Más allá de la herrumbre, II

Javier Ávila, Joan Genescá

• Editorial: Fondo de Cultura Económica
• Año: 2013
• ISBN:
  9786071603180
• Categoría: Physical Sciences
• Categoría: Organic Chemistry

Este segundo libro está dedicado a introducir al lector al conocimiento de uno de los métodos de protección contra la corrosión más utilizados en la práctica de la ingeniería: la protección catódica.

VIII. Algunas aplicaciones prácticas

SELECCIÓN DEL TIPO DE PROTECCIÓN

LA SELECCIÓN del tipo de protección catódica más conveniente para una determinada estructura depende esencialmente de consideraciones técnicas y económicas. Deben analizarse las ventajas y desventajas de cada sistema, su costo, su viabilidad técnica, la vida útil que se desea, entre otros aspectos. A modo de ilustración se presentan ahora algunas ventajas y desventajas de los dos tipos de sistemas de protección catódica.

Ánodos galvánicos

a) Este sistema de ánodos galvánicos es el indicado para electrolitos de baja resistividad, en general del orden de 1 500 Ω-cm para ánodos de Zn y 6 000 Ω-cm para ánodos de Mg. En medios de resistividad más alta, su empleo debe estar precedido de un minucioso estudio de todos los parámetros involucrados.

b) Los ánodos galvánicos se recomiendan generalmente para estructuras pequeñas. Para grandes instalaciones, por ejemplo, grandes estructuras marítimas, debe hacerse una cuidadosa evaluación técnica y económica que tenga en cuenta que el costo inicial será muy alto, particularmente si el diseño se efectúa para un vida útil larga, como en el caso de las plataformas marinas de producción de petróleo en mares profundos.

c) Cuando el diseño se realiza para una vida útil corta, hay que tener en cuenta la reposición periódica de los ánodos, como en el caso de las embarcaciones.

d) No es recomendable este sistema para proteger estructuras que puedan estar sujetas a corrientes de interferencia, a no ser que estas corrientes tengan intensidades muy bajas.

e) Los sistemas galvánicos con ánodos de zinc y de aluminio son normalmente autorregulables. Cuando se utilizan ánodos de Mg, el sistema acepta una pequeña regulación.

f) El sistema presenta un índice elevado de continuidad operacional.

g) Con un sistema de ánodos galvánicos no hay posibilidad de una inversión de la polaridad.

CORRIENTE IMPRESA

a) La resistividad del medio o electrolito no constituye una limitación seria para el sistema de corriente impresa, una vez ajustada la diferencia de potencial necesaria para proporcionar dicha corriente.

b) Este sistema es el indicado para estructuras medias y grandes.

c) El sistema necesita de un seguimiento operacional, especialmente de una inspección periódica del equipo de impresión de corriente. La inspección de los ánodos puede ser menos frecuente ya que están proyectados para una vida útil de 20 años o más.

d) Es recomendable para estructuras que puedan presentar problemas de corrientes parásitas o vagabundas, ya que permite su control.

e) El sistema de corriente impresa permite un amplio intervalo de regulación mediante la variación del voltaje de salida de los equipos para la impresión de la corriente, siempre y cuando se proyecte en forma adecuada.

f) En general, el costo inicial es mayor que el de un sistema de ánodos galvánicos, a menos que se trate de una estructura muy grande y diseñada para una vida útil larga.

g) Este sistema está sujeto a interrupciones en su funcionamiento como consecuencia de fallos en el suministro de energía eléctrica y defectos en el equipo propio para la impresión de la corriente.

h) Tiene la posibilidad de inversiones de polaridad.

PROTECCIÓN DE ESTRUCTURAS ENTERRADAS

Para calcular la protección catódica de una estructura de acero que está rodeada de un electrolito cualquiera, se han de tener en cuenta varios factores:

a) Resistencia total del circuito, compuesta por la resistencia a tierra de la estructura y de los ánodos, y por la resistencia de los conductores.

b) La densidad de corriente que es necesario aplicar a la estructura para que todos y cada uno de los puntos alcancen el potencial de protección. Dicha densidad de corriente, multiplicada por la superficie de la estructura, dará la intensidad de corriente total que se deberá proporcionar a la estructura.

c) Con estos dos datos se puede calcular la diferencia de potencial necesaria entre el lecho de ánodos y la estructura, a través del electrolito.

Este proceso es el normal de cálculo para un sistema de corriente impresa, pero en el caso de ánodos de sacrificio se ha de proceder al revés, ya que la diferencia de potencial entre el ánodo y el cátodo (la estructura) es fija y depende del material de los ánodos. Entonces, lo que se tendrá que calcular y ajustar es la resistencia del lecho anódico, conociendo la intensidad total de corriente y el potencial de los ánodos en cuestión. Esta resistencia debe variarse de acuerdo con el número de ánodos y sus dimensiones geométricas.

La resistencia total del circuito depende de la resistividad del electrolito y cuando éste es un terreno, esta resistividad puede ser muy elevada y además varía de un lugar a otro.

En esencia, la teoría de protección es igual para todo tipo de estructuras enterradas, pero la manera de orientar el cálculo será diferente para cada tipo de estructura.

Se pueden hacer dos distinciones principales:

1) Estructuras enterradas en una zona limitada de terreno, y

2) Tuberías de gran longitud.

Entre las primeras puede haber grandes longitudes de tubería, pero no dispuestas longitudinalmente, sino formando una red de distribución dentro de una factoría, fondos de tanques de almacenamiento, depósitos enterrados, etcétera.

En el primer caso, la dificultad de cálculo más importante consiste en estimar la densidad de corriente necesaria para alcanzar los niveles de protección y la distribución geométrica de los ánodos.

Veamos algunos otros casos importantes.

PROTECCIÓN DE FONDOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO

Los tanques de almacenamiento tienen el fondo apoyado en el suelo, lo que da muchos problemas de corrosión, tanto de dentro hacia afuera como de afuera hacia dentro. Vamos a tratar sólo los problemas de corrosión de afuera hacia dentro, ya que estamos interesados en la protección catódica de estructuras enterradas.

Tanto si se trata de un solo tanque como de un parque de tanques ya construido, el problema de la protección tiene que ver más con cuestiones económicas y de distribución de ánodos. En este caso no es sencillo determinar previamente una densidad de corriente, por lo que será necesario hacer un ensayo de campo de inyección de corriente, ya sea tanque por tanque o en el parque en general.

Para ello debe estudiarse geométricamente la situación de los lechos anódicos, de ser posible para que los ánodos se coloquen a distancias iguales de los tanques que van a proteger. Los lugares elegidos serán objeto de una medida de resistividades del terreno (véase el capítulo VII), con el objeto de elegir las zonas menos resistivas. Por último se realizará un ensayo de inyección de corriente, enterrando ánodos ocasionales (por ejemplo barras de cobre o simplemente papel aluminio) y utilizando una fuente de corriente continua, como por ejemplo un grupo de soldadura con corriente continua. Con ello se ajustarán los potenciales de los tanques y se medirá la corriente que se está suministrando, para calcular el lecho definitivo de los ánodos y el transforrectificador necesario.

Si la distancia disponible entre los tanques no fuese grande, nos podemos encontrar con que para llegar a obtener los −0.85 V respecto a Cu/CuSO₄ de protección en el punto del tanque diametralmente opuesto a los ánodos, tendremos que llegar a potenciales muy negativos en el punto del tanque más cercano al lecho anódico. Esto no tiene tanta importancia como en el caso de las tuberías recubiertas, puesto que la formación de hidrógeno no puede desprender un recubrimiento inexistente. No obstante tendremos un consumo innecesario de corriente por mala distribución de la misma. Esto se puede solucionar con la instalación de lechos anódicos y verticales profundos, siempre que el terreno lo...

Índice

• Portada
• Índice
• Prefacio
• I. Fundamentos de electricidad
• II. Electrodos de referencia
• III. Corrosión electroquímica
• IV. Protección catódica con ánodos galvánicos
• V. Protección catódica por corriente impresa
• VI. Condiciones de protección catódica. Criterios de potencial y requerimientos de corriente
• VII. Corrosión en suelos
• VIII. Algunas aplicaciones prácticas
• Apéndice
• Bibliografía