener niveles de humedad que aseguren una buena distribución de corriente.

Las camas horizontales se construyen normalmente con una combinaLas camas horizontales se construyen normalmente con una combinacicióón n de suelo de excavacide suelo de excavacióón (relleno), grava (filtro de pasaje de agua) y coque n (relleno), grava (filtro de pasaje de agua) y coque (backfill de baja resistividad). En general se proveen drenajes (backfill de baja resistividad). En general se proveen drenajes para para mantener niveles de humedad que aseguren una buena distribucimantener niveles de humedad que aseguren una buena distribucióón de n de corriente.corriente.

ANODOS DISPERSORESANODOS DISPERSORESCOQUECOQUE

GRAVAGRAVASUELO DE EXCAVACIONSUELO DE EXCAVACION

CAJA DE MEDICION

HORMIGON

TUBO DE DRENAJETUBO DE DRENAJE(PVC PERFORADO)(PVC PERFORADO)

ACOPLESACOPLES

Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica:dica:Camas de Pozo ProfundoCamas de Pozo Profundo

ANODOSANODOSDISPERSORESDISPERSORES

COQUECOQUE

CABLE DE ANCLAJECABLE DE ANCLAJEDE DE ÁÁNODOSNODOS

CABLE DE CONEXICABLE DE CONEXIÓÓNNDE DE ÁÁNODOSNODOS

SOPORTE DESOPORTE DEHORMIGHORMIGÓÓNN

TUBO DE PROTECCITUBO DE PROTECCIÓÓNNDE CABLES (PVC)DE CABLES (PVC)

ACOPLESACOPLES

Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica:dica:RectificadoresRectificadores

ACOPLEACOPLE

ANODOS DISPERSORESANODOS DISPERSORES

CABLE DE LOS ANODOS (+)CABLE DE LOS ANODOS (+)

BACKFILL DE COQUEBACKFILL DE COQUE

1.5

m1.

5 m

1.0

m1.

0 m

ELECTRODO DE REFERENCIAELECTRODO DE REFERENCIA

TUBERIATUBERIA

CONEXIONES ALCONEXIONES ALRECTIFICADOR (RECTIFICADOR (--))

SUMINISTRO DESUMINISTRO DETENSIONTENSION

TRANSFORMADORTRANSFORMADORRECTIFICADORRECTIFICADOR


Las estaciones de protección catódica deben instalarse considerando fundamentalmente el tipo de componente a proteger. En el caso detanques enterrados o tuberías cortas, las estaciones se conectan directamente a una fuente de tensión local (que consiste normalmente en un generador). En el caso de largas tuberías, es necesario tener en cuenta la disponibilidad de accesos a la red pública ya que hay costos considerables involucrados en la conexión de rectificadores a la red. En la elección del lugar de instalación intervienen las siguientes variables:

☯Disponibilidad de conexión a la red

☯Resistividad del suelo (debe ser lo más baja posible)

☯Distancia con respecto a otras estructuras enterradas (interferencia)

☯Predisposición del dueño de la propiedad

☯Acceso fluido a vehículos

Todas las unidades de la estación de protección deben protegerse de la intemperie y de posibles daños mecánicos utilizando cajas robustas y bien aisladas. Debe proveerse ventilación adecuada para la disipación de calor y deben considerarse todas las medidas requeridas por norma para evitar el riesgo de electrocución.

Las estaciones de protecciLas estaciones de proteccióón catn catóódica deben instalarse considerando dica deben instalarse considerando fundamentalmente el tipo de componente a proteger. En el caso defundamentalmente el tipo de componente a proteger. En el caso detanques enterrados o tubertanques enterrados o tuberíías cortas, las estaciones se conectan as cortas, las estaciones se conectan directamente a una fuente de tensidirectamente a una fuente de tensióón local (que consiste normalmente en n local (que consiste normalmente en un generador). En el caso de largas tuberun generador). En el caso de largas tuberíías, es necesario tener en cuenta as, es necesario tener en cuenta la disponibilidad de accesos a la red pla disponibilidad de accesos a la red púública ya que hay costos blica ya que hay costos considerables involucrados en la conexiconsiderables involucrados en la conexióón de rectificadores a la red. En la n de rectificadores a la red. En la eleccieleccióón del lugar de instalacin del lugar de instalacióón intervienen las siguientes variables:n intervienen las siguientes variables:

☯☯Disponibilidad de conexiDisponibilidad de conexióón a la redn a la red

☯☯Resistividad Resistividad del suelo (debe ser lo mdel suelo (debe ser lo máás baja posible)s baja posible)

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☯☯PredisposiciPredisposicióón del duen del dueñño de la propiedado de la propiedad

☯☯Acceso fluido a vehAcceso fluido a vehíículosculos

Todas las unidades de la estaciTodas las unidades de la estacióón de proteccin de proteccióón deben protegerse de la n deben protegerse de la intemperie y de posibles daintemperie y de posibles dañños mecos mecáánicos utilizando cajas robustas y bien nicos utilizando cajas robustas y bien aisladas. Debe proveerse ventilaciaisladas. Debe proveerse ventilacióón adecuada para la disipacin adecuada para la disipacióón de calor n de calor y deben considerarse todas las medidas requeridas por norma paray deben considerarse todas las medidas requeridas por norma para evitar evitar el riesgo de electrocuciel riesgo de electrocucióón.n.


Las estaciones de protección catódica frecuentemente operan bajo condiciones fluctuantes ocasionadas por:

☯Corrientes de interferencia

☯Cambios considerables en la resistencia de las camas dispersoras

☯Variaciones en el requerimiento de corriente de la tubería debido a las diferencias en contenidos de humedad y concentraciones de oxígeno

☯Intervalos de protección con dos límites distintos de potencial

Cuando se dan condiciones fluctuantes en el sistema, es recomendable recurrir al uso de rectificadores de control de potencial (mantienen el potencial constante drenando la corriente necesaria para hacerlo). Este tipo de rectificadores cuentan con equipos potenciostáticos de control que permiten mantener constante el nivel de protección, aún en presencia de corrientes de interferencia. Los rectificadores de control automático pueden construirse utilizando amplificadores magnéticos (transductores) o tiristores (estos últimos no deben utilizarse cuando hay dispositivos de radio o líneas telefónicas cerca debido a que causan excesiva interferencia).

Las estaciones de protecciLas estaciones de proteccióón catn catóódica frecuentemente operan bajo dica frecuentemente operan bajo condiciones fluctuantes ocasionadas por:condiciones fluctuantes ocasionadas por:

☯☯Corrientes de interferenciaCorrientes de interferencia

☯☯Cambios considerables en la resistencia de las camas dispersorasCambios considerables en la resistencia de las camas dispersoras

☯☯Variaciones en el requerimiento de corriente de la tuberVariaciones en el requerimiento de corriente de la tuberíía debido a las a debido a las diferencias en contenidos de humedad y concentraciones de oxdiferencias en contenidos de humedad y concentraciones de oxíígenogeno

☯☯Intervalos de protecciIntervalos de proteccióón con dos ln con dos líímites distintos de potencialmites distintos de potencial

Cuando se dan condiciones fluctuantes en el sistema, es recomendCuando se dan condiciones fluctuantes en el sistema, es recomendable able recurrir al uso de rectificadores de control de potencial (mantirecurrir al uso de rectificadores de control de potencial (mantienen el enen el potencial constante drenando la corriente necesaria para hacerlopotencial constante drenando la corriente necesaria para hacerlo). Este ). Este tipo de rectificadores cuentan con equipos tipo de rectificadores cuentan con equipos potenciostpotenciostááticos ticos de control que de control que permiten mantener constante el nivel de proteccipermiten mantener constante el nivel de proteccióón, an, aúún en presencia de n en presencia de corrientes de interferencia. Los rectificadores de control automcorrientes de interferencia. Los rectificadores de control automáático tico pueden construirse utilizando amplificadores magnpueden construirse utilizando amplificadores magnééticos (ticos (transductorestransductores) ) o o tiristores tiristores (estos (estos úúltimos no deben utilizarse cuando hay dispositivos de ltimos no deben utilizarse cuando hay dispositivos de radio o lradio o lííneas telefneas telefóónicas cerca debido a que causan excesiva nicas cerca debido a que causan excesiva interferencia).interferencia).

Sistemas de ProtecciSistemas de Proteccióón Catn Catóódica:dica:Dimensionamiento del SistemaDimensionamiento del Sistema

Tanto en sistemas sacrificiales como de corriente impresa, la incógnita es el número de ánodos necesarios para proteger a estructura. La corriente de protección se calcula de la siguiente forma:

en donde ie es la corriente que requiere el acero por unidad de área (Ω/cm2) y A es la superficie total de la estructura (cm2). La resistencia eléctrica Re-s se calcula como:

en donde Re es la resistencia de la estructura por unidad de área (Ω.cm2). Finalmente, la resistencia eléctrica Ra-s para un grupo de ánodos en paralelo igualmente espaciados es igual a:

siendo Ra la resistencia eléctrica de un solo ánodo y n el número de ánodos, que se calculará como:

En el caso de sistemas de protección por corriente impresa, puede seleccionarse un número de ánodos de acuerdo a un criterio empírico o de distribución y luego dimensionar el rectificador en función de dicho número (este procedimiento es más frecuente que al anterior para este tipo de sistemas).

Tanto en sistemas sacrificiales como de corriente impresa, la inTanto en sistemas sacrificiales como de corriente impresa, la inccóógnita es el ngnita es el núúmero de mero de áánodos necesarios nodos necesarios para proteger a estructura. La corriente de proteccipara proteger a estructura. La corriente de proteccióón se calcula de la siguiente forma:n se calcula de la siguiente forma:

en donde ien donde iee es la corriente que requiere el acero por unidad de es la corriente que requiere el acero por unidad de áárea (rea (ΩΩ/cm/cm22) y A es la superficie total de la ) y A es la superficie total de la estructura (cmestructura (cm22). La resistencia el). La resistencia elééctrica Rectrica Re--s se calcula como:s se calcula como:

en donde Re es la resistencia de la estructura por unidad de en donde Re es la resistencia de la estructura por unidad de áárea (rea (ΩΩ.cm.cm22). Finalmente, la resistencia el). Finalmente, la resistencia elééctrica ctrica RaRa--s para un grupo de s para un grupo de áánodos en paralelo igualmente espaciados es igual a:nodos en paralelo igualmente espaciados es igual a:

siendo Ra la resistencia elsiendo Ra la resistencia elééctrica de un solo ctrica de un solo áánodo y n el nnodo y n el núúmero de mero de áánodos, que se calcularnodos, que se calcularáá como:como:

En el caso de sistemas de protecciEn el caso de sistemas de proteccióón por corriente impresa, puede seleccionarse un nn por corriente impresa, puede seleccionarse un núúmero de mero de áánodos de nodos de acuerdo a un criterio empacuerdo a un criterio empíírico o de distribucirico o de distribucióón y luego dimensionar el rectificador en funcin y luego dimensionar el rectificador en funcióón de dicho n de dicho nnúúmero (este procedimiento es mmero (este procedimiento es máás frecuente que al anterior para este tipo de sistemas).s frecuente que al anterior para este tipo de sistemas).

I i Ae= ⋅

RAe s− =

Re

RRana s− =

( ) ( )444 3444 214444 34444 21

lSacrificiaImpresaCorriente

ReRe e

e

e

e

iEaEpAiRa

iEaEpErAiRan

⋅−−⋅⋅

≡⋅−+−

⋅⋅≥

⋅

Densidad de corriente requerida para aceros al carbonoDensidad de corriente requerida para aceros al carbonoDensidad de corriente requerida para aceros al carbono

MedioAcido sulfúrico

SuelosAgua de mar en circulación

Agua caliente saturada de oxígenoAgua potable en circulación

MedioMedioAcido sulfAcido sulfúúricorico

SuelosSuelosAgua de mar en circulaciAgua de mar en circulacióónn

Agua caliente saturada de oxAgua caliente saturada de oxíígenogenoAgua potable en circulaciAgua potable en circulacióónn

Densidad de Corriente350-500

0.01-0.500.30

0.10-0.150.05-0.10

Densidad de CorrienteDensidad de Corriente350350--500500

0.010.01--0.500.500.300.30

0.100.10--0.150.150.050.05--0.100.10

Densidad de corriente requerida para aceros al carbono en suelosDensidad de corriente requerida para aceros al carbono en suelosDensidad de corriente requerida para aceros al carbono en suelos

CondiciónRevestimiento en buen estado (*)Revestimiento en buen estado (**)Revestimiento en mal estado (*)Revestimiento en mal estado (**)

Acero desnudo (*)Acero desnudo (**)

CondiciCondicióónnRevestimiento en buen estado (*)Revestimiento en buen estado (*)Revestimiento en buen estado (**)Revestimiento en buen estado (**)Revestimiento en mal estado (*)Revestimiento en mal estado (*)Revestimiento en mal estado (**)Revestimiento en mal estado (**)

Acero desnudo (*)Acero desnudo (*)Acero desnudo (**)Acero desnudo (**)

Densidad de Corriente0.005-0.0100.001-0.0050.015-0.0300.005-0.0150.040-0.0500.010-0.015

Densidad de CorrienteDensidad de Corriente0.0050.005--0.0100.0100.0010.001--0.0050.0050.0150.015--0.0300.0300.0050.005--0.0150.0150.0400.040--0.0500.0500.0100.010--0.0150.015

(*) Densidad de corriente necesaria para polarizar la estructura.(**) Densidad de corriente necesaria para mantener la estructura polarizada.

(*) Densidad de corriente necesaria para polarizar la estructura(*) Densidad de corriente necesaria para polarizar la estructura..(**) Densidad de corriente necesaria para mantener la estructura(**) Densidad de corriente necesaria para mantener la estructura polarizada.polarizada.

MedioMedio Densidad de Corriente (A/mDensidad de Corriente (A/m22))

CondiciCondicióónn Densidad de Corriente (A/mDensidad de Corriente (A/m22))


La resistencia eléctrica de los ánodos (Ra) es dependiente de las dimensiones del ánodo, de su posición (horizontal o vertical) y de la resistividad del medio. Los ánodos más comunes son de forma cilíndrica ya que su resistencia es sencilla de calcular y se logra una buena distribución de corriente. En este caso, las resistencias eléctricas de ánodos verticales y horizontales se calculan como:

en donde ρ es la resistividad del medio (Ω..cm), L es la longitud del ánodo (m), d es el diámetro del ánodo o del conjunto ánodo-backfill (m) y s es igual a dos veces la profundidad a que se encuentra enterrado el ánodo (m). Los valores de Ra pueden obtenerse fácilmente con ayuda de tablas. Solamente es necesario definir la relación L/d y conocer la resistividad del medio. Este tipo de datos son proporcionados normalmente por los fabricantes de ánodos.

La resistencia elLa resistencia elééctrica de los ctrica de los áánodos (Ra) es dependiente de las dimensiones del nodos (Ra) es dependiente de las dimensiones del áánodo, de su posicinodo, de su posicióón (horizontal o vertical) y de la resistividad del medio. Los n (horizontal o vertical) y de la resistividad del medio. Los áánodos mnodos máás comunes son de forma cils comunes son de forma cilííndrica ya que su resistencia es sencilla de ndrica ya que su resistencia es sencilla de calcular y se logra una buena distribucicalcular y se logra una buena distribucióón de corriente. En este caso, las resistencias n de corriente. En este caso, las resistencias elelééctricas de ctricas de áánodos verticales y horizontales se calculan como:nodos verticales y horizontales se calculan como:

en donde en donde ρρ es la resistividad del medio (es la resistividad del medio (ΩΩ..cm), L es la longitud del ..cm), L es la longitud del áánodo (m), d es el nodo (m), d es el didiáámetro del metro del áánodo o del conjunto nodo o del conjunto áánodonodo--backfill (m) y s es igual a dos veces la backfill (m) y s es igual a dos veces la profundidad a que se encuentra enterrado el profundidad a que se encuentra enterrado el áánodo (m). Los valores de Ra pueden nodo (m). Los valores de Ra pueden obtenerse fobtenerse fáácilmente con ayuda de tablas. Solamente es necesario definir la cilmente con ayuda de tablas. Solamente es necesario definir la relacirelacióón n L/d y conocer la resistividad del medio. Este tipo de datos son L/d y conocer la resistividad del medio. Este tipo de datos son proporcionados proporcionados normalmente por los fabricantes de normalmente por los fabricantes de áánodos.nodos.

RavL

Ld

=⋅

⋅ ⋅⎛⎝⎜

⎞⎠⎟ −

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

0 00162 3

81

.. log

ρ

RahL

L L s Ld s

sL

s LL

=⋅

⋅ ⋅+ +

⋅

⎛

⎝⎜⎜

⎞

⎠⎟⎟ + +

+−

⎛

⎝⎜⎜

⎞

⎠⎟⎟

0 00162 3

4 41

2 2 2 2 2.. log

ρ


Mediciones ElectroquMediciones Electroquíímicas:micas:Potencial de CorrosiPotencial de Corrosióónn

AnodoAnodo CSECSE

RSRS

RPRP

CC

ContinuaContinua

EEcorrcorr

I.RsI.Rs

II

En ausencia de protecciEn ausencia de proteccióón catn catóódica I.Rs ~ 0dica I.Rs ~ 0

SUELOSUELO

TUBERIATUBERIA

CSECSE0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

pH

-1.0

-0.4-0.6-0.8

0.20

-0.2

0.40.6

Pote

ncia

l vs.

S.H

.E. [

V] 0.81.01.21.4

CORROSIONCORROSION PASIVIDADPASIVIDAD

INMUNIDADINMUNIDAD

VV

Mediciones ElectroquMediciones Electroquíímicas:micas:Potencial de CorrosiPotencial de Corrosióónn

En presencia de corriente de protección, siempre existirá una caída óhmica dependiente del valor de la corriente drenada y de la resistividad del medio. Desde el punto de vista de la protección, es muy importante medir el potencial de la tubería libre de caída óhmica (potencial OFF). Este parámetro puede medirse solamente interrumpiendo la corriente durante un lapso de tiempo muy corto ya que el sistema comienza a depolarizarse rápidamente (la velocidad de depolarización depende mucho de las dimensiones del sistema y de la calidad delrevestimiento).

En presencia de corriente de protección, siempre existirá una caída óhmica dependiente del valor de la corriente drenada y de la resistividad del medio. Desde el punto de vista de la protección, es muy importante medir el potencial de la tubería libre de caída óhmica (potencial OFF). Este parámetro puede medirse solamente interrumpiendo la corriente durante un lapso de tiempo muy corto ya que el sistema comienza a depolarizarse rápidamente (la velocidad de depolarización depende mucho de las dimensiones del sistema y de la calidad delrevestimiento).

Mediciones ElectroquMediciones Electroquíímicas:micas:Mediciones de Potencial con Flujo de CorrienteMediciones de Potencial con Flujo de Corriente

0 20 40 60-0.4

-0.6

-0.8

-1.0

-1.2 Potencial ONPotencial ON

Potencial OFFPotencial OFF

TuberTuberíía vieja (10 aa vieja (10 añños de PC)os de PC)TuberTuberíía nueva (2 aa nueva (2 añños de PC)os de PC)

TuberTuberíía vieja (3 aa vieja (3 añños de PC)os de PC)

Tanque enterrado luego de 1h de protecciTanque enterrado luego de 1h de proteccióónn

Tiempo transcurrido luego de interrumpir la corriente de proteccTiempo transcurrido luego de interrumpir la corriente de protecciióón (horas)n (horas)

Pote

ncia

l de

prot

ecci

Pote

ncia

l de

prot

ecci

óó n v

s. C

u/C

uSO

n vs

. Cu/

CuS

O44

(V)

(V)

Los errores provenientes de la medición de potenciales ON pueden ser considerables. La magnitud de estos errores se incrementa si, por ejemplo, la posición del electrodo de referencia no coincide con la cota correspondiente a la tubería. En el caso de que existan fallas en el revestimiento, pueden pasarse completamente por alto si el electrodo de referencia no se sitúa correctamente.

Los errores provenientes de la medición de potenciales ON pueden ser considerables. La magnitud de estos errores se incrementa si, por ejemplo, la posición del electrodo de referencia no coincide con la cota correspondiente a la tubería. En el caso de que existan fallas en el revestimiento, pueden pasarse completamente por alto si el electrodo de referencia no se sitúa correctamente.

Mediciones ElectroquMediciones Electroquíímicas:micas:Mediciones de Potencial en TuberMediciones de Potencial en Tuberííasas

0

Coating con un solo defecto

Coating con varios defectos

Coating sin defectos

-0.65

-0.85

-0.95

-1.20

Pote

ncia

l vs.

Cu/

CuS

O4

(V)

Anodo

Vr

Vs

Vp

Distancia del electrodo de referencia a la tubería

Multímetro

A- +

Electrodo de referencia

•Vr: caída óhmica•Vs: caída en el defecto•Vp: polarización

••Vr: caVr: caíída da óóhmicahmica••Vs: caVs: caíída en el defectoda en el defecto••Vp: polarizaciVp: polarizacióónn

☯En general, se miden potenciales ON en la tubería protegida contra un electrodo de referencia situado sobre la superficie del terreno. Este potencial contiene componentes óhmicas debidas a la resistencia del suelo y del revestimiento que no pueden cuantificarse a priori. Por esta razón, es aconsejable efectuar periódicamente y en ciertos sectores de la tubería mediciones de potenciales OFF. Para ello, pueden conectarse dispositivos de interrupción sincrónicos que permiten interrumpir la corriente simultáneamente en varias estaciones vecinas por períodos fijos de tiempo. Debido a que dichos dispositivos se utilizan exclusivamente durante horas de trabajo, es recomendable contar con interruptores en paralelo que aseguren el funcionamiento normal del sistema durante la noche. The este modo, la reducción en el suministro de corriente de protección se mantiene en un mínimo (las pérdidas no exceden el 10 % del total de la corriente drenada en condiciones normales, aproximadamente).☯En el análisis de las mediciones intensivas de potencial en una tubería de transporte, deben considerarse las corrientes de protección, la resistencia del recubrimiento utilizado, los valores de potenciales ON / OFF, las corrientes que circulan en la tubería y las resistencias en las juntas aislantes.

☯☯En general, se miden potenciales ON en la tuberEn general, se miden potenciales ON en la tuberíía protegida contra un electrodo de referencia situado a protegida contra un electrodo de referencia situado sobre la superficie del terreno. Este potencial contiene componesobre la superficie del terreno. Este potencial contiene componentes ntes óóhmicas hmicas debidas a la resistencia debidas a la resistencia del suelo y del revestimiento que no pueden cuantificarse a priodel suelo y del revestimiento que no pueden cuantificarse a priori. Por esta razri. Por esta razóón, es aconsejable n, es aconsejable efectuar periefectuar perióódicamente y en ciertos sectores de la tuberdicamente y en ciertos sectores de la tuberíía mediciones de potenciales OFF. Para ello, a mediciones de potenciales OFF. Para ello, pueden conectarse dispositivos de interrupcipueden conectarse dispositivos de interrupcióón sincrn sincróónicos que permiten interrumpir la corriente nicos que permiten interrumpir la corriente simultsimultááneamente en varias estaciones vecinas por perneamente en varias estaciones vecinas por perííodos fijos de tiempo. Debido a que dichos odos fijos de tiempo. Debido a que dichos dispositivos se utilizan exclusivamente durante horas de trabajodispositivos se utilizan exclusivamente durante horas de trabajo, es recomendable contar con , es recomendable contar con interruptores en paralelo que aseguren el funcionamiento normal interruptores en paralelo que aseguren el funcionamiento normal del sistema durante la noche. del sistema durante la noche. The The este este modo, la reduccimodo, la reduccióón en el suministro de corriente de proteccin en el suministro de corriente de proteccióón se mantiene en un mn se mantiene en un míínimo (las pnimo (las péérdidas rdidas no exceden el 10 % del total de la corriente drenada en condiciono exceden el 10 % del total de la corriente drenada en condiciones normales, aproximadamente).nes normales, aproximadamente).☯☯En el anEn el anáálisis de las mediciones intensivas de potencial en una tuberlisis de las mediciones intensivas de potencial en una tuberíía de transporte, deben a de transporte, deben considerarse las corrientes de protecciconsiderarse las corrientes de proteccióón, la resistencia del recubrimiento utilizado, los valores de n, la resistencia del recubrimiento utilizado, los valores de potenciales ON / OFF, las corrientes que circulan en la tuberpotenciales ON / OFF, las corrientes que circulan en la tuberíía y las resistencias en las juntas aislantes.a y las resistencias en las juntas aislantes.

Mediciones ElectroquMediciones Electroquíímicas:micas:Mediciones de Potencial en TuberMediciones de Potencial en Tuberííasas

FACTORFACTOR INFLUENCIAINFLUENCIA

CORRIENTE DE PROTECCIONCORRIENTE DE PROTECCION CAIDA OHMICA (SUELO Y RECUBRIMIENTO)CAIDA OHMICA (SUELO Y RECUBRIMIENTO)

RESISTENCIA DEL RECUBRIMIENTORESISTENCIA DEL RECUBRIMIENTO CAIDA OHMICA Y POLARIZACIONCAIDA OHMICA Y POLARIZACION

POTENCIAL OFFPOTENCIAL OFF NIVEL REAL DE PROTECCIONNIVEL REAL DE PROTECCION

INTEGRIDAD DE JUNTAS AISLANTESINTEGRIDAD DE JUNTAS AISLANTES PERDIDAS DE CORRIENTEPERDIDAS DE CORRIENTE

Mediciones ElectroquMediciones Electroquíímicas:micas:Mediciones de Potencial en TanquesMediciones de Potencial en Tanques

En la protección catódica de tanques enterrados, los potenciales deben medirse al menos en tres sectores distintos: en ambos extremos y en la parte superior. Amplias diferencias en polarización pueden generarse en distintas zonas del tanque debido fundamentalmente a la escasa distancia que normalmente se deja entre los ánodos dispersores y el tanque. En el caso de tanques enterrados bajo una capa asfáltica, es recomendable instalar, al momento de su construcción, electrodos de referencia permanentes en lugares en donde se prevean dificultades de drenaje de corriente. Debido a que los tanques de almacenamiento normalmente se protegen por medio de varios ánodos localizados muy cerca de los mismos, puede ocurrir que las diferencias de potencial generadas produzcan corrientes de compensación entre distintas áreas al cortar la protección para medir potenciales. Estas corrientes falsifican considerablemente las mediciones de potencial y producen fluctuaciones considerables en las mismas. En casos extremos, es necesario alejar los ánodos del tanque para uniformizar la protección.

En la protecciEn la proteccióón catn catóódica de tanques enterrados, los potenciales deben medirse al mendica de tanques enterrados, los potenciales deben medirse al menos en tres sectores distintos: en os en tres sectores distintos: en ambos extremos y en la parte superior. Amplias diferencias en poambos extremos y en la parte superior. Amplias diferencias en polarizacilarizacióón pueden generarse en distintas zonas del tanque n pueden generarse en distintas zonas del tanque debido fundamentalmente a la escasa distancia que normalmente sedebido fundamentalmente a la escasa distancia que normalmente se deja entre los deja entre los áánodos dispersores y el tanque. En el nodos dispersores y el tanque. En el caso de tanques enterrados bajo una capa asfcaso de tanques enterrados bajo una capa asfááltica, es recomendable instalar, al momento de su construcciltica, es recomendable instalar, al momento de su construccióón, electrodos de n, electrodos de referencia permanentes en lugares en donde se prevean dificultadreferencia permanentes en lugares en donde se prevean dificultades de drenaje de corriente. Debido a que los tanques de es de drenaje de corriente. Debido a que los tanques de almacenamiento normalmente se protegen por medio de varios almacenamiento normalmente se protegen por medio de varios áánodos localizados muy cerca de los mismos, puede ocurrir nodos localizados muy cerca de los mismos, puede ocurrir que las diferencias de potencial generadas produzcan corrientes que las diferencias de potencial generadas produzcan corrientes de compensacide compensacióón entre distintas n entre distintas ááreas al cortar la reas al cortar la protecciproteccióón para medir potenciales. Estas corrientes falsifican considerabn para medir potenciales. Estas corrientes falsifican considerablemente las mediciones de potencial y producen lemente las mediciones de potencial y producen fluctuaciones considerables en las mismas. En casos extremos, esfluctuaciones considerables en las mismas. En casos extremos, es necesario alejar los necesario alejar los áánodos del tanque para uniformizar la nodos del tanque para uniformizar la protecciproteccióón.n.

Superficie libreSuperficie libre

TANQUETANQUE

CORRIENTES DE COMPENSACIONCORRIENTES DE COMPENSACION

ANODOS DISPERSORES CERCANOS AL TANQUEANODOS DISPERSORES CERCANOS AL TANQUE

Mediciones ElectroquMediciones Electroquíímicas:micas:Mediciones de CorrienteMediciones de Corriente

Además de las mediciones de potenciales, la medición de las corrientes en la tubería reviste considerable importancia, no solamente en la investigación de las causas que promueven la corrosión, sino también en la detección de fallas en la protección catódica. La corriente que fluye a través de una tubería no puede medirse directamente debido a su baja resistencia eléctrica. Por consiguiente, es necesario hacerlo indirectamente a través de la aplicación de la Ley de Ohm aplicable a la diferencia de potencial existente a través de una resistencia conocida:

IT: corriente que circula por el segmento de tubería (A)ΔVT: caída de tensión en el segmento de tubería (V)RT: resistencia eléctrica del segmento de tubería (Ω)

La resistencia del segmento de tubería se calcula como:

ρT: resistividad de la tubería (Ω.m)LT: longitud del segmento de tubería (m)ST: sección transversal de la tubería (m)e: espesor de la tubería (m)de: diámetro exterior de la tubería (m)

En una tubería de 24 pulgadas y considerando una diferencia de potencial mensurable de 0.1 mV, una corriente superior a 0.2 A puede medirse con suficiente precisión. No obstante, es necesario tener en cuenta que los valores pueden variar considerablemente en presencia de uniones no soldadas (bridas, acoples, etc.), por lo cual es necesario en estos casos proveer puentes cableados cuya sección equivalente se asemeje a la de la tubería. Debido a que la sección de tuberías soldadas varía hasta en un 5 % aproximadamente, es recomendable establecer contactos separados para la medición de corrientes y de potenciales ya que los segundos pueden utilizarse como contactos de calibración.

AdemAdemáás de las mediciones de potenciales, la medicis de las mediciones de potenciales, la medicióón de las corrientes en la tubern de las corrientes en la tuberíía reviste a reviste considerable importancia, no solamente en la investigaciconsiderable importancia, no solamente en la investigacióón de las causas que promueven la corrosin de las causas que promueven la corrosióón, n, sino tambisino tambiéén en la deteccin en la deteccióón de fallas en la proteccin de fallas en la proteccióón catn catóódica. La corriente que fluye a travdica. La corriente que fluye a travéés de una s de una tubertuberíía no puede medirse directamente debido a su baja resistencia ela no puede medirse directamente debido a su baja resistencia elééctrica. Por consiguiente, es ctrica. Por consiguiente, es necesario hacerlo indirectamente a travnecesario hacerlo indirectamente a travéés de la aplicacis de la aplicacióón de la Ley de Ohm aplicable a la diferencia de n de la Ley de Ohm aplicable a la diferencia de potencial existente a travpotencial existente a travéés de una resistencia conocida:s de una resistencia conocida:

IITT: corriente que circula por el segmento de tuber: corriente que circula por el segmento de tuberíía (A)a (A)ΔΔVVTT: ca: caíída de tensida de tensióón en el segmento de tubern en el segmento de tuberíía (V)a (V)RRTT: resistencia el: resistencia elééctrica del segmento de tuberctrica del segmento de tuberíía (a (ΩΩ))

La resistencia del segmento de tuberLa resistencia del segmento de tuberíía se calcula como:a se calcula como:

ρρTT: : resistividad resistividad de la tuberde la tuberíía (a (ΩΩ.m).m)LLTT: longitud del segmento de tuber: longitud del segmento de tuberíía (m)a (m)SSTT: secci: seccióón transversal de la tubern transversal de la tuberíía (m)a (m)e: espesor de la tubere: espesor de la tuberíía (m)a (m)de: dide: diáámetro exterior de la tubermetro exterior de la tuberíía (m)a (m)

En una tuberEn una tuberíía de 24 pulgadas y considerando una diferencia de potencial mensa de 24 pulgadas y considerando una diferencia de potencial mensurable de 0.1 urable de 0.1 mVmV, una , una corriente superior a 0.2 A puede medirse con suficiente precisicorriente superior a 0.2 A puede medirse con suficiente precisióón. No obstante, es necesario tener en n. No obstante, es necesario tener en cuenta que los valores pueden variar considerablemente en presencuenta que los valores pueden variar considerablemente en presencia de uniones no soldadas (bridas, cia de uniones no soldadas (bridas, acoples, acoples, etcetc.), por lo cual es necesario en estos casos proveer puentes cabl.), por lo cual es necesario en estos casos proveer puentes cableados cuya seccieados cuya seccióón n equivalente se asemeje a la de la tuberequivalente se asemeje a la de la tuberíía. Debido a que la seccia. Debido a que la seccióón de tubern de tuberíías soldadas varas soldadas varíía hasta en a hasta en un 5 % aproximadamente, es recomendable establecer contactos sepun 5 % aproximadamente, es recomendable establecer contactos separados para la mediciarados para la medicióón de n de corrientes y de potenciales ya que los segundos pueden utilizarscorrientes y de potenciales ya que los segundos pueden utilizarse como contactos de calibracie como contactos de calibracióón.n.

T

TT R

VI Δ=

( )edeeSS

LR

T

T

TTT

−⋅⋅=

⋅=

π

ρ

Mediciones ElectroquMediciones Electroquíímicas:micas:Mediciones de Resistencia EspecMediciones de Resistencia Especíífica de Recubrimientofica de Recubrimiento

La estimación de la resistencia específica del recubrimiento de la tubería requiere de la medición de tres parámetros:☯Corrientes de protección☯Potenciales ON / OFF☯Resistencia eléctrica del sueloA partir de la medición de estos parámetros, la resistencia eléctrica del recubrimiento puede calcularse como:

RC: resistencia del recubrimiento (Ω)IP: corriente de protección (A)RS: resistencia eléctrica del suelo (Ω)

La resistencia específica del recubrimiento se calcula como:

RU: resistencia específica del recubrimiento (Ω.m2)AT: área superficial del segmento de tubería (m2)

En general, la caída de potencial OFF a lo largo de la tubería es aproximadamente lineal luego de largos períodos de polarización y asumiendo condiciones medianamente estacionarias. No obstante, no ocurre lo mismo con el potencial ON y con las resistencia Rs. Esto se debe a que Rs depende fundamentalmente de la resistividad del terreno que fluctúa a lo largo de la tubería. Solamente cuando los segmentos de tubería medidas son muy cortos y el revestimiento analizado está en muy buena condición, podemos asumir que Rs es despreciable con respecto a Ru. Por lo tanto:

La estimaciLa estimacióón de la resistencia especn de la resistencia especíífica del recubrimiento de la tuberfica del recubrimiento de la tuberíía requiere de la medicia requiere de la medicióón de tres n de tres parparáámetros:metros:☯☯Corrientes de protecciCorrientes de proteccióónn☯☯Potenciales ON / OFFPotenciales ON / OFF☯☯Resistencia elResistencia elééctrica del sueloctrica del sueloA partir de la mediciA partir de la medicióón de estos parn de estos paráámetros, la resistencia elmetros, la resistencia elééctrica del recubrimiento puede calcularse ctrica del recubrimiento puede calcularse como:como:

RRCC: resistencia del recubrimiento (: resistencia del recubrimiento (ΩΩ))IIPP: corriente de protecci: corriente de proteccióón (A)n (A)RRSS: resistencia el: resistencia elééctrica del suelo (ctrica del suelo (ΩΩ))

La resistencia especLa resistencia especíífica del recubrimiento se calcula como:fica del recubrimiento se calcula como:

RRUU: resistencia espec: resistencia especíífica del recubrimiento (fica del recubrimiento (ΩΩ.m.m22))AATT: : áárea superficial del segmento de tuberrea superficial del segmento de tuberíía (ma (m22))

En general, la caEn general, la caíída de potencial OFF a lo largo de la tuberda de potencial OFF a lo largo de la tuberíía es aproximadamente lineal luego de largos a es aproximadamente lineal luego de largos perperííodos de polarizaciodos de polarizacióón y asumiendo condiciones medianamente estacionarias. No obstantn y asumiendo condiciones medianamente estacionarias. No obstante, no e, no ocurre lo mismo con el potencial ON y con las resistencia ocurre lo mismo con el potencial ON y con las resistencia RsRs. Esto se debe a que . Esto se debe a que Rs Rs depende depende fundamentalmente de la fundamentalmente de la resistividad resistividad del terreno que fluctdel terreno que fluctúúa a lo largo de la tubera a lo largo de la tuberíía. Solamente cuando a. Solamente cuando los segmentos de tuberlos segmentos de tuberíía medidas son muy cortos y el revestimiento analizado esta medidas son muy cortos y el revestimiento analizado estáá en muy buena en muy buena condicicondicióón, podemos asumir que n, podemos asumir que Rs Rs es despreciable con respecto a es despreciable con respecto a RuRu. Por lo tanto:. Por lo tanto:

SP

OFFONC R

IVVR −

−=

TCU ARR ⋅=

P

OFFONC I

VVR −≅

Mediciones ElectroquMediciones Electroquíímicas:micas:Mediciones de ResistividadMediciones de Resistividad

Las resistencias de electrolitos se miden exclusivamente por medio de dispositivos de corriente alterna de baja frecuencia para no distorsionar los valores por causa de la polarización. La medición se efectúa utilizando cuatro electrodos, lo cual elimina las diferencias de potencial provenientes de las resistencias propias de los electrodos.La medición de resistividad de suelos se efectúa por medio de resistivímetros comerciales de cuatro “puntas”. La corriente alterna circula a través de las dos terminales exteriores, mientras que el potencial se mide en las dos terminales interiores. La resistividad se calcula como:

Las resistencias de electrolitos se miden exclusivamente por medLas resistencias de electrolitos se miden exclusivamente por medio de dispositivos de corriente alterna io de dispositivos de corriente alterna de baja frecuencia para no distorsionar los valores por causa dede baja frecuencia para no distorsionar los valores por causa de la polarizacila polarizacióón. La medicin. La medicióón se efectn se efectúúa a utilizando cuatro electrodos, lo cual elimina las diferencias deutilizando cuatro electrodos, lo cual elimina las diferencias de potencial provenientes de las potencial provenientes de las resistencias propias de los electrodos.resistencias propias de los electrodos.La mediciLa medicióón de n de resistividad resistividad de suelos se efectde suelos se efectúúa por medio de a por medio de resistivresistivíímetros metros comerciales de cuatro comerciales de cuatro ““puntaspuntas””. La corriente alterna circula a trav. La corriente alterna circula a travéés de las dos terminales exteriores, mientras que el s de las dos terminales exteriores, mientras que el potencial se mide en las dos terminales interiores. La potencial se mide en las dos terminales interiores. La resistividad resistividad se calcula como:se calcula como:

II

ΔΔVV

SueloSuelo

ResistivResistivíímetrometro

Punta de mediciPunta de medicióónn

aa

bb

IVR Δ

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⋅⋅=

abbR

2

πρ

a < > ba < > b

aR ⋅⋅= πρ 2

a = ba = b

Mediciones ElectroquMediciones Electroquíímicas:micas:Mediciones de Resistencia ElMediciones de Resistencia Elééctrica de Anodosctrica de Anodos

Las resistencias de ánodos individuales o de camas dispersoras puede estimarse a través de una técnica de medición de tres electrodos. Este tipo de ensayo es de corriente alterna y se efectúa con ayuda de un electrodo auxiliar o contraelectrodo y un electrodo de referencia. Idealmente, el electrodo auxiliar debería tener una resistencia eléctrica igual o ligeramente menor que la del ánodo o la cama dispersora a medir. El electrodo auxiliar debe situarse a una distancia no inferior a cuatro veces la máxima dimensión del ánodo y el electrodo de referencia debe situarse a una distancia no inferior a dos veces la máxima dimensión del ánodo.

Las resistencias de Las resistencias de áánodos individuales o de camas dispersoras puede estimarse a travnodos individuales o de camas dispersoras puede estimarse a travéés de una s de una ttéécnica de medicicnica de medicióón de tres electrodos. Este tipo de ensayo es de corriente alternn de tres electrodos. Este tipo de ensayo es de corriente alterna y se efecta y se efectúúa con a con ayuda de un electrodo auxiliar o ayuda de un electrodo auxiliar o contraelectrodo contraelectrodo y un electrodo de referencia. Idealmente, el electrodo y un electrodo de referencia. Idealmente, el electrodo auxiliar deberauxiliar deberíía tener una resistencia ela tener una resistencia elééctrica igual o ligeramente menor que la del ctrica igual o ligeramente menor que la del áánodo o la cama nodo o la cama dispersora a medir. El electrodo auxiliar debe situarse a una didispersora a medir. El electrodo auxiliar debe situarse a una distancia no inferior a cuatro veces la stancia no inferior a cuatro veces la mmááxima dimensixima dimensióón del n del áánodo y el electrodo de referencia debe situarse a una distancia nodo y el electrodo de referencia debe situarse a una distancia no inferior a dos no inferior a dos veces la mveces la mááxima dimensixima dimensióón del n del áánodo.nodo.

RRII

x > 2hx > 2h

L > 4hL > 4h

ΔΔVV

Electrodo de referenciaElectrodo de referenciaElectrodo auxiliarElectrodo auxiliarAnodoAnodo

VV

0 0.5 1.0

x/L

Mediciones ElectroquMediciones Electroquíímicas:micas:LocalizaciLocalizacióón de Defectos e Interferenciasn de Defectos e Interferencias

Las fallas localizadas en revestimientos y las interferencias pueden localizarse por medio de mediciones intensivas (paso a paso) de potenciales ON y OFF. Ambos tipos de problemas generan incrementos de potencial hacia valores más positivos. Los defectos en el recubrimiento provocan insuficiencias en la corriente de protección por incrementos locales en el área expuesta. Las corrientes de interferencia provocan zonas anódicas locales que drenan corriente a estructuras cercanas.

Las fallas localizadas en revestimientos y las interferencias puLas fallas localizadas en revestimientos y las interferencias pueden localizarse por medio de eden localizarse por medio de mediciones intensivas (paso a paso) de potenciales ON y OFF. Ambmediciones intensivas (paso a paso) de potenciales ON y OFF. Ambos tipos de problemas generan os tipos de problemas generan incrementos de potencial hacia valores mincrementos de potencial hacia valores máás positivos. Los defectos en el recubrimiento provocan s positivos. Los defectos en el recubrimiento provocan insuficiencias en la corriente de protecciinsuficiencias en la corriente de proteccióón por incrementos locales en el n por incrementos locales en el áárea expuesta. Las corrientes rea expuesta. Las corrientes de interferencia provocan zonas de interferencia provocan zonas ananóódicas dicas locales que drenan corriente a estructuras cercanas.locales que drenan corriente a estructuras cercanas.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12-200

-400

-600

-800

-1000

-1200

-1400

Defecto enDefecto encoatingcoating Defecto enDefecto en

coatingcoatingZona Zona ananóódicadicalocal por interferencialocal por interferencia

Distancia (m)Distancia (m)

Pote

ncia

l Po

tenc

ial ´́

vsvs. . C

uCu /

CuS

O/C

uSO

44(V

)(V

)

Criterios de ProtecciCriterios de Proteccióón Catn Catóódica:dica:Fundamentos y AplicacionesFundamentos y Aplicaciones

Prácticamente sin excepción, todos los criterios aceptados en protección catódica de estructuras de acero se basan en la medición de potenciales. Las prácticas recomendadas por NACE RP-01-95 (NAG-100) indican cinco criterios posibles de evaluación del nivel de protección del sistema:

PrPráácticamente sin excepcicticamente sin excepcióón, todos los criterios aceptados en proteccin, todos los criterios aceptados en proteccióón n catcatóódica de estructuras de acero se basan en la medicidica de estructuras de acero se basan en la medicióón de potenciales. n de potenciales. Las prLas práácticas recomendadas por NACE RPcticas recomendadas por NACE RP--0101--95 (NAG95 (NAG--100) indican cinco 100) indican cinco criterios posibles de evaluacicriterios posibles de evaluacióón del nivel de proteccin del nivel de proteccióón del sistema:n del sistema:

CRITERIO

Potencial < -0.85 V vs. CSE

Polarización catódica > 300 mV vs. Ecorr

Polarización catódica > 100 mV vs. Ecorr

Polarización catódica hasta alcanzar zona de

TafelCorriente neta que

fluye hacia la estructura

CRITERIOCRITERIO

Potencial < Potencial < --0.85 V vs. 0.85 V vs. CSECSE

PolarizaciPolarizacióón catn catóódica dica > 300 mV vs. Ecorr> 300 mV vs. Ecorr

PolarizaciPolarizacióón catn catóódica dica > 100 mV vs. Ecorr> 100 mV vs. Ecorr

PolarizaciPolarizacióón catn catóódica dica hasta alcanzar zona de hasta alcanzar zona de

TafelTafelCorriente neta que Corriente neta que

fluye hacia la fluye hacia la estructuraestructura

CONDICION

Corriente ON (IR presente)

Corriente ON (IR presente)

Corriente OFF (IR ausente)

Corriente variable (IR presente)

No especificado

CONDICIONCONDICION

Corriente ON (IR Corriente ON (IR presente)presente)

Corriente ON (IR Corriente ON (IR presente)presente)

Corriente OFF (IR Corriente OFF (IR ausente)ausente)

Corriente variable (IR Corriente variable (IR presente)presente)

No especificadoNo especificado

COMENTARIOS

Incierto debido a la caída óhmica

Incierto debido a la caída óhmica

Se necesitan técnicas de interrupción

Difícil de determinar debido a la caída

óhmicaDifícil de determinar

en la práctica

COMENTARIOSCOMENTARIOS

Incierto debido a la Incierto debido a la cacaíída da óóhmicahmica

Incierto debido a la Incierto debido a la cacaíída da óóhmicahmica

Se necesitan tSe necesitan téécnicas cnicas de interrupcide interrupcióónn

DifDifíícil de determinar cil de determinar debido a la cadebido a la caíída da

óóhmicahmicaDifDifíícil de determinar cil de determinar

en la pren la práácticactica

Criterios de ProtecciCriterios de Proteccióón Catn Catóódica:dica:Fundamentos y AplicacionesFundamentos y Aplicaciones

La aplicación correcta de los 5 criterio de protección requiere las siguientes aclaraciones:

☯CRITERIO 1 (-0.85 V vs Cu/CuSO4): de uso más general debido a su simplicidad. La efectividad en su aplicación depende fundamentalmente de la consideración de la caída óhmica (valor OFF) y de la no existencia de interferencias.

☯CRITERIO 2 (300 mV ON < Ecorr): deriva principalmente de asumir un potencial de corrosión promedio de aceros enterrados del orden de -0.55 V vs Cu/CuSO4. No considera la caída óhmica ni la influencia de la formación de películas pasivantes de óxido sobre la superficie metálica.

☯CRITERIO 3 (100 mV OFF < Ecorr): requiere la depolarización de la estructura hasta llegar a un potencial estacionario (potencial de corrosión). El cumplimiento de este criterio implica una reducción promedio en la velocidad de corrosión de un orden de magnitud.

☯CRITERIO 4 (Eprot en Tafel): implica el trazado de una curva de polarización catódica variando potencial y corriente desde el rectificador. Requiere interrupción de corriente paso a paso para compensación de la caída óhmica.

☯CRITERIO 5 (corriente entrante a la tubería): indica que todas las diferencias de potencial medidas en dirección perpendicular a la tubería ensayada deben ser negativas con respecto a la tubería misma. Su verificación es muy compleja y poco práctica.

A partir de las observaciones efectuadas, se deduce la existencia de zonas grises entre los distintos criterios. Evidentemente, cada uno tiene sus ventajas y desventajas, aunque el CRITERIO 1 presenta sin duda la considerable ventaja práctica de poder efectuar mediciones paso a paso con un costo mínimo.

En la práctica, la protección de la tubería puede asegurarse con mayor grado decertidumbre verificando la convergencia de dos o más criterios de protección en ciertos puntos seleccionados para tal fin.

La aplicaciLa aplicacióón correcta de los 5 criterio de proteccin correcta de los 5 criterio de proteccióón requiere las siguientes aclaraciones:n requiere las siguientes aclaraciones:

☯☯CRITERIO 1 (CRITERIO 1 (--0.85 V vs Cu/CuSO0.85 V vs Cu/CuSO44): de uso m): de uso máás general debido a su simplicidad. La efectividad en s general debido a su simplicidad. La efectividad en su aplicacisu aplicacióón depende fundamentalmente de la consideracin depende fundamentalmente de la consideracióón de la can de la caíída da óóhmica (valor OFF) y de la hmica (valor OFF) y de la no existencia de interferencias.no existencia de interferencias.

☯☯CRITERIO 2 (300 mV ON < Ecorr): deriva principalmente de asumir CRITERIO 2 (300 mV ON < Ecorr): deriva principalmente de asumir un potencial de corrosiun potencial de corrosióón n promedio de aceros enterrados del orden de promedio de aceros enterrados del orden de --0.55 V vs Cu/CuSO0.55 V vs Cu/CuSO44. No considera la ca. No considera la caíída da óóhmica ni hmica ni la influencia de la formacila influencia de la formacióón de peln de pelíículas pasivantes de culas pasivantes de óóxido sobre la superficie metxido sobre la superficie metáálica.lica.

☯☯CRITERIO 3 (100 mV OFF < Ecorr): requiere la depolarizaciCRITERIO 3 (100 mV OFF < Ecorr): requiere la depolarizacióón de la estructura hasta llegar a un n de la estructura hasta llegar a un potencial estacionario (potencial de corrosipotencial estacionario (potencial de corrosióón). El cumplimiento de este criterio implica una n). El cumplimiento de este criterio implica una reduccireduccióón promedio en la velocidad de corrosin promedio en la velocidad de corrosióón de un orden de magnitud.n de un orden de magnitud.

☯☯CRITERIO 4 (Eprot en Tafel): implica el trazado de una curva de CRITERIO 4 (Eprot en Tafel): implica el trazado de una curva de polarizacipolarizacióón catn catóódica variando dica variando potencial y corriente desde el rectificador. Requiere interrupcipotencial y corriente desde el rectificador. Requiere interrupcióón de corriente paso a paso para n de corriente paso a paso para compensacicompensacióón de la can de la caíída da óóhmica.hmica.

☯☯CRITERIO 5 (corriente entrante a la tuberCRITERIO 5 (corriente entrante a la tuberíía): indica que todas las diferencias de potencial medidas a): indica que todas las diferencias de potencial medidas en direccien direccióón perpendicular a la tubern perpendicular a la tuberíía ensayada deben ser negativas con respecto a la tubera ensayada deben ser negativas con respecto a la tuberíía a misma. Su verificacimisma. Su verificacióón es muy compleja y poco prn es muy compleja y poco prááctica.ctica.

A partir de las observaciones efectuadas, se deduce la existenciA partir de las observaciones efectuadas, se deduce la existencia de zonas grises entre los a de zonas grises entre los distintos criterios. Evidentemente, cada uno tiene sus ventajas distintos criterios. Evidentemente, cada uno tiene sus ventajas y desventajas, aunque el CRITERIO y desventajas, aunque el CRITERIO 1 presenta sin duda la considerable ventaja pr1 presenta sin duda la considerable ventaja prááctica de poder efectuar mediciones paso a paso con ctica de poder efectuar mediciones paso a paso con un costo mun costo míínimo.nimo.

En la prEn la prááctica, la proteccictica, la proteccióón de la tubern de la tuberíía puede asegurarse con mayor grado decertidumbre a puede asegurarse con mayor grado decertidumbre verificando la convergencia de dos o mverificando la convergencia de dos o máás criterios de proteccis criterios de proteccióón en ciertos puntos seleccionados n en ciertos puntos seleccionados para tal fin.para tal fin.

Criterios de ProtecciCriterios de Proteccióón Catn Catóódica:dica:Mediciones Paso a PasoMediciones Paso a Paso

Potencial naturalPotencial natural

Potencial de protecciPotencial de proteccióónn

Zona de fallaZona de falla

Potencial mPotencial mááximoximoZona de fallaZona de falla

Criterios de ProtecciCriterios de Proteccióón Catn Catóódica:dica:Mediciones Paso a PasoMediciones Paso a Paso

-0.86

-0.84

-0.82

-0.8

-0.78

-0.76

-0.74

-0.72

-0.7

0 14 30 45 50 60 75 85 100

Po

ten

cial

[V]

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

V. C

orr

osi

ón

[mm

/añ

o]

Potencial [V] Vcorr [m m /año]

Criterios de ProtecciCriterios de Proteccióón Catn Catóódica:dica:DistribuciDistribucióón de Corrientesn de Corrientes

El ideal de cualquier sistema de protección catódica es lograr dstribuciones uniformes de corriente y potencial a lo largo de toda la estructura protegida. Desafortunadamente, esto es imposible debido a varias razones:

La corriente proviene de ánodos situados en determinados puntos, lo que implica una mejor protección allíque en cualquier otra zona.

La mayoría de los suelos en los que se entierran estructuras son de baja y mediana conductividad, cuya distribución varía punto a punto. En consecuencia, la corriente circula más fácilmente en las zonas de alta conductividad.

Las estructuras protegidas son muchas veces geométricamente complejas y la corriente no puede acceder a ciertos puntos remotos o apantallados por otras secciones.

El ideal de cualquier sistema de El ideal de cualquier sistema de protecciproteccióón catn catóódica es lograr dica es lograr dstribuciones uniformes de corriente dstribuciones uniformes de corriente y potencial a lo largo de toda la y potencial a lo largo de toda la estructura protegida. estructura protegida. Desafortunadamente, esto es Desafortunadamente, esto es imposible debido a varias razones:imposible debido a varias razones:

La corriente proviene de La corriente proviene de áánodos nodos situados en determinados puntos, lo situados en determinados puntos, lo que implica una mejor proteccique implica una mejor proteccióón alln allííque en cualquier otra zona.que en cualquier otra zona.

La mayorLa mayoríía de los suelos en los a de los suelos en los que se entierran estructuras son de que se entierran estructuras son de baja y mediana conductividad, cuya baja y mediana conductividad, cuya distribucidistribucióón varn varíía punto a punto. En a punto a punto. En consecuencia, la corriente circula consecuencia, la corriente circula mmáás fs fáácilmente en las zonas de alta cilmente en las zonas de alta conductividad.conductividad.

Las estructuras protegidas son Las estructuras protegidas son muchas veces geommuchas veces geoméétricamente tricamente complejas y la corriente no puede complejas y la corriente no puede acceder a ciertos puntos remotos o acceder a ciertos puntos remotos o apantallados por otras secciones.apantallados por otras secciones.

Ánodo DispersorÁnodo Dispersor

Distribución deDistribución decorrientes a lo largocorrientes a lo largo

de la tuberíade la tubería

Criterios de ProtecciCriterios de Proteccióón Catn Catóódica:dica:Cupones de MediciCupones de Medicióónn

Caja de contactosCaja de contactos

Mojón de mediciónMojón de medición

Tubo de PVC para pasaje de cablesTubo de PVC para pasaje de cables

TUBERIATUBERIA

CC

Criterios de ProtecciCriterios de Proteccióón Catn Catóódica:dica:Cupones de MediciCupones de Medicióónn

La utilización de cupones de medición electroquímicos eléctricamente conectados a la tubería a proteger permite la medición de los siguientes parámetros:

☯Potenciales ON, OFF y naturales

☯Corriente de protección

☯Resistencia eléctrica de recubrimientos

☯Velocidad de corrosión

☯Curvas de polarización anódica y catódica (análisis de Tafel)

La posibilidad de cuantificar todas las variables mencionadas se traduce en la práctica en las siguientes ventajas particulares:

☯Determinación de parámetros imposibles de medir directamente sobre la tubería.

☯Análisis de convergencia de distitnos criterios de protección.

☯Verificación de correlación entre valores ON, OFF y naturales para la validación de mediciones ON en otros puntos de la traza.

☯Análisis de distribución de corrientes de protección a lo largo de la tubería.

☯Variación de los parámetros de protección para el análisis de condiciones de funcionamiento complejas (tal y como se da en presencia de corrientes de interferencia).

La instalación de cupones electroquímicos de medición permanente es relativamente simple y económica, permitiendo abarca sectores de tubería relativamente largos a bajo costo. Por otro lado, la implementación de programas de monitoreo periódicos es sencilla, directa y flexible, con la posibilidad única de caracterizar por completo el sistema protegido.

La utilizaciLa utilizacióón de cupones de medicin de cupones de medicióón electroqun electroquíímicos elmicos elééctricamente conectados a la tuberctricamente conectados a la tuberíía a a a proteger permite la mediciproteger permite la medicióón de los siguientes parn de los siguientes paráámetros:metros:

☯☯Potenciales ON, OFF y naturalesPotenciales ON, OFF y naturales

☯☯Corriente de protecciCorriente de proteccióónn

☯☯Resistencia elResistencia elééctrica de recubrimientosctrica de recubrimientos

☯☯Velocidad de corrosiVelocidad de corrosióónn

☯☯Curvas de polarizaciCurvas de polarizacióón ann anóódica y catdica y catóódica (andica (anáálisis de lisis de TafelTafel))

La posibilidad de cuantificar todas las variables mencionadas seLa posibilidad de cuantificar todas las variables mencionadas se traduce en la prtraduce en la prááctica en las ctica en las siguientes ventajas particulares:siguientes ventajas particulares:

☯☯DeterminaciDeterminacióón de parn de paráámetros imposibles de medir directamente sobre la tubermetros imposibles de medir directamente sobre la tuberíía.a.

☯☯AnAnáálisis de convergencia de lisis de convergencia de distitnosdistitnos criterios de proteccicriterios de proteccióón.n.

☯☯VerificaciVerificacióón de correlacin de correlacióón entre valores ON, OFF y naturales para la validacin entre valores ON, OFF y naturales para la validacióón de mediciones n de mediciones ON en otros puntos de la traza.ON en otros puntos de la traza.

☯☯AnAnáálisis de distribucilisis de distribucióón de corrientes de proteccin de corrientes de proteccióón a lo largo de la tubern a lo largo de la tuberíía.a.

☯☯VariaciVariacióón de los parn de los paráámetros de proteccimetros de proteccióón para el ann para el anáálisis de condiciones de funcionamiento lisis de condiciones de funcionamiento complejas (tal y como se da en presencia de corrientes de interfcomplejas (tal y como se da en presencia de corrientes de interferencia).erencia).

La instalaciLa instalacióón de cupones electroqun de cupones electroquíímicos de medicimicos de medicióón permanente es relativamente simple y n permanente es relativamente simple y econeconóómica, permitiendo abarca sectores de tubermica, permitiendo abarca sectores de tuberíía relativamente largos a bajo costo. Por otro lado, a relativamente largos a bajo costo. Por otro lado, la implementacila implementacióón de programas de monitoreo perin de programas de monitoreo perióódicos es sencilla, directa y flexible, con la dicos es sencilla, directa y flexible, con la posibilidad posibilidad úúnica de caracterizar por completo el sistema protegido.nica de caracterizar por completo el sistema protegido.

curso de corrosión y protección

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