EL SISTEMA prtoteccion catodica

8/7/2019 EL SISTEMA prtoteccion catodica

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EL SISTEMA de proteccin catdica con corriente impresa se llev acabo aproximadamente cien aos despus que el de nodosgalvnicos. En este sistema de proteccin catdica se utiliza lacorriente suministrada por una fuente continua para imprimir lacorriente necesaria para la proteccin de una estructura, como seindic en la figura 12.

Este procedimiento caaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaonsisteen unir elctricamente la estructura que se trata de proteger con elpolo negativo de una fuente de alimentacin de corriente continua(pura o rectificada) y el positivo con un electrodo auxiliar que cierra elcircuito. Los electrodos auxiliares se hacen de chatarra de hierro,aleacin de ferrosilicio, grafito, titanio platinado, etc. Escompletamente indispensable la existencia del electrolito (medioagresivo) que completa el conjunto para que se realice el procesoelectroltico.

Este sistema de proteccin catdica tiene la caracterstica de queutiliza como nodo dispersor de la corriente (electrodo auxiliar)materiales metlicos que en mayor o menor grado se consumen con elpaso de la corriente. Sin embargo, el intercambio necesario decorriente con el electrolito tiene lugar a travs de reaccioneselectroqumicas, las cuales dependen tanto del material andico, comodel ambiente que rodea al mismo e incluso de la densidad de corrienteque ste suministra.

Por ejemplo, en el caso de un nodo de chatarra de hierro o de acero

al carbono, la reaccin electrdica es la de disolucin del hierro:

y por tanto, el nodo se consume con el tiempo. Para aquellos nodosque se pueden considerar insolubles o inertes, por ejemplo el de titanio

platinado, la reaccin electroqumica puede ser:

Fe Fe2+

+ 2e- (1)

4 OH- O2 + 2 H2O + 4 e- (2)

2C1

-

C1 2 +2e

-

, (3)


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segn el ambiente y la densidad de corriente suministrada por elnodo.

En el suelo y en las aguas naturales tiene lugar la reaccin (2),mientras que en el agua de mar tiene lugar principalmente la reaccin(3). Los componentes de un sistema de proteccin catdica con

corriente impresa son:

a) un nodo dispersor, b) una fuente de corriente continua y c) elcable portador de la corriente. En la figura 19 se presenta un esquemade la proteccin de una tubera enterrada en el suelo.

Figura 19. Esquema de protecin catdica con corrriente impresa de una

tubera enterrada.

FUENTES DE CORRIENTE

El sistema de corriente impresa requiere de una fuente de corrientecontinua, no importa de dnde provenga, a condicin de que semantenga pese al paso del tiempo. Un sistema de corriente impresadebe de poder funcionar de forma permanente al menos durante diezaos.

Rectificador

es

Los aparatos que permiten el paso de la corriente en un solo sentido seconocen con el nombre de rectificadores.

Estos aparatos se alimentan con corriente alterna. Si se trata de unrectificador monofsico (Figura 20), estar constituido por untransformador monofsico T, alimentado en el primario a 110 o 220 V(tensin de la red de distribucin). La tensin de salida puede


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ajustarse segn las necesidades. Un puente monofsico reductor P,compuesto por 4 diodos o grupos de diodos de selenio o silicio. Estepuente reduce las dos alternancias de la corriente monofsica. Elselenio es ms barato, pero tambin es ms frgil que el silicio.

Figura 20. Esquema de un transforrectificador monofsico.

Un voltmetro permite controlar la tensin de salida y un ampermetrola intensidad total.

La tensin de salida puede ser regulada con ayuda de regletas o por

medio de un "variac", el cual permite una regulacin continua desde el0 al valor mximo.

Cuando se necesitan intensidades altas de corriente es ms econmicoutilizar rectificadores alimentados con corriente trifsica de 380 V.

Dinamo con motor trmico

Permite la proteccin catdica en donde no existe posibilidad desuministrar energa elctrica, como en el caso de los desiertos o zonasselvticas. El motor trmico puede estar alimentado, ya seadirectamente a partir de la conduccin que se desea proteger, ya sea

por un depsito que se llena peridicamente.NODOS AUXILIARES

Todos estos nodos van consumindose a mayor o menor velocidadcon el paso de la corriente. As, por ejemplo, la chatarra de hierro seconsume muy rpidamente y el titanio platinado a un ritmo muy lento.A continuacin se describen brevemente cada uno de estos electrodos.


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Chatarra dehierro

Por ser lo ms econmico, la chatarra de hierro es utilizada confrecuencia como nodo auxiliar. Dentro de los perfiles es el carril viejoel ms utilizado y, dentro de las fundiciones, la tubera.

Puede ser aconsejable la utilizacin de este tipo de nodos en terrenosde resistividad elevada, y es recomendable tambin que se le rodee deun relleno artificial constituido por carbn de coque (con un dimetromedio de partcula de 10 mm).

El consumo medio de los lechos constituidos por perfiles de aceroviene a ser de 5 kg/A-ao y de 8-10 kg/A-ao para la tubera defundicin.

Ferrosilicio

El nodo de ferrosilicio es recomendable en terrenos de media y baja

resistividad. Se coloca hincado o tumbado, en el suelo, y normalmenterodeado de un relleno de carbn de coque.

A intensidades bajas de corrientes (1 A), su vida es prcticamenteilimitada, y su capacidad mxima de salida de corriente es de unos 12a 15 A por nodo. Su consumo oscila, a intensidades de corrientealtas, entre 0.1 0.3 kg/A-ao.

Sus dimensiones ms normales corresponden a 1 500 mm de longitud,75 mm de dimetro, y su peso aproximado es de 60 kg.

El ferrosilicio es muy frgil en virtud de su estructura cristalina, por lo

que se ha de tener un extremo cuidado en su embalaje y transporte.

Grafito

El grafito puede utilizarse principalmente en terrenos de resistividadmedia, con un relleno de grafito o de carbn de coque.

Este nodo es frgil, por lo que su transporte y embalaje debe sercuidadoso. Sus dimensiones varan: su longitud oscila entre 1 000 y 2000 mm y su dimetro entre 60 y 100 mm. Son ms ligeros de pesoque los de ferrosilicio.

La salida mxima de corriente que tienen estos nodos es de 3 a 4 Apor nodo y su desgaste vara entre 0.5 y 1 kg/A-ao.

Titanio platinado

El de titanio platinado es un nodo especialmente indicado parainstalaciones en agua de mar, aunque tambin es perfectamenteutilizable en aguas dulces o incluso en suelos. Su caracterstica ms


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relevante es que con pequeos voltajes (12 V) se pueden sacarintensidades elevadas de corriente, y adems, su desgaste es apenasperceptible. En el agua de mar tiene, sin embargo, algunaslimitaciones con respecto a la tensin a la que se puede aplicar, la cualnunca puede pasar de 12 V, ya que las tensiones ms elevadaspodran ocasionar que se despegara la capa de xido de titanio y que,por tanto, se deteriorara el nodo. En aguas dulces que no tengancloruros estos nodos pueden actuar a tensiones de 40-50 V. La salidamxima de corriente puede ser de 3 000 A/m2, y su desgaste en lascondiciones ms adversas es de 0.01 g/A-ao.

Su forma es diversa: pueden estar hechos en forma de una barramaciza, de tubo, chapa, alambre, etc. El platinado puede ser continuoo a intervalos, segn las necesidades, y los espesores de platinopueden ser de 2.5 y 5 micras. La vida de los nodos con 2.5 micras deespesor de platino se estima en 10 aos aproximadamente y los de 5micras duran entre 20 y 25 aos.

Su resistencia mecnica es pequea, y por simple abrasin, como enlos casos de buques que naveguen por zonas que tengan arena, puedesuceder que el platino desaparezca y quede el nodo pasivadoinstantneamente, y resulte, por tanto, inservible. Es ste un casoextremo, que no suele suceder, pero al menos se tiene que saber queesto puede pasar.

Tntalo platinado

El nodo de tntalo platinado es semejante al anterior, aunque tienesobre aqul la ventaja de que en agua de mar puede trabajar a

tensiones altas (50-60 V); sin embargo, su adquisicin es menos fcily su precio es ms elevado. Dado que en agua de mar y a voltajesbajos se emplean grandes intensidades de corriente, el uso de estenodo, en general, no se justifica del todo.

Plomo-plata

La aleacin plomo plata est constituida por 1% de plata y unapequea cantidad de antimonio. El perxido de plomo que se forma alactuar andicamente (que tiene el color del cacao) posee unaspropiedades mucho ms elevadas en virtud de los elementos dealeacin que se traducen en un mejor funcionamiento y duracin del

electrodo.

Se utiliza ms frecuentemente en agua de mar, en donde la corrientemxima de salida no pueda ser superior a 270 A/m2. Se desgastaentre 50 y 200 g/A-ao.

Estos nodos deben presentar una superficie plana, con lo cual seevitan en lo posible las aristas, pues en estas zonas la capa de


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perxido de plomo se forma mal o no se forma, por lo que en estospuntos se puede presentar una corrosin fuerte.

Titanio-xido de titanio y xido de rutenio

Estos nodos, desarrollados en Estados Unidos en 1968, estn

constituidos por una combinacin de xidos de titanio y de rutenio,que se adhieren a un soporte de titanio, mientras se controla elproceso a alta temperatura (700 C) Como resultado se obtiene unaestructura cristalina y dura que presenta una superficieextremadamente rugosa, lo que aminora los problemas de resistenciay facilita el proceso electroqumico. Su mxima capacidad de corriente(1100 A/m2) lo coloca a la altura de los nodos de titanio platinado, ysu costo es, aproximadamente, 20% menor.

NODOS AUXILIARES: PROPIEDADES

Como se ha visto, los diversos tipos de materiales que se utilizan comonodos para los sistemas de proteccin catdica con corriente impresase escogen bsicamente en funcin de sus prestaciones necesarias ydel medio en que sern colocados.

En general, un buen nodo debe poseer las propiedades siguientes:

a) Bajo consumo,

b) densidad de corriente erogada elevada,

c) pequeas dimensiones,

d) baja resistividad,

e) buena resistencia mecnica, y

f) elevado potencial de ruptura.2

Los nodos que se utilizan en la corriente impresa pueden dividirse, encuanto a su consumo, en: a) nodos solubles, b) semiinertes y c)inertes. Actualmente se prefieren los inertes ya que, pese a que sucosto es ms alto, tienen las mejores caractersticas. En el cuadro 16se resumen las propiedades principales de los nodos utilizados en la

corriente impresa, clasificados segn su consumo. En el mismo cuadrose incluye el medio en el cual pueden utilizarse.

CUADRO 16. Caractersticas de los nodos empleados en proteccincatdica con corriente impresa.


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En el suelo o terreno se usa principalmente la aleacin Fe-Cr-Si,mientras que en el agua de mar se tiende a utilizar nodos inertes deltipo Ti/Pt o Ti/RuO2(nodos dimensionalmente estables, DSA).

La eleccin de un nodo no se hace solamente en base a su consumo oa la densidad de corriente que puede proporcionar; hay que tener en

cuenta, adems, sus propiedades de resistencia mecnica, suresistencia a la erosin (como en el caso de que sean utilizados enagua de mar, y sobre todo sumergidos en las inmediaciones del mar oen el fondo marino), su facilidad de instalacin, el tiempo desustitucin e incluso su disponibilidad en el mercado.

En el terreno, los nodos pueden ser instalados en un lecho debentonita o polvo de coque, lo cual crea un medio homogneo,hmedo y de baja resistividad alrededor del nodo, con lo que se


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aumenta su dimetro aparente y las dimensiones efectivas del nodo,y se disminuye de esta forma la resistencia nodo-suelo, se evitan losproblemas de corrosin localizada que pueden romper el nodo yreducir el consumo del material andico.

CLCULO DE LA PROTECCIN Y DISTRIBUCIN DE LOS NODOS

El clculo de un sistema de proteccin catdica con corriente impresaes relativamente ms sencillo que el de nodos galvnicos. De hecho,no es necesario optimizar las dimensiones y peso de los nodos paragarantizar por un lado el suministro de la corriente necesaria para laproteccin, y por el otro la duracin de los nodos elegidos.

Una vez establecida la corriente total de proteccin, se elige el tipo denodo con base en los criterios examinados en el prrafo anterior y,teniendo en cuenta la densidad de corriente mxima que puedesuministrar cada nodo, se determina su nmero por exceso conrespecto al terico, para as poder obtener un mayor grado deconfiabilidad.

Todava deber tenerse en cuenta, para lograr una proteccin lo mseconmica posible, la optimizacin del nmero y dimensiones de losnodos, en relacin con la mayor o menor resistencia total que sedetermine, lo que se reflejar en la potencia del generador o fuente decorriente continua y en su costo de instalacin.

Para la proteccin de estructuras ya existentes en agua de mar (porejemplo la proteccin de estructuras viejas, protegidas inicialmentecon nodos de sacrificio) la eleccin de pocos pero potentes nodos

remotos, o al revs, de muchos pequeos distribuidos sobre toda laestructura, puede llevar a grandes diferencias en el costo deinstalacin, todo ello ligado al elevado costo de la instalacinsubmarina de los nodos. La eleccin de instalar pocos nodos resultasin duda ms econmica, pero en este caso es necesario tenerpresente que si se instalan pocos nodos el sistema pierdeconfiabilidad, pues si uno de los nodos queda fuera de servicio, estosignificar una prdida de proteccin que puede oscilar entre 50 y100%, lo cual no sucede cuando se colocan muchos nodos pequeosdistribuidos en toda la estructura.

En la ubicacin de los nodos o del lecho andico es muy importante

conocer la posicin de posibles estructuras que pudieran estarpresentes en las vecindades, con objeto de evitar fenmenos deinterferencia que puedan provocar ataques graves de corrosin. Porejemplo, si se debe proteger una tubera que cruza a otra, disponiendolos nodos como se indica en la figura 21, se interfiere la tuberaextraa. sta, de hecho, representa el "camino" preferible (de menorresistencia) para la corriente suministrada por los nodos. Aquellazona de la tubera extraa que recibe la corriente queda protegida


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catdicamente, mientras que en aquella de las cual sale la corriente,hay corrosin. Como la mayora de la tuberas enterradas, estadems protegida con algn tipo de recubrimiento aislante, la corrienteest relacionada con algn defecto del recubrimiento, por lo cual ladensidad de corriente local puede resultar muy elevada y por ahproducir un ataque particularmente severo.

Figura 21. Ejemplo de interferencia provocada por una tubera extraasituada en la proximidad de una tubera protegida catdicamente.

VENTAJAS Y LIMITACIONES DEL MTODO DE PROTECCIN CATDICACON CORRIENTE IMPRESA

Las ventajas y desventajas que presenta el mtodo de proteccin

catdica por corriente impresa se resumen en el cuadro 17.Esencialmente, se puede decir que este mtodo es ms convenienteque el de los nodos de sacrificio, cuando se tratan de protegerestructuras muy grandes o con una gran demanda de corriente ycuando la resistividad del ambiente es elevada, como en el caso de lossuelos.

CUADRO 17. Ventajas y limitaciones de la proteccin catdica concorriente impresa.


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Una gran ventaja de este mtodo es su posibilidad de proteger unagran superficie con un solo nodo. Por otra parte, tanto la diferencia depotencial como la corriente suministrada son variables y de aqu sedesprende que el sistema presenta una gran flexibilidad operacional.

Este tipo de sistemas debe ser proyectado con cuidado para no causarproblemas de corrientes errticas (parsitas), las cuales puedenprovocar la corrosin de estructuras vecinas.

Proteccin catdica costa afuera 101Cules es, y cmo trabaja.

Richard Baxter, Jim Britton

Cmo el acero corroe en agua?

Para entender necesidad catdica de la proteccin una primero entienda el mecanismo de la corrosin. Para que


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la corrosin ocurra, tres condiciones deben estar presentes.

1. Dos metales dismiles2. Un electrlito (agua con cualquier tipo de sal o de sales disueltas en l)3. Una trayectoria del metal (el conducir) entre los metales dismiles

Los dos metales dismiles pueden ser aleaciones totalmente diversas, tales como acero y aluminio, pero sondiferencias metalrgicas ms generalmente microscpicas o macroscpicas en la superficie de una pieza nicadel acero.

Si existen las condiciones antedichas, en la superficie ms activa del metal (en este caso consideraremoslibremente el corroer del acero que es no uniforme), la reaccin siguiente ocurre en los sitios ms activos: (dosplanchan los iones ms cuatro electrones libres)

2Fe => 2Fe++ + 4e-

Los electrones libres viajan a travs de la trayectoria del metal a los sitios menos activos en donde la reaccinsiguiente toma el lugar: (oxgeno-gas convertida al ion del oxgeno - combinando con los cuatro electrones libres- que combina con agua para formar los iones del oxhidrilo)

O2 + 4e- + 2H20 => 4 OH-

Recombinaciones de estos iones en el producto superficial activo la reaccin siguiente, que rinde a producto dela corrosin del hierro el hidrxido ferroso: (hierro que combina con oxgeno y agua para formar el hidrxidoferroso)

2Fe + O2 + 2H2O => 2Fe (OH)2

Esta reaccin se describe ms comunmente como la 'corriente atraviesa el agua del nodo (un sitio ms activo)al ctodo (sitio menos activo).

Cmo la proteccin catdica para la corrosin?

La proteccin catdica previene la corrosin convirtiendo todos los sitios (activos) andicos en la superficie delmetal a los sitios (pasivos) catdicos proveyendo la corriente elctrica (o electrones libres) de una fuentealterna.

Esto toma generalmente la forma de nodos galvnicos, que son ms activos que el acero. Esta prcticatambin se refiere como sistema sacrificatorio, puesto que los nodos galvnicos se sacrifican para proteger elacero estructural o la tubera contra la corrosin.

En el caso de nodos de aluminio, la reaccin en la superficie de aluminio es: (cuatro iones de aluminio msdoce electrones libres)

4Al => 4AL+++ + 12 e-

y en la superficie de acero, (oxgeno-gas convertida a los iones del oxgeno que combinan con agua para formarlos iones del oxhidrilo)

3O2 + 12e- + 6H20 => 12OH

-

Mientras la corriente (electrones libres) est llegando el ctodo (acero) ms rpidamente que el oxgeno estllegando, ninguna corrosin ocurrir.


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Cuadro 1: Sistema sacrificatorio del nodo en agua de mar

Consideraciones bsicas al disear sistemas sacrificatorios delnodo

La corriente elctrica que un nodo descarga es controlada por la ley de Ohm's; eso es:

I=E/R

Flujo actual de I= en los amperiosDiferencia de E= en potencial entre el nodo y el ctodo en voltiosResistencia total del circuito de R= en ohmios

La corriente ser inicialmente alta porque la diferencia en potencial entre el nodo y el ctodo es alta, pero


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como las disminuciones potenciales de la diferencia debido al efecto del flujo actual sobre el ctodo, corrientedisminuyen gradualmente debido a la polarizacin del ctodo. La resistencia del circuito incluye la trayectoria delagua y la trayectoria del metal, incluyendo cualquier cable en el circuito. El valor dominante aqu es laresistencia del nodo al agua de mar.

Para la mayora de los usos la resistencia del metal es tan pequea comparada a la resistencia de agua quepuede ser no hecha caso. (No verdad para los trineos, o las tuberas largas protegidas contra ambos extremos).

Desean generalmente los nodos finos tienen resistencia ms baja que los nodos gordos cortos. Descargarnms actual, pero no durarn como desean.

Por lo tanto un diseador catdico de la proteccin debe clasificar los nodos de modo que tengan la formaderecha y el rea superficial para descargar bastante la corriente para proteger la estructura y bastante peso alltimo el curso de la vida deseado al descargar esta corriente. Como regla general del pulgar:

La longitud del nodo se determina cunto corriente puede producir el nodo, y por lo tanto cuntospies cuadrados de acero pueden ser protegidos.

La seccin representativa (peso) se determina cunto tiempo el nodo puede sostener este nivel dela proteccin.

Sistemas de proteccin catdicos actuales impresionadosDebido a las altas corrientes implicadas en muchos sistemas del agua de mar no es infrecuente utilizar sistemasactuales impresionados. Los sistemas actuales impresionados utilizan los nodos de un tipo que no se disuelvenfcilmente en los iones metlicos, pero sostienen algo una reaccin alternativa, oxidacin de los iones disueltosdel cloruro.

2Cl- => Cl2 + 2e-

La energa es proveda por una unidad de la potencia cc Externa.

Cuadro 2: Sistema de proteccin catdico actual impresionado en agua de mar


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Cmo sabemos cundo tenemos bastante proteccin catdica?

Sabemos si o no tenemos bastante corriente midiendo el potencial del acero contra un electrodo estndar de lareferencia, la plata/el cloruro (interruptor de Ag/AgCl), pero a veces el cinc generalmente de plata (interruptor).

El flujo actual sobre cualquier metal cambia de puesto su potencial normal en la direccin negativa. La historiaha demostrado eso si el acero recibe bastante la corriente para cambiar de puesto el potencial (-) 0.800 Vcontra el cloruro de plata/de plata (AG/AgCl), la corrosin esencialmente se para.

Debido a la naturaleza de las pelculas que forman, (-) el potencial mnimo 0.800 V es raramente el potencialptimo, y los diseadores intentan alcanzar un potencial entre (-) 0.950 V y (-) 1.000 V contra Interruptor deAg/AgCl.


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Cuadro 3: Protegido contra las estructuras desprotegidas segn lo verificado por potencial catdico de laproteccin

TEORIA Y PRACTICA DECONTROL DE

CORROSION DE


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ESTRUCTURAS

SUBTE

RRANE

AS

INFORMACION PROPORCIONADA POR SR. [email protected]

CAPITULO 1

Qu es corrosin ?

Ya que, en lneas de tuberas enterradas y/o sumergidas en un electrolitose ha observado que los procesos de corrosin son electroqumicos, seanalizara la corrosin que ocurre por reacciones electroqumicas. Enestos procesos de corrosin se tiene la presencia de un par galvnicoactivo originado por uno o diversos factores, mismos que se ilustraran y

analizaran en secciones posteriores.

A continuacin se describe elproceso mediante el cual se lleva aefecto la corrosin por reaccioneselectroqumicas.

Al se sumergir un material metlico,tal como el fierro, en un electrolitolos tomos del metal tienden a

disolverse. Estos tomos reciben elnombre de iones y al desprendersede la masa metlica llevan consigouna carga elctrica positiva. Con eldesprendimiento del in de la masametlica, esta pierde cargaspositivas, generando entonces con

Fig 1Disolucin de un metal enun electrolito


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respecto al electrolito una diferenciade potencial.

Fig 2Medicin del potencial

de un metal

Para conocer el valor del potencialque adquiere la masa metlica conrespecto al electrolito, se utiliza unelectrodo de referencia estable, talcomo el electrodo de cobre sulfatode cobre.

Si se introduce otra placa del mismomaterial (fierro B) en el electrolito seobserva que esta adquiere unpotencial diferente a la del fierro A.

Las diferencias en el potencial seoriginan por factores tales como: a)Impurezas en los materiales, b)Diferentes grados de limpieza de lassuperficies, c) Diferencias en laconcentracin del electrolito, etc.

Fig3Medicin del potencial de un metal

Fig4

Conectando las dos placas de fierrocon un conductor elctrico, seobservan variaciones en las lecturas

de potencial en cada una de lasplacas. La diferencia de potencialque existe entre las placas da origena un flujo de electrones por elconductor metlico. En el conductormetlico los electrones se muevendel material mas electronegativo al


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Movimientos deelectrones

mas electropositivo. El material maselectronegativo tiene mayortendencia a ceder electrones y elmaterial mas electropositivo arecibirlos.

Cuando distintas partes de unamasa metlica sumergidas en unelectrolito adquieren diferencias depotencial dan origen a una " celdade corrosin ".

En la celda de corrosin al materialmas electronegativo ( el que cedeelectrones) se le llama nodo y almaterial mas electropositivo ( el querecibe electrones por el conductormetlico) se le denomina ctodo.En la celda de corrosin loselectrones abandonan al nodo y semueven por el conductor metlicopara llegar al ctodo. Los electrones

que salen del nodo se deben a lasreacciones de oxidacin queocurren en este, la llegada deelectrones al ctodo originareacciones de reduccin en lasmolculas o in del electrolito.

Fig5Componentes de lacelda de corrosin

Reacciones bsicas de oxido - reduccin que ocurren en la celda de

corrosin en lneas de acero al carbn.


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En el nodo al ocurrir la reaccin deoxidacin el material se disuelveoriginando la perdida de este.

En el ctodo al ocurrir la reaccin de

reduccin el material permaneceintacto.

Las reacciones bsicas de xido -reduccin que se ilustran en lafigura No 6 son algunas de lasmltiples que pueden ocurrir ya quelos componentes inicos delelectrolito influyen en estas.

Fig 6Reacciones de Oxido-

Reduccin

Fig 7Medicin de corriente deuna celda de corrosin

Si tuviramos la posibilidad deconectar en serie un ampermetroentre el nodo y el ctodo se podramedir la corriente de corrosin. Enla prctica esto no es posible debidoa que se requiere separar la zonacatdica de la andica para instalarel ampermetro.

*En las ilustraciones anteriores se describi el mecanismo de la corrosin

electroqumica tal como ocurre en lneas de tubera subterrneas y/osumergidas.

CAPITULO 2


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Qu es Proteccin catdica ?

Mtodo electroqumico para el control de la corrosin en lneas de

tuberas subterrneas y/o sumergidas.

La proteccin catdica para controlar el proceso de corrosin deestructuras metlicas subterrneas o sumergidas se lleva a cabo de dosmaneras. 1) Uniendo un material que sea ms electronegativo que el quese desea proteger, conocido como proteccin catdica con nodos desacrificio y 2) Inyectando corriente directa negativa a la estructura que sedesea proteger, conocido como proteccin catdica con corrienteimpresa.

En este capitulo describiremos los sistemas de proteccin catdica con

corriente impresa, este tcnicamente es un proceso de electrlisisaplicado al control de corrosin, en donde la corriente elctrica pasa atravs de una solucin electroltica y en los electrodos (estructura que sedesea proteger) y otro de material inerte o resistente a la corrosin que

sirve para cerrar el circuito elctrico.

El mecanismo por el cualocurren las reaccioneselectrodicas en loselectrodos y la corriente

elctrica directa pasa por lasolucin se comprende mejorcon un ejemplo especifico.En las siguientesilustraciones se describir elmecanismo del control decorrosin para lneassubterrneas por medio de laproteccin catdica del tipode corriente impresa.

Con este fin, consideremosel circuito de proteccincatdica compuesto de unelectrodo inerte (grafito) yotro no inerte (tubera deacero al carbn), conectados

Fig 1Sistema de Proteccin

Catdica tipo corrienteimpresa


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a una fuente de corrientedirecta (rectificador) ysumergidos en una solucinconductora de la corrienteelctrica ( tierra + agua +

sales ).

La figura No 1 ilustra loscomponentes tpicos de unsistema de proteccincatdica del tipo de corrienteimpresa. En captulosposteriores se especificarany proporcionarancaractersticas de los

materiales empleados paraconstruir los sistemas.

INTRODUCCION

DEFINICIONES*

PROTECCION CATODICA *

FUNDAMENTO DE LA PROTECCION CATODICA *

POLARIZACION CATODICA. *

CONSIDERACIONES DEDISEO PARA LA PROTECCION CATODICA ENTUBERIAS ENTERRADAS*

RESPECTO A LAESTRUCTURAA PROTEGER*

RESPECTO AL MEDIO *

SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA *

ANODO GALVANICO *

CARACTERISTICAS DE UN ANODO DE SACRIFICIO *

TIPOS DE ANODOS *

RELLENO BACKFILL *


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DISEO DE INSTALACION PARA ANODO GALVANICO *

CARACTERISTICAS DE LOS ANODOS GALVANICOS*

CORRIENTE IMPRESA *

ANODOS UTILIZADOS EN LA CORRIENTE IMPRESA *

FUENTE DE CORRIENTE*

EL RECTIFICADOR*

OTRAS FUENTES DE CORRIENTES *

COMPARACION DE LOSSISTEMAS*

MEDIAS CELDAS DE REFERENCIA *

CRITERIOS DE PROTECCION*

RESISTIVIDAD DELSUELO*

IntroduccionEl presente trabajo tiene como finalidad ampliar los conocimientos tericos que se imparten en

la ctedra, mediante la investigacin bibliogrfica de este tema.

Se pretende con ello enfocar varios puntos de vistas sobre un tema que es suma importancia

dentro de la carrera de mantenimiento, en vista de los efectos indeseables que la corrosin deja

en equipos, maquinarias yestructuras.

Se plantearn las posibles soluciones a este fenmeno natural de los materiales como lo son

entre otros y muy principalmente la proteccin catdica, en sus diferentes versiones.

El trabajo consta de un desarrollo el cual como fue indicado ha sido redactado mediante

la investigacin en textos.

Definiciones

Se entiende por corrosin la interaccin de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el

consiguiente deterioro en sus propiedades tanto fsicas como qumicas. Las caractersticas

fundamental de este fenmeno, es que slo ocurre en presencia de un electrlito, ocasionando

regiones plenamente identificadas, llamadas estas andicas y catdicas: una reacccin de

oxidacin es una reaccin andica, en la cual los electrones son liberados dirigindose a otras

regiones catdicas. En la regin andica se producir la disolucin del metal (corrosin) y,

consecuentemente en la regin catdica la inmunidad del metal.

Los enlaces metlicos tienden a convertirse en enlaces inicos, los favorece que el material

puede en cierto momento transferir y recibir electrones, creando zonas catdicas y zonas

andicas en su estructura. Lavelocidad a que un material se corroe es lenta y continua todo

dependiendo del ambientedonde se encuentre, a medida que pasa el tiempo se va creando una

capa fina de material en la superficie, que van formndose inicialmente como manchas hasta

que llegan a aparecer imperfecciones en la superficie del metal.

Este mecanismo que es analizado desde un punto de vista termodinmico electroqumico,

indica que el metal tiende a retornar al estado primitivo o de mnima energa, siendo la

corrosin por lo tanto la causante de grandes perjuicios econmicos en instalaciones


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enterradas. Por esta razn, es necesario la oportuna utilizacin de la tcnica de proteccin

catdica.

Se designa qumicamente corrosin por suelos, a los procesos de degradacin que son

observados en estructuras enterradas. La intensidad depender de varios factores tales como el

contenido de humedad, composicin qumica, pH del suelo, etc. En la prctica suele utilizarse

comnmente elvalor de la resistividad elctrica del suelo como ndice de su agresividad; porejemplo un terreno muy agresivo, caracterizado por presencia de iones tales como cloruros,

tendrn resistividades bajas, por la alta facilidad de transportacin inica.

La proteccin catdica es un mtodo electroqumico cada vez ms utilizado hoy en da, el cual

aprovecha el mismo principio electroqumico de la corrosin, transportando un gran catdo a

una estructura metlica, ya sea que se encuentre enterrada o sumergida. Para este fin ser

necesario la utilizacin de fuentes de energa externa mediante el empleo de nodos galvnicos,

que difunden la corriente suministrada por un transformador-rectificador de corriente.

El mecanismo, consecuentemente implicar una migracin de electrones hacia el metal a

proteger, los mismos que viajarn desde nodos externos que estarn ubicados en sitios

plenamente identificados, cumpliendo as su funcinA est proteccin se debe agregar la ofrecida por los revestimientos, como por ejemplo las

pinturas, cas la totalidad de los revestimientos utilizados en instalaciones enterradas, areas o

sumergidas, son pinturas industriales de origen orgnico, pues el diseo mediante nodo

galvnico requiere delclculo de algunos parmetros, que son importantes para proteger estos

materiales, como son: la corriente elctrica de proteccin necesaria, la resistividad elctrica del

medio electrlito, la densidad de corriente, el nmero de nodos y la resistencia elctrica que

finalmente ejercen influencia en los resultados.

Tipos de Corrosin

Se clasifican de acuerdo a la apariencia del metal corrodo, dentro de las mas comunes estn:

1. Corrosin uniforme: Donde la corrosin qumica o electroqumica acta uniformemente

sobre toda la superficie del metal

2. Corrosin galvnica: Ocurre cuando metales diferentes se encuentran en contacto,

ambos metales poseen potenciales elctricos diferentes lo cual favorece la aparicin de un

metal como nodo y otro como ctodo, a mayor diferencia de potencial el material con

mas ctivo ser el nodo.

3. Corrosin por picaduras: Aqu se producen hoyos o agujeros por agentes qumicos.

4. Corrosin intergranular: Es la que se encuentra localizada en los lmites de grano, esto

origina perdidas en la resistencia que desintegran los bordes de los granos.

5. Corrosin por esfuerzo: Se refiere a las tensiones internas luego de una deformacin en

frio.

Proteccin contra la corrosin

Dentro de las medidas utilizadas industrialmente para combatir la corrosin estn las

siguientes:

1. Uso de materiales de gran pureza.

2. Presencia de elementos de adicin en aleaciones, ejemplo aceros inoxidables.


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3. Tratamientos trmicos especiales para homogeneizar soluciones slidas, como el alivio de

tensiones.

4. Inhibidores que se adicionan a soluciones corrosivas para disminuir sus efectos, ejemplo

los anticongelantes usados en radiadores de los automviles.

5. Recubrimiento superficial: pinturas, capas de oxido, recubrimientos metlicos

6. Proteccin catdica.

Proteccin catdica

La proteccin catdica es una tcnica de control de la corrosin, que est siendo aplicada cada

da con mayor xito en el mundo entero, en que cada da se hacen necesarias nuevas

instalaciones de ductos para transportar petrleo, productos terminados, agua; as como para

tanques de almacenamientos, cables elctricos y telefnicos enterrados y otras instalaciones

importantes.

En la prctica se puede aplicar proteccin catdica en metales como acero, cobre, plomo, latn,

yaluminio, contra la corrosin en todos los suelos y, en casi todos los medios acuosos. De igual

manera, se puede eliminar el agrietamiento por corrosin bajo tensiones por corrosin,

corrosin intergranular, picaduras o tanques generalizados.

Como condicin fundamental las estructuras componentes del objeto a proteger y del elemento

de sacrificio o ayuda, deben mantenerse en contacto elctrico e inmerso en un elctrolito.

Aproximadamente la proteccin catdica presenta sus primeros avances, en el ao 1824, en

que Sir. Humphrey Davy, recomienda la proteccin del cobre de las embarcaciones, unindolo

con hierro o zinc; habindose obtenido una apreciable reduccin del ataque al cobre, a pesar de

que se presento el problema de ensuciamiento por la proliferacin de organismos marinos,

habindose rechazado el sistema por problemas de navegacin.

En 1850 y despus de un largo perodo de estacamiento la marina Canadiense mediante un

empleo adecuado de pinturas con antiorganismos y anticorrosivos demostr que era factible la

proteccin catdica de embarcaciones con mucha economa en los costos y en el

mantenimiento.

Fundamento de la proteccin catdica

Luego de analizadas algunas condiciones especialmente desde el punto de vista electroqumico

dando como resultado la realidad fsica de la corrosin, despus de estudiar la existencia

ycomportamiento de reas especficas como Anodo-Ctodo-Electrlito y el mecanismo mismo

de movimiento de electrones y iones, llega a ser obvio que si cada fraccin del metal expuesto

de una tubera o una estructura construida de tal forma de coleccionar corriente, dicha

estructura no se corroer porque sera un ctodo.

La proteccin catdica realiza exactamente lo expuesto forzando la corriente de una fuente

externa, sobre toda la superficie de la estructura.

Mientras que la cantidad de corriente que fluye, sea ajustada apropiadamente venciendo la

corriente de corrosin y, descargndose desde todas las reas andicas, existir un flujo neto de

corriente sobre la superficie, llegando a ser toda la superficie un ctodo.

Para que la corriente sea forzada sobre la estructura, es necesario que la diferencia de potencial

del sistema aplicado sea mayor que la diferencia de potencial de las microceldas de corrosin

originales.


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La proteccin catdica funciona gracias a la descarga de corriente desde una cama de nodos

hacia tierra y dichos materiales estn sujetos a corrosin, por lo que es deseable que dichos

materiales se desgasten (se corroan)a menores velocidades que los materiales que protegemos.

Tericamente, se establece que el mecanismo consiste en polarizar el ctodo, llevndolo

mediante el empleo de una corriente externa, ms all del potencial de corrosin, hasta

alcanzar por lo menos el potencial del nodo en circuito abierto, adquiriendo ambos el mismopotencial eliminndose la corrosin del sitio, por lo que se considera que la proteccin catdica

es una tctica de

Polarizacin catdica.

La proteccin catdica no elimina la corrosin, ste remueve la corrosin de la estructura a ser

protegida y la concentra en un punto donde se descarga la corriente.

Para su funcionamiento prctico requiere de un electrodo auxiliar (nodo), una fuente de

corriente continua cuyo terminal positivo se conecta al electrodo auxiliar y el terminal negativo

a la estructura a proteger, fluyendo la corriente desde el electrodo a travs del electrlito

llegando a la estructura.

Influyen en los detalles de diseo yconstruccin parmetro de geometra y tamao de la

estructura y de los nodos, la resistividad del medio electrlito, la fuente de corriente, etc.

Consideraciones de diseo para la proteccin catdica en tuberas enterradas

La proyeccin de un sistema de proteccin catdica requiere de la investigacin de

caractersticas respecto a la estructura a proteger, y al medio.

Respecto a la estructura a proteger

1. Material de la estructura;

2. Especificaciones y propiedades del revestimiento protector (si existe);

3. Caractersticas de construccin y dimensiones geomtricas;

4. Mapas, planos de localizacin, diseo y detalles de construccin;

5. Localizacin y caractersticas de otras estructuras metlicas, enterradas o sumergidas en

las proximidades;

6. Informacin referente a los sistemas de proteccin catdica, los caractersticos sistemas

de operacin, aplicados en las estructuras aledaas;

7. Anlisis de condiciones de operacin de lneas de transmisin elctrica en alta tensin,

que se mantengan en paralelo o se crucen con las estructuras enterradas y puedan

causar induccin de la corriente;

8. Informacin sobre todas las fuentes de corriente continua, en las proximidades y pueden

originar corrosin;

9. Sondeo de las fuentes de corriente alterna de baja y media tensin, que podran alimentar

rectificadores de corriente o condiciones mnimas para la utilizacin de fuentes alternasde energa;

Respecto al medio

Luego de disponer de la informacin anterior, el diseo ser factible complementando la

informacin con las mediciones de las caractersticas campo como:


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1. Mediciones de la resisitividad elctrica a fin de evaluar las condiciones de corrosin a que

estar sometida la estructura. Definir sobre el tipo de sistema a utilizar; galvnico o

corriente impresa y, escoger los mejores lugares para la instalacin de nodos;

2. Mediciones del potencial Estructura-Electrlito, para evaluar las condiciones de

corrosividad en la estructura, as mismo, detectar los problemas de corrosin

electroltica;

a.

b. Lugares de baja resistividad.

c. Distribucin de la corriente sobre la estructura.

d. Accesibilidad a los sitios para montaje e inspeccin

3. Determinacin de los lugares para la instalacin de nodo bajo los siguientes principios:

4. Pruebas para la determinacin de corriente necesaria; mediante la inyeccin de corriente

a la estructura bajo estudio con auxilio de una fuente de corriente continua y una cama de

nodos provisional. La intensidad requerida dividida para rea, permitir obtener la

densidad requerida para el clculo;

Sistemas de proteccin catdica

Anodo galvnico

Se fundamenta en el mismo principio de la corrosin galvnica, en la que un metal ms activo

es andico con respecto a otro ms noble, corroindose el metal andico.

En la proteccin catdica con nodo galvnicos, se utilizan metales fuertemente andicos

conectados a la tubera a proteger, dando origen al sacrificio de dichos metales por corrosin,

descargando suficiente corriente, para la proteccin de la tubera.

La diferencia de potencial existente entre el metal andico y la tubera a proteger, es de bajo

valor porque este sistema se usa para pequeos requerimentos de corriente, pequeas

estructuras y en medio de baja resistividad.

Caractersticas de un nodo de sacrificio

1.

2. Debe tener un potencial de disolucin lo suficientemente negativo, para polarizar la

estructura de acero (metal que normalmente se protege) a -0.8 V. Sin embargo el

potencial no debe de ser excesivamente negativo, ya que eso motivara un gasto superior,

con un innecesario paso de corriente. El potencial prctico de disolucin puede estar

comprendido entre -0.95 a -1.7 V;

3. Corriente suficientemente elevada, por unidad de peso de material consumido;

4. Buen comportamiento de polarizacin andica a travs del tiempo;

5. Bajo costo.

Tipos de anodos

Considerando que el flujo de corriente se origina en la diferencia de potencial existente entre el

metal a proteger y el nodo, ste ltimo deber ocupar una posicin ms elevada en la tabla de

potencias (serie electroqumica o serie galvnica).

Los nodos galvnicos que con mayor frecuencia se utilizan en la proteccin catdica son:

Magnesio, Zinc, Aluminio.


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Magnesio: Los nodos de Magnesio tienen un alto potencial con respecto al hierro y estn

libres de pasivacin. Estn diseados para obtener el mximo rendimiento posible, en

su funcin de proteccin catdica. Los nodos de Magnesio son apropiados para oleoductos,

pozos, tanques dealmacenamiento de agua, incluso para cualquier estructura que requiera

proteccin catdica temporal. Se utilizan en estructuras metlicas enterradas en suelo de baja

resistividad hasta 3000 ohmio-cm.

Zinc: Para estructura metlica inmersas en agua de mar o en suelo con resistividad elctrica de

hasta 1000 ohm-cm.

Aluminio: Para estructuras inmersas en agua de mar.

Relleno Backfill

Para mejorar las condiciones de operacin de los nodos en sistemas enterrados, se utilizan

algunos rellenos entre ellos el de Backfill especialmente con nodos de Zinc y Magnesio, estos

productos qumicos rodean completamente el nodo produciendo algunos beneficios como:

y Promover mayor eficiencia;

y

Desgaste homogneo del nodo;y Evita efectos negativos de los elementos del suelo sobre el nodo;

y Absorben humedad del suelo manteniendo dicha humedad permanente.

La composicin tpica del Backfill para nodos galvnicos est constituida por yeso (CaSO4),

bentonita, sulfato de sodio, y la resistividad de la mezcla vara entre 50 a 250 ohm-cm.

Diseo de instalacin para nodo galvnico

Caractersticas de los nodos galvnicos

Anodo Eficiencia Rendimiento am- Contenido Potencial de Relleno


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hr/kg de energiaam-

hr/kg

trabajo(voltio)

Zinc 95% 778 820 -1.10 50%yeso;50%bentonita

Magnesio 95% 1102 2204 -1.45 a -1.70 75%yeso;20%bentonita;5%so4na2

Aluminio 95% 2817 2965 -1.10

Corriente impresa

En este sistema se mantiene el mismo principio fundamental, pero tomando en cuenta las

limitaciones del material, costo y diferencia de potencial con los nodos de sacrificio, se ha

ideado este sistema mediante el cual el flujo de corriente requerido, se origina en una fuente de

corriente generadora continua regulable o, simplemente se hace uso de los rectificadores, que

alimentados por corriente alterna ofrecen una corriente elctrica continua apta para la

proteccin de la estructura.

La corriente externa disponible es impresa en el circuito constituido por la estructura a

proteger y la cama andica. La dispersin de la corriente elctrica en el electrlito se efecta

mediante la ayuda de nodos inertes cuyas caractersticas y aplicacin dependen del electrlito.

El terminal positivo de la fuente debe siempre estar conectado a la cama de nodo, a fin de

forzar la descarga de corriente de proteccin para la estructura.

Este tipo de sistema trae consigo el beneficio de que los materiales a usar en la cama de nodos

se consumen a velocidades menores, pudiendo descargar mayores cantidades de corriente y

mantener una vida ms amplia.

En virtud de que todo elemento metlico conectado o en contacto con el terminal positivo de la

fuente e inmerso en el electrlito es un punto de drenaje de corriente forzada y por lo tanto decorrosin, es necesario el mayor cuidado en las instalaciones y la exigencia de la

mejor calidad en los aislamientos de cables de interconexin

Anodos utilizados en la corriente impresa

Chatarra de hierro: Por su economa es a veces utilizado como electrodo dispersor de

corriente. Este tipo de nodo puede ser aconsejable su utilizacin en terrenos de resistividad

elevada y es aconsejable se rodee de un relleno artificial constituido por carbn de coque.

El consumo medio de estos lechos de dispersin de corriente es de 9 Kg/Am*Ao

Ferrosilicio: Este nodo es recomendable en terrenos de media y baja resistividad. Se coloca

en el suelo incado o tumbado rodeado de un relleno de carbn de coque. A intesidades de

corriente baja de 1 Amp, su vida es prcticamente ilimitada, siendo su capacidad mxima de

salida de corriente de unos 12 a 15 Amp por nodo. Su consumo oscila a intensidades de

corriente altas, entre o.5 a 0.9 Kg/Amp*Ao. Su dimensin ms normal es la correspondiente a

1500 mm de longitud y 75 mm de dimetro.

Grafito: Puede utilizarse principalmente en terrenos de resistividad media y se utiliza con

relleno de grafito o carbn de coque. Es frgil, por lo que sutransporte y embalaje debe ser de

cuidado. Sus dimensiones sonvariables, su longitud oscila entre 1000-2000 mm, y su dimetro


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entre 60-100 mm, son ms ligeros de peso que los ferrosilicios. La salida mxima de corriente

es de 3 a 4 amperios por nodo, y su desgaste oscila entre 0.5 y 1 Kg/Am*Ao

Titanio-Platinado: Este material est especialmente indicado para instalaciones de agua de

mar, aunque sea perfectamente utilizado en agua dulce o incluso en suelo. Su caracterstica

ms relevante es que a pequeos voltajes (12 V), se pueden sacar intensidades de corriente

elevada, siendo su desgaste perceptible. En agua de mar tiene, sin embargo, limitaciones en latensin a aplicar, que nunca puede pasar de 12 V, ya que ha tensiones ms elevadas podran

ocasionar el despegue de la capa de xido de titanio y, por lo tanto la deterioracin del nodo.

En aguas dulce que no tengan cloruro pueden actuar estos nodos a tensiones de 40-50 V.

Fuente de corriente

El rectificador

Es un mecanismo de transformacin de corriente alterna a corriente continua, de bajo voltaje

mediante la ayuda de diodos de rectificacin, comnmente de selenio o silicio y sistemas de

adecuacin regulable manual y/o automtica, a fin de regular las caractersticas de la corriente,

segn las necesidades del sistema a proteger

Las condiciones que el diseador debe estimar para escoger un rectificador son:

1. Caractersticas de la corriente alterna disponible en el rea (voltios, ciclos, fases);

2. Requerimiento mximo de salida en C.D (Amperios y Voltios);

3. Sistemas de montaje: sobre el piso, empotrado en pared, en un poste;

4. Tipos de elementos de rectificacin: selenio, silicio;

5. Mxima temperatura de operacin;

6. Sistema de seguridad: alarma, breaker, etc;

7. Instrumentacin: Voltmetros y Ampermetros, sistemas de regulacin;

Otras fuentes de corrientes

Es posible que habiendo decidido utilizar el sistema de corriente impresa, no se disponga en la

zona de lneas de distribucin de corriente elctrica, por lo que sera conveniente analizar la

posibilidad de hacer uso de otras fuentes como:

y Bateras, de limitada aplicacin por su bajo drenaje de corriente y vida limitada;

y Motores generadores;

y Generadores termoelctricos;

Comparacin de los sistemas

A continuacin se detalla las ventajas y desventajas de los sistemas de proteccin catdica;

Anodos galvnicos Corriente impresa

Norequierenpotencia externa Requiere potencia externa

Voltaje de aplicacin fijo Voltaje de aplicacinvariable

Amperaje limitado Amperaje variable


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Aplicable en casos de requerimientode corriente pequea,

econmicohasta 5 amperios

Util endiseode cualquierrequerimientode corriente sobre

5 amperios;

Util en medios de baja resistividad Aplicables en cualquiermedio;

La interferencia con estructuras enterradas es prcticamente

nula

Es necesario analizarla posibilidadde interferencia;

Slo se los utiliza hasta unvalorlmite de resistividad

elctrica hasta 5000 ohm-cm

Sirve para reas grandes

Mantenimiento simple Mantenimientono simple

Resistividad elctrica ilimitada

Costo altode instalacin

Medias celdas de referencia

La fuerza electromotriz (FEM) de una media celda como constituye el sistema Estructura-Suelo

o independientemente el sistema cama de Anodos-Suelo, es posible medirla mediante la

utilizacin de una media celda de referencia en contacto con el mismo electrlito.

Las medias celdas ms conocidas en el campo de la proteccin catdica

son:

y HIDROGENO O CALOMELO(H+/H2)

y

ZINC

PU

RO (Zn/Zn++)y PLATA-CLORURO DE PLATA(Ag/AgCl)

y COBRE-SULFATO DE COBRE(Cu/SO4Cu)

La media celda de Hidrgeno tiene aplicacin prctica a nivel de laboratorio por lo exacto y

delicado. Tambin existen instrumentos para aplicacin de campo, constituida por solucin

de mercurio, cloruro mercurioso, en contacto con una solucin saturada de cloruro de potasio

que mantiene contacto con el suelo.

La media celda de Zinc puro para determinaciones en suelo, siendo condicin necesaria para el

uso un grado de pureza de 99.99%, es utilizado en agua bajo presiones que podran causar

problemas de contaminacin en otras soluciones y tambin como electrodos fijos.

La media celda Plata-Cloruro de plata de poco uso pese a ser muy estable, se utilizan

especialmente en instalaciones marinas. Ms comnmente utilizados en los anlisis de

eficiencia de la proteccin catdica son las medias celdas de Cobre-Sulfato de cobre debido a su

estabilidad y su facilidad de mantenimiento y reposicin de solucin

La proteccin del acero bajo proteccin catdica se estima haber alcanzado el nivel adecuado

cuando las lecturas del potencial-estructura-suelo medidos con las diferentes celdas consiguen

los siguientesvalores:


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ELECTRODO LECTURA

Ag-AgCl -0.800V

Cu-SO4Cu -0.850V

Calomel -0.77V

Zn puro +0.25V

Criterios de proteccin

Cuando se aplica proteccin catdica a una estructura, es extremadamente importante saber si

esta se encontrar realmente protegida contra la corrosin en toda su plenitud.

Varios criterios pueden ser adoptados para comprobar que la estructura en mencin est

exenta de riesgo de corrosin, basados en unos casos en funcin de la densidad de corriente deproteccin aplicada y otros en funcin de los potenciales de proteccin obtenidos.

No obstante, el criterio ms apto y universalmente aceptado es el de potencial mnimo que

debe existir entre la estructura y terreno, medicin que se realiza con un electrodo de

referencia. El criterio de potencial mnimo se basa en los estudios realizados por

el Profesor Michael Pourbaix, en 1939, quin estableci a travs de un diagrama de potencial de

electrodo Vs pH del medio, un potencial mnimo equivalente a -850 mv con relacin al

electrodo de referencia cobre-sulfato de cobre, observando una zona definida por la inmunidad

del acero.

Los criterios de potencial mnimo de proteccin que se utilizar es de 850 mv respecto al

C

u/SO4C

u como mnimo y permitiendo recomendar as mismo, un mximo potencial deproteccin que pueda estar entre los 1200 mv a -1300 mv, sin permitir valores ms negativos,

puesto que se corre el riesgo de sobre proteccin, que afecta de sobre manera al recubrimiento

de la pintura, ya que hayriesgos de reaccin catdica de reduccin de hidrgeno gaseoso que se

manifiesta como un ampollamiento en la pintura.

Resistividad del suelo

Cuando se disea proteccin catdica o simplemente cuando se estudia la influencia de la

corrosin en un medio en el cual se instalar equipos o se tender una lnea, es necesario

investigar las caractersticas del medio, entre estas caractersticas, relacionada directamente

con el fenmeno corrosivo se encuentra la resistividad del medio.

La resistividad es la recproca de la conductividad o capacidad del suelo para conducir corrienteelctrica. En la prctica se ejecutan medidas de resistencia de grandes masas de material y se

calcula un valor promedio para el mismo.

Las reas de menor resistividad son las que tienden a crear zonas andicas en la estructura,

pero as mismo son las zonas ms aptas para instalacin de las camas de nodos


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En la prctica se realiza esta medida empleando un voltmetro y un ampermetro o bien

instrumentos especiales como el Vibro-Graund complementados mediante un equipo de cuatro

picas o electrodo directamente en el campo y mediante el Soil Box en laboratorio.

Cuando se ejecuta en el campo, el mtodo consiste en introducir en el suelo 4 electrodos

separados por espaciamientos iguales, los espaciamientos representan la profundidad hasta lo

que se desea conocer la resistividad este espaciamiento se lo representa con (d).

Se calcula la resistividad aplicando la siguiente frmula:

rs =2*3.1416*d*Resistencia.

Resistividadohm-cm Caractersticas

bajo 900 Muy corrosivo

900 a 2300 Corrosivo

2300 a 5000 Moderadamente corrosivo

5000 a 10000 Medio corrosivo

Sobre 10000 Menos corrosivo

Conclusiones

Como conclusiones tenemos los siguientes puntos:

1. El proceso de corrosin debe ser visto como un hecho que pone en evidencia el proceso

natural de que los metales vuelven a su condicin primitiva y que ello conlleva aldeterioro del mismo. No obstante es este proceso el que provoca la investigacin y el

planteamiento de frmulas que permitan alargar la vida til de los materiales sometidos a

este proceso.

2. En la proteccin catdica entran enjuego mltiples factores los cuales hay que tomar en

cuenta al momento del diseo del sistema, inclusive es un acto de investigacin conjunta

con otras disciplinas mas all de la metalurgia, como la qumica y la electrnica.

3. En el trabajo se confirma que la lucha y control de la corrosin es un arte dentro del

mantenimiento y que esta rea es bastante amplia, dado el sinnmero de condiciones a

los cuales se encuentran sometidos los metales que forman equipos yherramientas.

4. Como ltima conclusin est el hecho de que hay que ahondar en estos conocimientos

pues ellos formarn parte integral de la labor que debe desempear un Ingeniero de

Mantenimiento.


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EL SISTEMA prtoteccion catodica

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