diseño y control de un sistema de protección galvánica...

Diseño y Control de un Sistema de Protección Galvánica por Corriente Impresa para Conducción de Gas

TITULACIÓN: Ingeniería Técnica Industrial en Electrónica Industrial

AUTOR: José Andrés Bacelo Rizaldos DIRECTOR: Roger Cabré Rodón

FECHA: Septiembre / 2015.

Diseño y Control de un Sistema de Protección Galvánica


1. Objeto ................................2. Alcance ................................3. Justificación de la Necesidad de la Prot3.1. Corrosión ................................3.2. Electroquímica Básica ................................3.3. Celda de Corrosión ................................3.4. Convención de Potencial. Corriente Eléctrica y Electrónica3.5. Series de Potencial REDOX y Series Galvánicas

3.5.1. Potencial REDOX3.5.2. Serie Galvánica

3.6. Protección contra la Corrosión

3.6.1. Protección por elección de materiales3.6.2. Protección por revestimientos protectores3.6.3. Protección catódica

3.7. Teoría de la Protección Catódica

3.7.1. Explicación de la Protección Catódica3.7.2. Sistemas de Protección Catódica3.7.3. Protección por Ánodos Galvánicos o de Sacrificio3.7.4. Protección Catódica por Corriente Impresa (Impressed Current)

3.8. Estaciones de Protección Catódica (EPC)

3.8.1. Influencia en la Aportación de Corriente de la EPC3.8.2. Potenciales. Electrodos y Medidas de Potencial3.8.3. Diagramas de Pourbaix3.8.4. Circuitos y Medida del Potencial

3.9. Criterios de Protección ................................3.10. Normativas de Protección Catódica4. Descripción del Funcionamiento del Sistema4.1. Alimentación de Energía4.2. Descripción de la EPC ................................

4.2.1. Definición de los Parámetros de Diseño4.2.2. Operación Básica de la EPC

5. Baterías de Acumuladores5.1. Opciones de Montaje de las Baterías

5.1.1. Opción a) ................................5.1.2. Opción b) ................................5.1.3. Valores comunes a ambas disposiciones geométricas

5.2. Aspectos Constructivos para la Ubicación de las Ba


por Corriente Impresa para Conducción de Gas

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Í N D I C E


................................................................................................................................................................................................................................................................

Justificación de la Necesidad de la Protección Catódica ...............................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................

Convención de Potencial. Corriente Eléctrica y Electrónica ................................REDOX y Series Galvánicas ................................................................

Potencial REDOX .............................................................................................Serie Galvánica ................................................................................................

Protección contra la Corrosión ............................................................................................

Protección por elección de materiales ...............................................................Protección por revestimientos protectores .........................................................Protección catódica ............................................................................................

Teoría de la Protección Catódica .........................................................................................

Explicación de la Protección Catódica ..............................................................Sistemas de Protección Catódica ................................................................

ón por Ánodos Galvánicos o de Sacrificio ................................Protección Catódica por Corriente Impresa (Impressed Current)

Estaciones de Protección Catódica (EPC) ................................................................

Influencia en la Aportación de Corriente de la EPC ................................Potenciales. Electrodos y Medidas de Potencial................................Diagramas de Pourbaix ................................................................Circuitos y Medida del Potencial................................................................

................................................................................................Normativas de Protección Catódica ................................................................

Descripción del Funcionamiento del Sistema ................................................................Alimentación de Energía ................................................................................................

................................................................................................

Definición de los Parámetros de Diseño ............................................................Operación Básica de la EPC ................................................................

Baterías de Acumuladores ................................................................................................Opciones de Montaje de las Baterías ................................................................

................................................................................................

................................................................................................Valores comunes a ambas disposiciones geométricas ................................

Aspectos Constructivos para la Ubicación de las Baterías. ................................


onducción de Gas

Diseño y Control de un Sistema de Protección Galvánica por Corriente

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Protección Catódica por Corriente Impresa (Impressed Current) ..................... 20

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6. Paneles Solares ................................6.1. Aspectos a Tener en Cuenta en la Instalación de los Paneles Fotovoltaicos7. Regulador de Carga ................................8. Convertidores Estáticos de Energía.8.1. Fuentes de Alimentación

8.1.1. Fuentes de Alimentación lineales.8.1.2. Fuentes de Alimentación Conmutadas (Switchmode Power Supply

8.2. Convertidores DC-DC ................................

8.2.1. Topología de Convertidor Reductor, también Denominado Buck o Step 56

8.2.2. Convertidor Elevador, también Denominado Boost o Step8.2.3. Convertidor Reductor8.2.4. Flyback ................................8.2.5. Comparativa entre Topologías de Fuentes.

9. Configuración de la EPC como Convertidor Flayback9.1. Justificación de los Parámetros de Diseño

9.1.1. Valores de la Tensión de Alimentación desde Baterías de Plomo9.1.2. Determinación del Ciclo de Trabajo del Convertidor9.1.3. Determinación de la Frecuencia de Trabajo del Conmutador Flyback9.1.4. Requisitos de la EPC

9.2. Cálculo del Transformador

9.2.1. Calculo de la Relación de Transformación N9.2.2. Ciclo de Trabajo Máximo9.2.3. Inductancia Magnetizante9.2.4. Condensador de Filtro y Rizado

9.3. Conmutador del Primario9.4. Disipador de calor del Ele9.5. Generador de Ancho de Pulso PWM (Control PMW)

9.5.1. Generador de Valor de tensión de referencia9.6. Diodo Rectificador del Secundario

9.6.1. Cálculo del Disipador9.7. Muestreo de Salida ................................

9.7.1. Control por Potencial Respecto al Electrodo de Referencia CSE9.7.2. Control de Potencial Interno Mediante Potenciómetro9.7.3. Acondicionamiento de Señal

9.8. Shunt de Salida del Flyback y de la EPC10. Especificación del Cuadro Eléctrico para la EPC.11. Requisitos mínimos de Obra Civil12. Posibles Futuras Mejoras en revisiones posteriores del proyecto.13. Presupuesto ................................14. Referencias Documentales15. Planos ................................



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................................................................................................Aspectos a Tener en Cuenta en la Instalación de los Paneles Fotovoltaicos

................................................................................................Convertidores Estáticos de Energía. ................................................................Fuentes de Alimentación ................................................................................................

Fuentes de Alimentación lineales. ................................................................s de Alimentación Conmutadas (Switchmode Power Supply

................................................................................................

Topología de Convertidor Reductor, también Denominado Buck o Step

Convertidor Elevador, también Denominado Boost o Step-Up Convertidor Reductor-Elevador, también Denominado Buck-Boost

................................................................................................Comparativa entre Topologías de Fuentes. ................................

Configuración de la EPC como Convertidor Flayback ................................Justificación de los Parámetros de Diseño ................................................................

Valores de la Tensión de Alimentación desde Baterías de PlomoDeterminación del Ciclo de Trabajo del Convertidor................................Determinación de la Frecuencia de Trabajo del Conmutador FlybackRequisitos de la EPC .........................................................................................

Cálculo del Transformador ................................................................................................

Calculo de la Relación de Transformación N ................................Ciclo de Trabajo Máximo ................................................................Inductancia Magnetizante ................................................................Condensador de Filtro y Rizado ................................................................

Conmutador del Primario ................................................................................................Disipador de calor del Elemento de Conmutación ..............................................................Generador de Ancho de Pulso PWM (Control PMW) ................................

Generador de Valor de tensión de referencia ................................Diodo Rectificador del Secundario................................................................

Cálculo del Disipador ................................................................................................................................................................

Control por Potencial Respecto al Electrodo de Referencia CSEControl de Potencial Interno Mediante Potenciómetro ................................Acondicionamiento de Señal ................................................................

Shunt de Salida del Flyback y de la EPC ................................................................Especificación del Cuadro Eléctrico para la EPC. ..............................................................Requisitos mínimos de Obra Civil ................................................................

ras Mejoras en revisiones posteriores del proyecto. ..........................................................................................................................................................

Referencias Documentales ................................................................................................................................................................................................................................


onducción de Gas

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Aspectos a Tener en Cuenta en la Instalación de los Paneles Fotovoltaicos ....................... 47

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s de Alimentación Conmutadas (Switchmode Power Supply - SMPS) .. 52

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Topología de Convertidor Reductor, también Denominado Buck o Step-Down.

........................ 60

Boost ................ 64

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Valores de la Tensión de Alimentación desde Baterías de Plomo-ácido .......... 71

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Determinación de la Frecuencia de Trabajo del Conmutador Flyback ............. 73

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Control por Potencial Respecto al Electrodo de Referencia CSE ..................... 88

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1. Objeto

El presente proyecto tiene por objeto la especificación y el desarrollo de un Estación de Protección Catódica para la protección contra la corrosión en canalizaciones metálicas de gas enterradas.

La causa más frecuente de corrosión en un metal se produce como resultado de una reacción electroquímica: Dos metales con distinto potencial natural, insertados dentro de un electrolito, tienen a intercambiar entre sí iones. En esta reacción el metal que se corroe siempre es el ánodo.

La protección de la corrosión se realiza polarizando la canalización negativamente para que actúe como cátodo de una célula de corrosión. Este método es conocido como protección por inyección de corriente impresa, y requiere de una fuenexterna que polarice las estructuras metálicas.

Se denominará Estación de Protección Catódica (EPC) al equipo que genera la energía externa de polarización.

2. Alcance

El proyecto especifica el sistema requerido para la protección catódica por cimpresa en tuberías enterradas del sector gasístico. El conjunto es autónomo, alimentado por baterías y panel solar que suministran la energía a la estación de protección catódica (EPC).

Este proyecto no incluye las especificaciones de cálculo desalida que requiera el sistema a proteger contra la corrosión, ni la especificación eléctrica de su conexionado. Estos datos serán dados por el usuario de la EPC conforme a las necesidades de la instalación a proteger.

El proyecto no incluye el cálculo de los ánodos de protección, los tipos de ánodo, las conexiones a los mismos o al electrodo de referencia, las corrientes ni el potencial de salida de la EPC. El proyecto queda limitado al cálculo básico en el diseño de una EPC que garantice la protección contra la corrosión de la estructura sobre la que se aplique.

Por la simplicidad de sus recomendaciones a la hora de elaborar el diseño de una EPC, los criterios de potencial de protección que se usan en este proyecto se adecuan a recomendaciones NACE

• RP0169–02 Control of External Corrosion on Underground or

Submerged Metallic Piping Systems.

• RP0285-91 Corrosion Control of Underground Storage Tank Systems by Cathodic Protection.



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El presente proyecto tiene por objeto la especificación y el desarrollo de un Estación de Protección Catódica para la protección contra la corrosión en canalizaciones metálicas

ás frecuente de corrosión en un metal se produce como resultado de una reacción electroquímica: Dos metales con distinto potencial natural, insertados dentro de un electrolito, tienen a intercambiar entre sí iones. En esta reacción el metal que se

iempre es el ánodo.

La protección de la corrosión se realiza polarizando la canalización negativamente para que actúe como cátodo de una célula de corrosión. Este método es conocido como protección por inyección de corriente impresa, y requiere de una fuenexterna que polarice las estructuras metálicas.

Se denominará Estación de Protección Catódica (EPC) al equipo que genera la energía

El proyecto especifica el sistema requerido para la protección catódica por cimpresa en tuberías enterradas del sector gasístico. El conjunto es autónomo, alimentado por baterías y panel solar que suministran la energía a la estación de protección catódica

Este proyecto no incluye las especificaciones de cálculo de corrientes ni tensiones de salida que requiera el sistema a proteger contra la corrosión, ni la especificación eléctrica de su conexionado. Estos datos serán dados por el usuario de la EPC conforme a las necesidades de la instalación a proteger.

to no incluye el cálculo de los ánodos de protección, los tipos de ánodo, las conexiones a los mismos o al electrodo de referencia, las corrientes ni el potencial de salida de la EPC. El proyecto queda limitado al cálculo básico en el diseño de una EPC

garantice la protección contra la corrosión de la estructura sobre la que se aplique.

Por la simplicidad de sus recomendaciones a la hora de elaborar el diseño de una EPC, los criterios de potencial de protección que se usan en este proyecto se adecuan a

02 Control of External Corrosion on Underground or Submerged Metallic Piping Systems.

91 Corrosion Control of Underground Storage Tank Systems by Cathodic Protection.



El presente proyecto tiene por objeto la especificación y el desarrollo de un Estación de Protección Catódica para la protección contra la corrosión en canalizaciones metálicas

ás frecuente de corrosión en un metal se produce como resultado de una reacción electroquímica: Dos metales con distinto potencial natural, insertados dentro de un electrolito, tienen a intercambiar entre sí iones. En esta reacción el metal que se

La protección de la corrosión se realiza polarizando la canalización negativamente para que actúe como cátodo de una célula de corrosión. Este método es conocido como protección por inyección de corriente impresa, y requiere de una fuente de energía

Se denominará Estación de Protección Catódica (EPC) al equipo que genera la energía

El proyecto especifica el sistema requerido para la protección catódica por corriente impresa en tuberías enterradas del sector gasístico. El conjunto es autónomo, alimentado por baterías y panel solar que suministran la energía a la estación de protección catódica

corrientes ni tensiones de salida que requiera el sistema a proteger contra la corrosión, ni la especificación eléctrica de su conexionado. Estos datos serán dados por el usuario de la EPC conforme

to no incluye el cálculo de los ánodos de protección, los tipos de ánodo, las conexiones a los mismos o al electrodo de referencia, las corrientes ni el potencial de salida de la EPC. El proyecto queda limitado al cálculo básico en el diseño de una EPC

garantice la protección contra la corrosión de la estructura sobre la que se aplique.

Por la simplicidad de sus recomendaciones a la hora de elaborar el diseño de una EPC, los criterios de potencial de protección que se usan en este proyecto se adecuan a las

02 Control of External Corrosion on Underground or

91 Corrosion Control of Underground Storage Tank Systems by


Para tubos de acero enterrados, y en general espotencial mínimo de protección de 0,850 V respecto al electrodo estándar de Cu / SO4 Cu. (SCE). El potencial de control entre la estructura y medio electrolítico, quedan fijados en los siguientes valores:

• Potencial mínimo:

• Potencial Máximo:

Considerando que, habitualmente las tuberías de distribución de gas están en zonas rurales, donde el servicio eléctrico no llega, se plantea la necesidad de que la EPC esté alimentada por paneles solares, ydurante todo el día, la energía debe acumularse para poder ser utilizada durante la noche, mediante baterías de acumuladores.

Tanto las placas solares, como el sistema de acumulación de energcarga asociado a las mismas, serán aportados por terceras partes. No obstante se hará una aproximación a la especificación que debe cumplir el mismo.

Se realiza un somero estudio de fuentes de alimentación, la regulación de la que debdisponer para la EPC, y la elección de una determinada topología, que será la recomendada para la aplicación en cuestión.

3. Justificación de la Necesidad de la Protección Catódica

Es un hecho conocido que todos los objetos se corroen, especialmente los metcrear conciencia sobre la necesidad de la protección de estructuras metálicas contra la corrosión, sus causas y sus efectos, se realiza una descripción de este fenómeno, que muestra cómo se produce y cómo se puede proteger.

El conocimiento ayuda a comprender las funcionalidades de las que debe estar dotada una EPC, sienta sus bases y los requisitos que se deben exigir a la EPC.

3.1. Corrosión

NACE (National Association of Corrosion Engineers) define la corrosión como "el deterioro de un material, genemedio".

La corrosión ocurre de forma espontánea al reaccionar los metales y sus aleaciones con el medio en el que se encuentran, produciendo la destrucción de los metales. Por criterios de seguridad, porcorrosión es un problema que se debe controlar y minimizar.



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Para tubos de acero enterrados, y en general estructuras enterradas, se recomienda un potencial mínimo de protección de 0,850 V respecto al electrodo estándar de Cu / SO4 Cu. (SCE). El potencial de control entre la estructura y medio electrolítico, quedan fijados en los siguientes valores:

-850 mV

Potencial Máximo: Entre 1 200 mV a -1 300 mV.

Considerando que, habitualmente las tuberías de distribución de gas están en zonas rurales, donde el servicio eléctrico no llega, se plantea la necesidad de que la EPC esté

neles solares, y, considerando que la protección debe realizarse durante todo el día, la energía debe acumularse para poder ser utilizada durante la noche, mediante baterías de acumuladores.

Tanto las placas solares, como el sistema de acumulación de energía y el regulador de carga asociado a las mismas, serán aportados por terceras partes. No obstante se hará una aproximación a la especificación que debe cumplir el mismo.

Se realiza un somero estudio de fuentes de alimentación, la regulación de la que debdisponer para la EPC, y la elección de una determinada topología, que será la recomendada para la aplicación en cuestión.

Justificación de la Necesidad de la Protección Catódica

Es un hecho conocido que todos los objetos se corroen, especialmente los metcrear conciencia sobre la necesidad de la protección de estructuras metálicas contra la corrosión, sus causas y sus efectos, se realiza una descripción de este fenómeno, que muestra cómo se produce y cómo se puede proteger.

a comprender las funcionalidades de las que debe estar dotada una EPC, sienta sus bases y los requisitos que se deben exigir a la EPC.

NACE (National Association of Corrosion Engineers) define la corrosión como "el deterioro de un material, generalmente un metal, resultante de la reacción con su

La corrosión ocurre de forma espontánea al reaccionar los metales y sus aleaciones con el medio en el que se encuentran, produciendo la destrucción de los metales. Por criterios de seguridad, por coste económico y por sus efectos medioambientales, la corrosión es un problema que se debe controlar y minimizar.



tructuras enterradas, se recomienda un potencial mínimo de protección de 0,850 V respecto al electrodo estándar de Cu / SO4 Cu. (SCE). El potencial de control entre la estructura y medio electrolítico, quedan

Considerando que, habitualmente las tuberías de distribución de gas están en zonas rurales, donde el servicio eléctrico no llega, se plantea la necesidad de que la EPC esté

considerando que la protección debe realizarse durante todo el día, la energía debe acumularse para poder ser utilizada durante la

ía y el regulador de carga asociado a las mismas, serán aportados por terceras partes. No obstante se hará

Se realiza un somero estudio de fuentes de alimentación, la regulación de la que debe disponer para la EPC, y la elección de una determinada topología, que será la

Justificación de la Necesidad de la Protección Catódica

Es un hecho conocido que todos los objetos se corroen, especialmente los metales. Para crear conciencia sobre la necesidad de la protección de estructuras metálicas contra la corrosión, sus causas y sus efectos, se realiza una descripción de este fenómeno, que

a comprender las funcionalidades de las que debe estar dotada

NACE (National Association of Corrosion Engineers) define la corrosión como "el ralmente un metal, resultante de la reacción con su

La corrosión ocurre de forma espontánea al reaccionar los metales y sus aleaciones con el medio en el que se encuentran, produciendo la destrucción de los metales. Por

coste económico y por sus efectos medioambientales, la


La corrosión en los metales puede producirse por varias causas:

• Electroquímica: Es la que tiene lugar en los metales expuestos a la atmósfe(cuanto más húmeda más corrosión), o sumergidos en agua, o enterrados. La corrosión se produce por reacciones electroquímicas de intercambio de cargas eléctricas (aniones y cationes) a través de electrolitos líquidos o suelos, como en el hormigón, que pueden conducir una corriente eléctrica.

• La corrosión galvánica: bien se suele aplicar con más asiduidad cuando dos metales de distinta afinidad electroquímica entran en contacto directo intercambiando s

Tanto la corrosión electroquímica como al galvánica se deben a la búsqueda natural del equilibrio electroquímico de la materia.

• Química: Es la producida por los ácidos y álcalis. Se estudia en procesos productivos para elaborar materiales y equagentes químicos que puedan intervenir en un proceso de fabricación.

• Bioquímica: Se produce por bacterias, generalmente en objetos metálicos enterrados. Es específica de cada metal o aleación. Aunque las bacterias no atacan directamente a los metales sí estimulan reacciones que conducen a la corrosión.

• Por alta temperaturaaltas temperatura, pueden reaccionar con ellos sin la presencia de un electrolito.

El metal expuesto al gas oxidante forma una pequeña capa de sustancia producto de la combinación entre el metal y el gas, que se deposita sobre el metal. Esta capa o “empañamiento” actúa como un electrolito “sólido”, permitiendo la corrosión del metal mediante el movimiento iónico en su superficie.

Todos los sistemas de protección contra la corrosión se basan en la inhibición del proceso que la produce.

En este proyecto, cualquier referencia a la corrosión se considerará de tipo electroquímica, puesto que el agente en coterreno que la cubre, y que sirve de conductor entre otras estructuras metálicas y corrientes polarizantes existentes en el terreno.

3.2. Electroquímica Básica

Toda reacción electroquímica se produce por el intercambiodos sustancias. El intercambio de iones fluye de una sustancia a otra, lo que produce una corriente eléctrica.

Se denomina electrodo al material ionizado que forma parte, como donador o receptor, de un proceso electroquímico.



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La corrosión en los metales puede producirse por varias causas:

Es la que tiene lugar en los metales expuestos a la atmósfe(cuanto más húmeda más corrosión), o sumergidos en agua, o enterrados. La corrosión se produce por reacciones electroquímicas de intercambio de cargas eléctricas (aniones y cationes) a través de electrolitos líquidos o suelos, como en

ueden conducir una corriente eléctrica. La corrosión galvánica: Es otro nombre dado a una corrosión electroquímica si bien se suele aplicar con más asiduidad cuando dos metales de distinta afinidad electroquímica entran en contacto directo intercambiando sus cargas.

Tanto la corrosión electroquímica como al galvánica se deben a la búsqueda natural del equilibrio electroquímico de la materia.

Es la producida por los ácidos y álcalis. Se estudia en procesos productivos para elaborar materiales y equipos resistentes a la acción de los agentes químicos que puedan intervenir en un proceso de fabricación.

Se produce por bacterias, generalmente en objetos metálicos enterrados. Es específica de cada metal o aleación. Aunque las bacterias no

acan directamente a los metales sí estimulan reacciones que conducen a la

Por alta temperatura: Algunos metales expuestos a gases oxidantes a muy altas temperatura, pueden reaccionar con ellos sin la presencia de un electrolito.

sto al gas oxidante forma una pequeña capa de sustancia producto de la combinación entre el metal y el gas, que se deposita sobre el metal. Esta capa o “empañamiento” actúa como un electrolito “sólido”, permitiendo la corrosión del metal

ento iónico en su superficie.

Todos los sistemas de protección contra la corrosión se basan en la inhibición del

En este proyecto, cualquier referencia a la corrosión se considerará de tipo electroquímica, puesto que el agente en contacto con las estructuras metálicas es el terreno que la cubre, y que sirve de conductor entre otras estructuras metálicas y corrientes polarizantes existentes en el terreno.

Electroquímica Básica

Toda reacción electroquímica se produce por el intercambio de electrones e iones entre dos sustancias. El intercambio de iones fluye de una sustancia a otra, lo que produce una

al material ionizado que forma parte, como donador o receptor, de un proceso electroquímico.



Es la que tiene lugar en los metales expuestos a la atmósfera (cuanto más húmeda más corrosión), o sumergidos en agua, o enterrados. La corrosión se produce por reacciones electroquímicas de intercambio de cargas eléctricas (aniones y cationes) a través de electrolitos líquidos o suelos, como en

Es otro nombre dado a una corrosión electroquímica si bien se suele aplicar con más asiduidad cuando dos metales de distinta afinidad

us cargas.

Tanto la corrosión electroquímica como al galvánica se deben a la búsqueda

Es la producida por los ácidos y álcalis. Se estudia en procesos ipos resistentes a la acción de los

agentes químicos que puedan intervenir en un proceso de fabricación.

Se produce por bacterias, generalmente en objetos metálicos enterrados. Es específica de cada metal o aleación. Aunque las bacterias no

acan directamente a los metales sí estimulan reacciones que conducen a la

Algunos metales expuestos a gases oxidantes a muy altas temperatura, pueden reaccionar con ellos sin la presencia de un electrolito.

sto al gas oxidante forma una pequeña capa de sustancia producto de la combinación entre el metal y el gas, que se deposita sobre el metal. Esta capa o “empañamiento” actúa como un electrolito “sólido”, permitiendo la corrosión del metal

Todos los sistemas de protección contra la corrosión se basan en la inhibición del

En este proyecto, cualquier referencia a la corrosión se considerará de tipo ntacto con las estructuras metálicas es el

terreno que la cubre, y que sirve de conductor entre otras estructuras metálicas y

de electrones e iones entre dos sustancias. El intercambio de iones fluye de una sustancia a otra, lo que produce una

al material ionizado que forma parte, como donador o receptor,


El electrodo que pierde electrones es conocido comoes el que experimenta la reacción de oxidación.

El electrodo que acepta los electrones, adquiere carga negativa, y experimenta la reducción, y se le conoce como

El medio en el que se encuentran el ánodo y cátodo y que permite el flujo de iones, recibe el nombre de electrolito

La corrosión electroquímica involucra dos reacciones, una reacción de oxidación en el ánodo y una reacción de reducción en el cátodo. Por ejen el agua, con un pH próximo al neutro, las reacciones pueden representarse como

Reacción anódica:

Reacción catódica:

Es importante resaltar que la oxidación, a pesar de la etimolinvolucra necesariamente al oxígeno. Químicamente, la "oxidación" es la pérdida de electrones, mientras que la "reducción" es la ganancia de los mismos.

El conjunto formado por el ánodo, el cátodo y el electrolito, se conoce como celelectroquímica o celda de corrosión.

3.3. Celda de Corrosión

La reacción expuesta en el apartado anterior indica la manera en que se forma una celda electroquímica, también llamada "celda de corrosión" o "pila". Para su formación se requiere la presencia de una sustancia que ceda electrones, un medio conductor que permita el desplazamiento de los iones (bien sean aniones o cationes), y otro material que los acepte.



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l electrodo que pierde electrones es conocido como ánodo, adquiere carga positiva, y es el que experimenta la reacción de oxidación.

El electrodo que acepta los electrones, adquiere carga negativa, y experimenta la reducción, y se le conoce como cátodo.

medio en el que se encuentran el ánodo y cátodo y que permite el flujo de iones, electrolito.

La corrosión electroquímica involucra dos reacciones, una reacción de oxidación en el ánodo y una reacción de reducción en el cátodo. Por ejemplo en la corrosión del hierro en el agua, con un pH próximo al neutro, las reacciones pueden representarse como

Reacción anódica: 2Fe 2Fe 2+ + 4e-

Reacción catódica: O2 + 2H2O + 4e- 4OH-

Es importante resaltar que la oxidación, a pesar de la etimología de la palabra, no involucra necesariamente al oxígeno. Químicamente, la "oxidación" es la pérdida de electrones, mientras que la "reducción" es la ganancia de los mismos.

El conjunto formado por el ánodo, el cátodo y el electrolito, se conoce como celelectroquímica o celda de corrosión.

La reacción expuesta en el apartado anterior indica la manera en que se forma una celda electroquímica, también llamada "celda de corrosión" o "pila". Para su formación se

una sustancia que ceda electrones, un medio conductor que permita el desplazamiento de los iones (bien sean aniones o cationes), y otro material



adquiere carga positiva, y

El electrodo que acepta los electrones, adquiere carga negativa, y experimenta la

medio en el que se encuentran el ánodo y cátodo y que permite el flujo de iones,

La corrosión electroquímica involucra dos reacciones, una reacción de oxidación en el emplo en la corrosión del hierro

en el agua, con un pH próximo al neutro, las reacciones pueden representarse como:

ogía de la palabra, no involucra necesariamente al oxígeno. Químicamente, la "oxidación" es la pérdida de

El conjunto formado por el ánodo, el cátodo y el electrolito, se conoce como celda

La reacción expuesta en el apartado anterior indica la manera en que se forma una celda electroquímica, también llamada "celda de corrosión" o "pila". Para su formación se

una sustancia que ceda electrones, un medio conductor que permita el desplazamiento de los iones (bien sean aniones o cationes), y otro material


La corrosión es un proceso de oxidación/reducción. Las reacciones de oxidación se producen en los ánodos y las de reducción en los cátodos. Los electrones suministrados por los cátodos viajan a través del electrolito hacia el ánodo, donde se consumen en una reacción de oxidación.

En el cátodo (material que recoge electrones, de una celda de corrocorrosión.

Al cerrar el circuito eléctrico de la pila con un conductor exterior a la celda de corrosión, los electrones producidos en la reacción de oxidación del ánodo, viajan desde el ánodo hasta el cátodo a través de este circuito externeléctrica, alimentando la reacción de reducción en el cátodo.

Una reacción de corrosión completa requiere pueda producir y desarrollar:

Ánodo: El lugar donde se produce pérdida de metal y se Cátodo: El lugar donde se consumen los electrones producidos por el ánodo. Camino o ruta metálicaanódicos a los catódicos. Electrolito: Aquello que proporcionan los reactantes pcatódicas y permite el flujo de iones.

Si alguno de estos elementos que intervienen en la corrosión puede ser eliminado, ralentizado o detenido, la corrosión también puede ser disminuida o eliminada.

3.4. Convención de Potencial. Corriente El

Un punto de confusión habitual es la diferencia entre el flujo de corriente y el flujo de electrones. Al estudiar la electricidad por primera vez a principios del siglo XVIII, el mecanismo del flujo eléctrico era desconocido. Se sabíaen circuitos eléctricos como electrolíticos. Benjamín Franklin estableció una convención para denominar los potenciales eléctricos y el flujo eléctrico.

Asignó arbitrariamente una carga positiva al transportador de la carga metal, y consecuentemente el flujo de esta carga era de áreas más positivas a áreas más negativas en el circuito. Posteriormente se demostró que los portadores de carga que se mueven son los electrones, con carga negativa, siendo esta corridenominada corriente electrónica, que si bien coincide con el criterio de transporte de carga, no coincide con el signo del vector de desplazamiento.



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es un proceso de oxidación/reducción. Las reacciones de oxidación se n los ánodos y las de reducción en los cátodos. Los electrones suministrados

por los cátodos viajan a través del electrolito hacia el ánodo, donde se consumen en una

material que recoge electrones, de una celda de corrosión

Al cerrar el circuito eléctrico de la pila con un conductor exterior a la celda de corrosión, los electrones producidos en la reacción de oxidación del ánodo, viajan desde el ánodo hasta el cátodo a través de este circuito externo, produciendo una corriente eléctrica, alimentando la reacción de reducción en el cátodo.

Una reacción de corrosión completa requiere TODOS estos componentes para que se pueda producir y desarrollar:

El lugar donde se produce pérdida de metal y se generan electrones.

: El lugar donde se consumen los electrones producidos por el ánodo.

Camino o ruta metálica: Aquello que conduce los electrones desde los lugares anódicos a los catódicos.

: Aquello que proporcionan los reactantes para las reacciones catódicas y permite el flujo de iones.


Convención de Potencial. Corriente Eléctrica y Electrónica

Un punto de confusión habitual es la diferencia entre el flujo de corriente y el flujo de electrones. Al estudiar la electricidad por primera vez a principios del siglo XVIII, el mecanismo del flujo eléctrico era desconocido. Se sabía que algo estaba fluyendo tanto en circuitos eléctricos como electrolíticos. Benjamín Franklin estableció una convención para denominar los potenciales eléctricos y el flujo eléctrico.

Asignó arbitrariamente una carga positiva al transportador de la carga metal, y consecuentemente el flujo de esta carga era de áreas más positivas a áreas más negativas en el circuito. Posteriormente se demostró que los portadores de carga que se mueven son los electrones, con carga negativa, siendo esta corriente de electrones, denominada corriente electrónica, que si bien coincide con el criterio de transporte de carga, no coincide con el signo del vector de desplazamiento.



es un proceso de oxidación/reducción. Las reacciones de oxidación se n los ánodos y las de reducción en los cátodos. Los electrones suministrados

por los cátodos viajan a través del electrolito hacia el ánodo, donde se consumen en una

sión, nunca hay

Al cerrar el circuito eléctrico de la pila con un conductor exterior a la celda de corrosión, los electrones producidos en la reacción de oxidación del ánodo, viajan desde

o, produciendo una corriente

estos componentes para que se

generan electrones.

: El lugar donde se consumen los electrones producidos por el ánodo.

: Aquello que conduce los electrones desde los lugares

ara las reacciones


Un punto de confusión habitual es la diferencia entre el flujo de corriente y el flujo de electrones. Al estudiar la electricidad por primera vez a principios del siglo XVIII, el

que algo estaba fluyendo tanto en circuitos eléctricos como electrolíticos. Benjamín Franklin estableció una convención

Asignó arbitrariamente una carga positiva al transportador de la carga eléctrica en el metal, y consecuentemente el flujo de esta carga era de áreas más positivas a áreas más negativas en el circuito. Posteriormente se demostró que los portadores de carga que se

ente de electrones, denominada corriente electrónica, que si bien coincide con el criterio de transporte de


Para simplificar la comprensión de los circuitos de protección catódica, se opta por uel criterio de corriente eléctrica convencional, es decir, que las cargas eléctricas se desplazan de punto más positivo al negativo. Por tanto, se toma como sentido positivo de la corriente el sentido en el que se mueven los aniones (iones negativos), contraria a la corriente electrónica.

3.5. Series de Potencial REDOX y Series Galvánicas

Resumiendo, la corrosión galvánica se presenta cuando dos metales diferentes, en contacto directo, o conectados por un medio conductor eléctrico, intercambian cargastravés de una solución conductora. La diferencia en potencial eléctrica creada entre los metales propicia la fuerza electromotriz (f.em.) que permite el paso de la corriente eléctrica entre el ánodo y el cátodo.

A mayor diferencia de potencial entre lospresente la corrosión. Así se verifica que, electrolito, tienen potenciales diferentessumergida en un electrolito, tiene un único potenc

Al poner los dos metales en contacto, el que tiene un potencial más negativo tiene un exceso de actividad electrónica, que cede al metal o aleación con carga más positiva. El metal que se corroe recibe el nombre de sufre daño se le denomina metales (el ánodo), mientras que el otro metal del par (el cátodo) casi no sufre daño.

Dado que metales diferentes en el mismo electrolito tienen potecada par de electrodos genera diferente f.e.m., es esencial el estudio de los potenciales de cada metal. Para ello se mide la diferencia de potencial entre un metal determinando, sumergido en un medio corrosivo existente y un elecapropiado.

El valor de referencia debe ser obtenido y reproducido fácilmente. El patrón elegido para ello es, internacionalmente el convención y a cualquier temperatura, se le asignó

La siguiente figura ilustra el electrodo de hidrógeno, constituido por una lámina de platino-platinado, también llamado negro platino, que no es más que Pt recubierto de un galvanizado de Pt.



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Para simplificar la comprensión de los circuitos de protección catódica, se opta por uel criterio de corriente eléctrica convencional, es decir, que las cargas eléctricas se desplazan de punto más positivo al negativo. Por tanto, se toma como sentido positivo de la corriente el sentido en el que se mueven los aniones (iones negativos), contraria a la corriente electrónica.

REDOX y Series Galvánicas

Resumiendo, la corrosión galvánica se presenta cuando dos metales diferentes, en contacto directo, o conectados por un medio conductor eléctrico, intercambian cargastravés de una solución conductora. La diferencia en potencial eléctrica creada entre los metales propicia la fuerza electromotriz (f.em.) que permite el paso de la corriente eléctrica entre el ánodo y el cátodo.

A mayor diferencia de potencial entre los metales, mayor es probabilidad de que se presente la corrosión. Así se verifica que, distintos metales, dentro del mismo electrolito, tienen potenciales diferentes, y por tanto cualquier metal o aleación, sumergida en un electrolito, tiene un único potencial de corrosión.

Al poner los dos metales en contacto, el que tiene un potencial más negativo tiene un exceso de actividad electrónica, que cede al metal o aleación con carga más positiva. El metal que se corroe recibe el nombre de metal activo, mientras que al metal que no sufre daño se le denomina metal más noble. El daño tan sólo se produce en uno de los metales (el ánodo), mientras que el otro metal del par (el cátodo) casi no sufre daño.

Dado que metales diferentes en el mismo electrolito tienen potenciales diferentes y que cada par de electrodos genera diferente f.e.m., es esencial el estudio de los potenciales de cada metal. Para ello se mide la diferencia de potencial entre un metal determinando, sumergido en un medio corrosivo existente y un electrodo de referencia o patrón

El valor de referencia debe ser obtenido y reproducido fácilmente. El patrón elegido para ello es, internacionalmente el electrodo normal de hidrógeno,convención y a cualquier temperatura, se le asignó el valor cero.

La siguiente figura ilustra el electrodo de hidrógeno, constituido por una lámina de platinado, también llamado negro platino, que no es más que Pt recubierto de un



Para simplificar la comprensión de los circuitos de protección catódica, se opta por usar el criterio de corriente eléctrica convencional, es decir, que las cargas eléctricas se desplazan de punto más positivo al negativo. Por tanto, se toma como sentido positivo de la corriente el sentido en el que se mueven los aniones (iones negativos), que es

Resumiendo, la corrosión galvánica se presenta cuando dos metales diferentes, en contacto directo, o conectados por un medio conductor eléctrico, intercambian cargas a través de una solución conductora. La diferencia en potencial eléctrica creada entre los metales propicia la fuerza electromotriz (f.em.) que permite el paso de la corriente

metales, mayor es probabilidad de que se distintos metales, dentro del mismo

, y por tanto cualquier metal o aleación,

Al poner los dos metales en contacto, el que tiene un potencial más negativo tiene un exceso de actividad electrónica, que cede al metal o aleación con carga más positiva. El

que al metal que no . El daño tan sólo se produce en uno de los

metales (el ánodo), mientras que el otro metal del par (el cátodo) casi no sufre daño.

nciales diferentes y que cada par de electrodos genera diferente f.e.m., es esencial el estudio de los potenciales de cada metal. Para ello se mide la diferencia de potencial entre un metal determinando,

trodo de referencia o patrón

El valor de referencia debe ser obtenido y reproducido fácilmente. El patrón elegido electrodo normal de hidrógeno, al cual, por

La siguiente figura ilustra el electrodo de hidrógeno, constituido por una lámina de platinado, también llamado negro platino, que no es más que Pt recubierto de un


La lámina se sumerge en ácido clorhídrico (de hidrogeno (el hidrógeno se burbujea en el electrolito) a la presión de 100 KPa. La actividad de iones hidrógeno a 25°C se toma como unidad, de acuerdo con la reacción de equilibrio:

Así, el montaje para la medida del potencial de un electrodo de zinc sería

3.5.1. Potencial REDOX

Una vez establecido un patrón de medida, se puede ver como interaccionan electroquímicamente los distintos elementos químicos y aleaciones con él. A partir del potencial de reacción con el electrodo de referencia se establece la tabla de potenciales REDOX que se indica a continuación.



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La lámina se sumerge en ácido clorhídrico (HCl) diluido 1 molar, en atmósfera saturada de hidrogeno (el hidrógeno se burbujea en el electrolito) a la presión de 100 KPa. La actividad de iones hidrógeno a 25°C se toma como unidad, de acuerdo con la reacción

2H++2e H2

para la medida del potencial de un electrodo de zinc sería

Una vez establecido un patrón de medida, se puede ver como interaccionan electroquímicamente los distintos elementos químicos y aleaciones con él. A partir del

cción con el electrodo de referencia se establece la tabla de potenciales REDOX que se indica a continuación.



HCl) diluido 1 molar, en atmósfera saturada de hidrogeno (el hidrógeno se burbujea en el electrolito) a la presión de 100 KPa. La actividad de iones hidrógeno a 25°C se toma como unidad, de acuerdo con la reacción

para la medida del potencial de un electrodo de zinc sería

Una vez establecido un patrón de medida, se puede ver como interaccionan electroquímicamente los distintos elementos químicos y aleaciones con él. A partir del

cción con el electrodo de referencia se establece la tabla de potenciales


Elemento

Li + / Li

K +/ K

Cs +/Cs

Ba2+

/ Ba

Sr2 + Sr

Ca2 + /Ca

Na + / Na

Mg 2+

/ Mg

Al 3+

/ Al

Mn2+

/ Mn

Cr 2+

/ Cr

V 3+

/ V

Zn 2+

/ Zn

Cr 3+

/ Cr

Fe 2+

/ Fe

Cd 2+

/ Cd

In 3+

/ In

Co 2+

/ Co

Ni 2+

/ Ni

Sn 2+

/ Sn

Pb 2+

/ Pb

Fe 3+

/ Fe

H +

/ H 2

Cu 2+

/ Cu

Hg 2+

/ Hg

Ag 2+

/ Ag

Hg 2+

/ Hg

Pd 2+

Pd

Pt 2+

/ Pt

Au 3+

/ Au

3.5.2. Serie Galvánica

A pesar de la estabilidad y precisión de la medida que se obtiene con el electrde Hidrógeno, el método no es fácilmente reproducible fuera del laboratorio.

Una información más práctica a la hora de ordenar los metales según su actividad frente a la corrosión viene dada por la ordenan por potenciales, siempre medidos respecto a un electrodo patrón de referencia, y en un ambiente electrolítico determinado.



Página 11

Semirreacción

Li + 1e- Li

K ++ 1e K

Cs ++ 1e

- Cs

Ba2+

+ 2e- Ba

Sr 2+

+ 2e- Sr

Ca 2+

+ 2e Ca

Na ++ 1e

- Na

Mg 2+

+ 2e- Mg

Al 3+

+ 3e- Al

Mn 2+

+ 2e- Mn

Cr 2+

+ 2e- Cr

V3+

+ 3e- V

Zn 2+

+ 2e- Zn

Cr 3+

+ 3e- Cr

Fe 2+

2e- Fe

Cd 2+

2e- Cd

In 3+

+ 3e- In

Co 2+

2e- Co

Ni 2+

+ 2e- Ni

Sn 2+

+ 2e- Sn

Pb 2+

+ 2e- Pb

Fe 3+

+ 3e- Fe

2H + + 2e

- H2

Cu 2+

+ 2e- Cu

Hg 2+

+ 2e- 2 Hg

Ag 2+

+ 1e- Ag

Hg 2+

+ 2e- Hg

Pd 2+

+ 2e- Pd

Pt 2+

+ 2e- Pt

Au 2+

+ 3e- Au

A pesar de la estabilidad y precisión de la medida que se obtiene con el electrde Hidrógeno, el método no es fácilmente reproducible fuera del laboratorio.

Una información más práctica a la hora de ordenar los metales según su actividad frente a la corrosión viene dada por la serie galvánica, en donde los metales y aleaciordenan por potenciales, siempre medidos respecto a un electrodo patrón de referencia, y en un ambiente electrolítico determinado.



Potencial E°

(V a 25°C)

-3.045

-2.925

-2.923

-2.900

-2.890

-2.866

-2.714

-2.363

-1.662

-1.180

-0.913

-0.876

-0.763

-0.744

-0.99

-0.403

-0.342

-0.277

-0.250

-0.136

-0.126

-0.036

0.000

0.337

0.789

0.799

0.857

0.987

1.199

1.498

A pesar de la estabilidad y precisión de la medida que se obtiene con el electrodo patrón de Hidrógeno, el método no es fácilmente reproducible fuera del laboratorio.

Una información más práctica a la hora de ordenar los metales según su actividad frente , en donde los metales y aleaciones se

ordenan por potenciales, siempre medidos respecto a un electrodo patrón de referencia,


Una serie galvánica no es demasiado diferente a la tabla de potenciales REDOX. Es bastante similar a esta, siendo la arrojar resultados diferentes para ambientes diferentes. Midiendo los diferentes potenciales y ordenándolos se pueden desarrollar series galvánicas para ambientes específicos, teniendo en cuenta sólo el

Por ser objeto de estudio la corrosión que el mar produce en los metales, la serie galvánica a la que mayormente se hace referencia y que mayormente se ha publicado, es la de los metales en disolución salina, a modo de agua de mar.

Como electrodos de referencia en series galvánicas, se suele usar el electrodo de Ag / AgCl para potenciales en agua marina (disolución de ClNa al 3 %), y el electrodo de Cu / Cu2SO4 cuando se trata de agua dulce y estructuras enterradas.

Los valores tabulados en series REDOX y galvánicas son muy similares. Para evitconfusión que puede darse, es conveniente aclarar que el potencial REDOX se usa para decidir si un metal solo se corroe o no, mientras que la serie galvánica se aplica para predecir cuándo se presentará la corrosión galvánica y también cuál de los dos metales presenta la mayor velocidad de corrosión.

Aceptado el hecho de que la corrosión se produce y que lo que se intenta es detenerla, la velocidad con que se produce esta corrosión determidaño puede ser irreparablefactores, entre los cuales se encuentran los siguientes:

• Temperatura: Como regla general las reacciones químicas aumentan su velocidad al aumentar la temperatura. Dado que la corrosión es una reacción química. Una regla práctica que se puede aplicar en sistemas cerrados es que por cada incremento de 10 °C de en la temperatura, la velocidad de corrosión aumenta el doble. En sistemas abiertos, tales como depósitos, la corrosión tiende a aumentar hasta una temperatura, a partir de la cual disminuye. Esto se explica porque los gases disueltos causantes de la corrosión, empiezan a ser expulsados de la fase agua.

• Presión: A mayor presión, mayorH2S, O2) y por lo tanto mayor velocidad de corrosión.

• Velocidad respecto al fluidoestructura, mayor velocidad de corrosión. Se justifica porque una mayor velocidad del fluido, este puede arrastrar y hacer que se pierda la película de inhibición formada en la superficie metálica (Corrosión por erosión y corrosión por cavitación cuando las burbujas de gas acumuladas en la superficie estallan).En velocidades bajas de fforman películas de materia orgánica que permiten que debajo de ellas se formen colonias bacterianas que generan ácidos produciendo una corrosión localizada.



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Una serie galvánica no es demasiado diferente a la tabla de potenciales REDOX. Es bastante similar a esta, siendo la diferencia fundamental que la serie galvánica puede arrojar resultados diferentes para ambientes diferentes. Midiendo los diferentes potenciales y ordenándolos se pueden desarrollar series galvánicas para ambientes específicos, teniendo en cuenta sólo el potencial de corrosión.

Por ser objeto de estudio la corrosión que el mar produce en los metales, la serie galvánica a la que mayormente se hace referencia y que mayormente se ha publicado, es la de los metales en disolución salina, a modo de agua de mar.

Como electrodos de referencia en series galvánicas, se suele usar el electrodo de Ag / AgCl para potenciales en agua marina (disolución de ClNa al 3 %), y el electrodo de Cu

cuando se trata de agua dulce y estructuras enterradas.

ados en series REDOX y galvánicas son muy similares. Para evit, es conveniente aclarar que el potencial REDOX se usa para

decidir si un metal solo se corroe o no, mientras que la serie galvánica se aplica para se presentará la corrosión galvánica y también cuál de los dos metales

presenta la mayor velocidad de corrosión.

Aceptado el hecho de que la corrosión se produce y que lo que se intenta es detenerla, la velocidad con que se produce esta corrosión determina periodo de tiempo en el cual el daño puede ser irreparable. La velocidad de corrosión se ve afectada por numerosos factores, entre los cuales se encuentran los siguientes:

Como regla general las reacciones químicas aumentan su aumentar la temperatura. Dado que la corrosión es una reacción

química. Una regla práctica que se puede aplicar en sistemas cerrados es que por cada incremento de 10 °C de en la temperatura, la velocidad de corrosión

os, tales como depósitos, la corrosión tiende a aumentar hasta una temperatura, a partir de la cual disminuye. Esto se explica porque los gases disueltos causantes de la corrosión, empiezan a ser expulsados de la fase agua.

: A mayor presión, mayor cantidad de disueltos presentes gases (CO2, H2S, O2) y por lo tanto mayor velocidad de corrosión.

Velocidad respecto al fluido: A mayor velocidad del fluido respecto a la estructura, mayor velocidad de corrosión. Se justifica porque una mayor

del fluido, este puede arrastrar y hacer que se pierda la película de inhibición formada en la superficie metálica (Corrosión por erosión y corrosión por cavitación cuando las burbujas de gas acumuladas en la superficie estallan).En velocidades bajas de flujo y en sistemas con alta concentración biológica, se forman películas de materia orgánica que permiten que debajo de ellas se formen colonias bacterianas que generan ácidos produciendo una corrosión localizada.



Una serie galvánica no es demasiado diferente a la tabla de potenciales REDOX. Es diferencia fundamental que la serie galvánica puede

arrojar resultados diferentes para ambientes diferentes. Midiendo los diferentes potenciales y ordenándolos se pueden desarrollar series galvánicas para ambientes

Por ser objeto de estudio la corrosión que el mar produce en los metales, la serie galvánica a la que mayormente se hace referencia y que mayormente se ha publicado, es

Como electrodos de referencia en series galvánicas, se suele usar el electrodo de Ag / AgCl para potenciales en agua marina (disolución de ClNa al 3 %), y el electrodo de Cu

ados en series REDOX y galvánicas son muy similares. Para evitar la , es conveniente aclarar que el potencial REDOX se usa para

decidir si un metal solo se corroe o no, mientras que la serie galvánica se aplica para se presentará la corrosión galvánica y también cuál de los dos metales

Aceptado el hecho de que la corrosión se produce y que lo que se intenta es detenerla, la na periodo de tiempo en el cual el

se ve afectada por numerosos

Como regla general las reacciones químicas aumentan su aumentar la temperatura. Dado que la corrosión es una reacción

química. Una regla práctica que se puede aplicar en sistemas cerrados es que por cada incremento de 10 °C de en la temperatura, la velocidad de corrosión

os, tales como depósitos, la corrosión tiende a aumentar hasta una temperatura, a partir de la cual disminuye. Esto se explica porque los gases disueltos causantes de la corrosión, empiezan a ser expulsados de la fase agua.

cantidad de disueltos presentes gases (CO2,

: A mayor velocidad del fluido respecto a la estructura, mayor velocidad de corrosión. Se justifica porque una mayor

del fluido, este puede arrastrar y hacer que se pierda la película de inhibición formada en la superficie metálica (Corrosión por erosión y corrosión por cavitación cuando las burbujas de gas acumuladas en la superficie estallan).

lujo y en sistemas con alta concentración biológica, se forman películas de materia orgánica que permiten que debajo de ellas se formen colonias bacterianas que generan ácidos produciendo una corrosión localizada.


• Tensiones en las estructuras:corrosivo produce, en algunos casos, rupturas (fracturas) de la aleación metálica. Estas fracturas pueden seguir caminos interforman celdas microscópicas de corrosión, con tendencia a Una de las causas que producen el tensionado son la realización de trabajos en frío (golpes, soldadura, mecanizado de piezas, tratamientos térmicos bruscos localizados….). El efecto se puede disminuir si la zona se calienta homogéneamente, evipuntos de la estructura. Este proceso mecánico es conocido como "distensionado".

La siguiente tabla muestra una corta lista de la potenciales que indica son aproximadoque se encuentren el electrodo de referencia y el cátodo

METAL

Magnesio

Zinc

Aluminio

Acero al Carbono (No Oxidado)

Acero al Carbono (Oxidado)

Hierro dúctil

Plomo

Acero en hormigón

Cobre

Hierro – Silic

Carbón - Grafito

(Fuente NACE, Protección catódica, nivel 1)



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estructuras: Tensionar los materiales en un corrosivo produce, en algunos casos, rupturas (fracturas) de la aleación metálica. Estas fracturas pueden seguir caminos inter-cristalinos o transcristalinos que forman celdas microscópicas de corrosión, con tendencia a ramificarse.Una de las causas que producen el tensionado son la realización de trabajos en frío (golpes, soldadura, mecanizado de piezas, tratamientos térmicos bruscos localizados….). El efecto se puede disminuir si la zona se calienta homogéneamente, evitando gradientes altos de temperatura entre los distintos puntos de la estructura. Este proceso mecánico es conocido como

La siguiente tabla muestra una corta lista de la serie galvánica prácticapotenciales que indica son aproximados puesto que pueden variar según el medio en el que se encuentren el electrodo de referencia y el cátodo.

METAL Voltios

(vs. Cu/CuSO4)

Voltios

(vs. Ag/AgCl)

Extremo ACTIVO o Anódico

Magnesio - 1,60 ÷ -1,75 - 1,59 ÷ -

Zinc - 1,10 - 1,09

Aluminio - 1,05 - 1,04

Acero al Carbono (No Oxidado)

- 0,50 ÷ - 0,80 - 0,49 ÷ -

Acero al Carbono (Oxidado) - 0,20 ÷ - 0,50 - 0,10 ÷ -

Hierro dúctil - 0,50 - 0,49

Plomo - 0,50 - 0,49

Acero en hormigón - 0,20 - 0,19

Cobre - 0,20 - 0,19

Silicio - 0,20 - 0,19

Grafito + 0,30 + 0,31

Extremo NOBLE o Catódico

(Fuente NACE, Protección catódica, nivel 1)



os materiales en un medio ambiente corrosivo produce, en algunos casos, rupturas (fracturas) de la aleación metálica.

cristalinos o transcristalinos que ramificarse.

Una de las causas que producen el tensionado son la realización de trabajos en frío (golpes, soldadura, mecanizado de piezas, tratamientos térmicos bruscos localizados….). El efecto se puede disminuir si la zona se calienta

tando gradientes altos de temperatura entre los distintos puntos de la estructura. Este proceso mecánico es conocido como

serie galvánica práctica. Los s puesto que pueden variar según el medio en el

Voltios

(vs. Ag/AgCl)

-1,74

1,09

1,04

- 0,79

0,49

0,49

0,49

0,19

0,19

0,19

+ 0,31


Los metales o aleaciones que figuran con potencial negativo indican su tendencia a emitir iones positivos y por ello se denominan como positivo son catódicos ya que atraen a los iones positivos. A este último grupo pertenecen los metales nobles y otros resistentes a la corrosión.

Cuando al juntar metales diferentes o unirlos a través de un conductor elécformamos un par galvánico, el metal de mayor potencial negativo es anódico con respecto al de menor potencial, que actúa de cátodo, y sanódico el que se corroe.

3.6. Protección contra la Corrosión

A efectos prácticos, es casi imposible eliminar la corrosión. En la lucha contra ella, se trata de controlarla y detenerla más que de eliminarla. De aquí que el concepto sea el de PROTECCIÓN contra la corrosión, lejos del concepto de eliminación de la misma.

La corrosión se da por una diferencia de potencial entre dos componentes de distinto potencial REDOX de un sistema, que están en contacto físico o cierran un circuito eléctrico a través de un electrolito.

Como siempre que hay corrosión hay un ánodo y un cátodo, rompiendo el circgalvánico la corrosión puede ser reducida, según alguno de los

3.6.1. Protección por elección de materiales

Las estructuras complejas están formadas por distintos materiales, y presentarán menos tendencia a corroerse si los materialesla serie galvánica, reduciéndose la posibilidad de que existan diferencias de potencial. Los materiales que están muy separados en la serie galvánica, como por ejemplo el acero y el cobre, pueden crear celda

La conclusión es, que siempre que sea mecánicamente posible, los materiales deben presentar la mínima diferencia de potencial frente a un electrolito común.

3.6.2. Protección por revestimientos protectores

Aislando eléctricamente los participantes en el proceso de corrosión, esta no se producirá o incluso puede llegar a detenerse.

En la mayoría de las estructuras, el revestimiento es la estrategia principal. Por desgracia no son perfectos, e incluso, en caso de falla ddonde se produce la falla, la corrosión se acelera.

Esta protección exige una inspección constante para asegurarse de que cubre completamente la estructura a proteger, y que no tiene fisuras o fallas que puedan producir una celda de corrosión.



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Los metales o aleaciones que figuran con potencial negativo indican su tendencia a emitir iones positivos y por ello se denominan como anódicos; los que tienen potencial positivo son catódicos ya que atraen a los iones positivos. A este último grupo pertenecen los metales nobles y otros resistentes a la corrosión.

Cuando al juntar metales diferentes o unirlos a través de un conductor elécformamos un par galvánico, el metal de mayor potencial negativo es anódico con respecto al de menor potencial, que actúa de cátodo, y siempre es el metal más

Protección contra la Corrosión

si imposible eliminar la corrosión. En la lucha contra ella, se trata de controlarla y detenerla más que de eliminarla. De aquí que el concepto sea el de PROTECCIÓN contra la corrosión, lejos del concepto de eliminación de la misma.

una diferencia de potencial entre dos componentes de distinto potencial REDOX de un sistema, que están en contacto físico o cierran un circuito eléctrico a través de un electrolito.

Como siempre que hay corrosión hay un ánodo y un cátodo, rompiendo el circgalvánico la corrosión puede ser reducida, según alguno de los métodos que se exponen.

Protección por elección de materiales

Las estructuras complejas están formadas por distintos materiales, y presentarán menos tendencia a corroerse si los materiales empleados están más próximos entre sí dentro de la serie galvánica, reduciéndose la posibilidad de que existan diferencias de potencial. Los materiales que están muy separados en la serie galvánica, como por ejemplo el acero y el cobre, pueden crear celdas de corrosión que atacarían a la estructura.


Protección por revestimientos protectores

éctricamente los participantes en el proceso de corrosión, esta no se producirá o incluso puede llegar a detenerse.

En la mayoría de las estructuras, el revestimiento es la estrategia principal. Por desgracia no son perfectos, e incluso, en caso de falla del revestimiento, en el lugar donde se produce la falla, la corrosión se acelera.

Esta protección exige una inspección constante para asegurarse de que cubre completamente la estructura a proteger, y que no tiene fisuras o fallas que puedan

lda de corrosión.



Los metales o aleaciones que figuran con potencial negativo indican su tendencia a anódicos; los que tienen potencial

positivo son catódicos ya que atraen a los iones positivos. A este último grupo

Cuando al juntar metales diferentes o unirlos a través de un conductor eléctrico externo, formamos un par galvánico, el metal de mayor potencial negativo es anódico con

iempre es el metal más

si imposible eliminar la corrosión. En la lucha contra ella, se trata de controlarla y detenerla más que de eliminarla. De aquí que el concepto sea el de PROTECCIÓN contra la corrosión, lejos del concepto de eliminación de la misma.

una diferencia de potencial entre dos componentes de distinto potencial REDOX de un sistema, que están en contacto físico o cierran un circuito

Como siempre que hay corrosión hay un ánodo y un cátodo, rompiendo el circuito métodos que se exponen.

Las estructuras complejas están formadas por distintos materiales, y presentarán menos empleados están más próximos entre sí dentro de

la serie galvánica, reduciéndose la posibilidad de que existan diferencias de potencial. Los materiales que están muy separados en la serie galvánica, como por ejemplo el

s de corrosión que atacarían a la estructura.


éctricamente los participantes en el proceso de corrosión, esta no se

En la mayoría de las estructuras, el revestimiento es la estrategia principal. Por el revestimiento, en el lugar

Esta protección exige una inspección constante para asegurarse de que cubre completamente la estructura a proteger, y que no tiene fisuras o fallas que puedan


Tipos de recubrimientos usados en protección son:

• Barnices, pinturas o esmaltes bituminosos

• Polietileno o poliolefinas, extruido sobre adhesivo de base butílica o asfáltica

• Cintas, con capa interna de anticorrosivo sellante, y capa extemecánica (generalmente polietileno o polibutileno).

• Epoxi fundido, proyectado a temperatura entre los 205 °C y los 260 °C, que alcanza espesores típicos de 0,3 a 0,38 mm.

• Resinas líquidas de dos componentes, la primera generalmente de epsegunda un agente de curado de la primera, que suelen alcanzar espesores entre los 0,30 y los 0,40 mm).

• Mención especial de los recubrimientos son los que deben hacerse a las uniones soldadas que siempre deben realizarse en campo, y que requiereespeciales para preparar su superficie, bien por medios mecánicos y abrasivos o bien por agentes químicos, que aseguren la correcta adherencia del revestimiento.

3.6.3. Protección catódica

Trata de reducir a cero la diferencia de potencial entre ámicroceldas de corrosión de la superficie del metal, de tal forma que no exista corriente de corrosión. Para conseguirlo, hay que permitir que la corriente fluya desde un ánodo externo que polarice las superficies catódicas en la dique los potenciales de las zonas catódicas se polarizan hacia los potenciales de las zonas anódicas, se reduce la corriente de corrosión.

Aún estando implícito en la electroquímica básica de la celda de corrosión, se recueque el proceso de corrosión se produce por corrientes de tipo "continuo". Las corrientes alternas de valor medio "0" no influyen significativamente en la corrosión.

Por su importancia, y por ser la base que justifica este proyecto, se le dedica un capícompleto a esta tipo de protección.

3.7. Teoría de la Protección Catódica

Es necesario definir algunos

Potencial inicial de una celda de corrosiónpotenciales de dos electrodos, cuando no circula ninguna corriente entre ellos, es decir, cuando el circuito eléctrico NO se encuentra cerrado.



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Tipos de recubrimientos usados en protección son:

Barnices, pinturas o esmaltes bituminosos

Polietileno o poliolefinas, extruido sobre adhesivo de base butílica o asfáltica

Cintas, con capa interna de anticorrosivo sellante, y capa externa de protección mecánica (generalmente polietileno o polibutileno). Epoxi fundido, proyectado a temperatura entre los 205 °C y los 260 °C, que alcanza espesores típicos de 0,3 a 0,38 mm.

Resinas líquidas de dos componentes, la primera generalmente de epsegunda un agente de curado de la primera, que suelen alcanzar espesores entre los 0,30 y los 0,40 mm).

Mención especial de los recubrimientos son los que deben hacerse a las uniones soldadas que siempre deben realizarse en campo, y que requiereespeciales para preparar su superficie, bien por medios mecánicos y abrasivos o bien por agentes químicos, que aseguren la correcta adherencia del

Protección catódica

Trata de reducir a cero la diferencia de potencial entre ánodos y cátodos, en las microceldas de corrosión de la superficie del metal, de tal forma que no exista corriente de corrosión. Para conseguirlo, hay que permitir que la corriente fluya desde un ánodo externo que polarice las superficies catódicas en la dirección electronegativa. A medida que los potenciales de las zonas catódicas se polarizan hacia los potenciales de las zonas anódicas, se reduce la corriente de corrosión.

Aún estando implícito en la electroquímica básica de la celda de corrosión, se recueque el proceso de corrosión se produce por corrientes de tipo "continuo". Las corrientes alternas de valor medio "0" no influyen significativamente en la corrosión.

Por su importancia, y por ser la base que justifica este proyecto, se le dedica un capícompleto a esta tipo de protección.

Teoría de la Protección Catódica

Es necesario definir algunos conceptos antes de proseguir con esta justificación.

Potencial inicial de una celda de corrosión: Es la diferencia de potencial entre electrodos, cuando no circula ninguna corriente entre ellos, es

decir, cuando el circuito eléctrico NO se encuentra cerrado.



Polietileno o poliolefinas, extruido sobre adhesivo de base butílica o asfáltica

rna de protección

Epoxi fundido, proyectado a temperatura entre los 205 °C y los 260 °C, que

Resinas líquidas de dos componentes, la primera generalmente de epoxi, y la segunda un agente de curado de la primera, que suelen alcanzar espesores entre

Mención especial de los recubrimientos son los que deben hacerse a las uniones soldadas que siempre deben realizarse en campo, y que requieren atenciones especiales para preparar su superficie, bien por medios mecánicos y abrasivos o bien por agentes químicos, que aseguren la correcta adherencia del

nodos y cátodos, en las microceldas de corrosión de la superficie del metal, de tal forma que no exista corriente de corrosión. Para conseguirlo, hay que permitir que la corriente fluya desde un ánodo

rección electronegativa. A medida que los potenciales de las zonas catódicas se polarizan hacia los potenciales de las zonas

Aún estando implícito en la electroquímica básica de la celda de corrosión, se recuerda que el proceso de corrosión se produce por corrientes de tipo "continuo". Las corrientes alternas de valor medio "0" no influyen significativamente en la corrosión.

Por su importancia, y por ser la base que justifica este proyecto, se le dedica un capítulo

antes de proseguir con esta justificación.

: Es la diferencia de potencial entre electrodos, cuando no circula ninguna corriente entre ellos, es


Dado que los electrodos de la celda de corrosión deben estar dentro de un medio electrolítico, la protección catódica no es aplicahí que a veces al potencial de corrosión también sea denominado como "potencial a cielo abierto". Siempre que existan dos electrodos, se considera el más electronegativo como el ánodo y el más electropositivo como el cátcelda de corrosión se define como:

Dónde: Ecc = Potencial de la celda de corrosiónEc = Potencial del cátodoEa = Potencial del ánodo Corriente de corrosiónelectrolítico, entre un ánodo y un cátodo de una celda de corrosión. Su valor corresponde al valor de la corriente de iones (iónica) a través del electrolito. Corriente de proteccióncelda de corrosión, que produce la polarización de los electrodos y evite la corrosión del cátodo (ver explicación en los siguientes párrafos) Sentido de la corrientede la corriente eléctrica, que en un circuito externo se dirige desde el electrodo más electropositivo (cátodo) al más electronegativo ( Como se ha indicado, el concepto de protección catódica implica reducir a cero la diferencia de potencial entre las localizaciones anódicas y catódicas de una superficie metálica, reduciendo o anulando el flujo de la corriente de corrosión. Para conseguirlo se incluye en un circuito eléctrico la pieza que se desea proteger (que a su vez está inmerssuelo, el agua, o el hormigón), de manera que el metal que se protege cumpla las funciones de cátodo de dicho circuito. Es importe recordar, una vez más, que la corrosión siempre se produce en el ánodo.

Para proteger la estructura, se inyecta desde un electrodo externo (ánodo), una corriente eléctrica que a través del electrolito polarice ambos electrodos y haciendo que el metal de la estructura a proteger sea más electronegativa, convirtiéndola en cátodo.

El aporte del potencial de polarización convierte a la estructura a proteger en el cátodo de una celda de corrosión creada intencionadamente. La corriente generada por esta diferencia de potenciales es la corriente de protección.



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Dado que los electrodos de la celda de corrosión deben estar dentro de un medio electrolítico, la protección catódica no es aplicable en corrosión atmosférica. De ahí que a veces al potencial de corrosión también sea denominado como "potencial a cielo abierto".

Siempre que existan dos electrodos, se considera el más electronegativo como el ánodo y el más electropositivo como el cátodo. Definido así, el potencial de una celda de corrosión se define como:

Ecc = Ec - Ea

= Potencial de la celda de corrosión = Potencial del cátodo = Potencial del ánodo

Corriente de corrosión es la corriente que se produce a través delectrolítico, entre un ánodo y un cátodo de una celda de corrosión. Su valor corresponde al valor de la corriente de iones (iónica) a través del electrolito.

Corriente de protección es la corriente medida en el circuito externo de una corrosión, que produce la polarización de los electrodos y evite la

corrosión del cátodo (ver explicación en los siguientes párrafos)

Sentido de la corriente. En todo el proyecto, se usará el sentido convencional de la corriente eléctrica, que por convenio es contraria al flujo de electrones, y que en un circuito externo se dirige desde el electrodo más electropositivo

) al más electronegativo (ánodo).

Como se ha indicado, el concepto de protección catódica implica reducir a cero potencial entre las localizaciones anódicas y catódicas de una

superficie metálica, reduciendo o anulando el flujo de la corriente de corrosión. Para conseguirlo se incluye en un circuito eléctrico la pieza que se desea proteger (que a su vez está inmersa en un medio electrolítico como puede ser el suelo, el agua, o el hormigón), de manera que el metal que se protege cumpla las funciones de cátodo de dicho circuito.

Es importe recordar, una vez más, que la corrosión siempre se produce en el

roteger la estructura, se inyecta desde un electrodo externo (ánodo), una corriente eléctrica que a través del electrolito polarice ambos electrodos y haciendo que el metal de la estructura a proteger sea más electronegativa, convirtiéndola en cátodo.

aporte del potencial de polarización convierte a la estructura a proteger en el cátodo de una celda de corrosión creada intencionadamente. La corriente generada por esta diferencia de potenciales es la corriente de protección.



Dado que los electrodos de la celda de corrosión deben estar dentro de un medio able en corrosión atmosférica. De

ahí que a veces al potencial de corrosión también sea denominado como

Siempre que existan dos electrodos, se considera el más electronegativo como el odo. Definido así, el potencial de una

es la corriente que se produce a través de un medio electrolítico, entre un ánodo y un cátodo de una celda de corrosión. Su valor corresponde al valor de la corriente de iones (iónica) a través del electrolito.

es la corriente medida en el circuito externo de una corrosión, que produce la polarización de los electrodos y evite la

. En todo el proyecto, se usará el sentido convencional io es contraria al flujo de electrones, y

que en un circuito externo se dirige desde el electrodo más electropositivo

Como se ha indicado, el concepto de protección catódica implica reducir a cero potencial entre las localizaciones anódicas y catódicas de una

superficie metálica, reduciendo o anulando el flujo de la corriente de corrosión. Para conseguirlo se incluye en un circuito eléctrico la pieza que se desea

a en un medio electrolítico como puede ser el suelo, el agua, o el hormigón), de manera que el metal que se protege cumpla las

Es importe recordar, una vez más, que la corrosión siempre se produce en el

roteger la estructura, se inyecta desde un electrodo externo (ánodo), una corriente eléctrica que a través del electrolito polarice ambos electrodos y haciendo que el metal de la estructura a proteger sea más electronegativa, convirtiéndola en cátodo.

aporte del potencial de polarización convierte a la estructura a proteger en el cátodo de una celda de corrosión creada intencionadamente. La corriente generada por esta


El circuito eléctrico de corr(conductor eléctrico) entre los electrodos implicados en este proceso.

Siguiendo el sentido convencional de un circuito eléctrico, la corriente de protección catódica aplicada, sale del ánodo o ánodcircula como migración de iones hacia la superficie del metal. Este criterio hace que la corriente externa circule de cátodo a ánodo, lo que justifica la medida de potencial negativo entre ambos electrodos

3.7.1. Explicación de la Protección Catódica

Al aportar corriente, los potenciales de las zonas catódicas se polarizan hacia los potenciales de las zonas anódicas; la corrosión se reduce a medida que disminuyen sus diferencias de potencial. Cuando todas las áreas ccircuito abierto, la diferencia de potencial entre los ánodos locales y los cátodos se anula y la corrosión se detiene. Dicho de otra forma, la corrosión en el metal cesa tan pronto la corriente de protección aplicada i

En realidad, la protección catódica no elimina la corrosión, tan sólo la transfiere desde la estructura a proteger (cátodo) a los ánodos de protección catódica, convirtiendo la estructura a proteger en el cátodo de

Todas las estructuras que estén inmersas en un electrolito son susceptibles de ser protegidas de la corrosión. Algunas de estas estructuras son:

• Tuberías metálicas (Acero, hierro, aluminio, hormigón pretensado, etc., enterradas o sumergidas.

• Interior de los depósitos de agua, exterior de los fondos de los depósitos de almacenamiento y los depósitos enterrados.

• Cascos de barcos.

• Pilotes de pantalanes, pilotes de cimentación en tierra o en agua

• Interiores de acumulad

• Superficies interiores de intercambiadores de calor

• Armaduras del hormigón

• Fundas de plomo o acero de cables eléctricos y telefónicos.



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El circuito eléctrico de corriente se cierra a través de la conexión metálica externa (conductor eléctrico) entre los electrodos implicados en este proceso.

Siguiendo el sentido convencional de un circuito eléctrico, la corriente de protección catódica aplicada, sale del ánodo o ánodos de protección, atraviesa el electrolito, y circula como migración de iones hacia la superficie del metal. Este criterio hace que la corriente externa circule de cátodo a ánodo, lo que justifica la medida de potencial negativo entre ambos electrodos.

plicación de la Protección Catódica

Al aportar corriente, los potenciales de las zonas catódicas se polarizan hacia los potenciales de las zonas anódicas; la corrosión se reduce a medida que disminuyen sus diferencias de potencial. Cuando todas las áreas catódicas alcanzan el potencial de un circuito abierto, la diferencia de potencial entre los ánodos locales y los cátodos se anula y la corrosión se detiene. Dicho de otra forma, la corrosión en el metal cesa tan pronto la corriente de protección aplicada iguala o supera la corriente de corrosión.

En realidad, la protección catódica no elimina la corrosión, tan sólo la transfiere desde la estructura a proteger (cátodo) a los ánodos de protección catódica, convirtiendo la estructura a proteger en el cátodo de una celda de corrosión artificial.

Todas las estructuras que estén inmersas en un electrolito son susceptibles de ser protegidas de la corrosión. Algunas de estas estructuras son:

Tuberías metálicas (Acero, hierro, aluminio, hormigón pretensado, etc., nterradas o sumergidas.

Interior de los depósitos de agua, exterior de los fondos de los depósitos de almacenamiento y los depósitos enterrados.

Pilotes de pantalanes, pilotes de cimentación en tierra o en agua.

Interiores de acumuladores de agua caliente.

Superficies interiores de intercambiadores de calor.

Armaduras del hormigón.

Fundas de plomo o acero de cables eléctricos y telefónicos.



iente se cierra a través de la conexión metálica externa

Siguiendo el sentido convencional de un circuito eléctrico, la corriente de protección os de protección, atraviesa el electrolito, y

circula como migración de iones hacia la superficie del metal. Este criterio hace que la corriente externa circule de cátodo a ánodo, lo que justifica la medida de potencial

Al aportar corriente, los potenciales de las zonas catódicas se polarizan hacia los potenciales de las zonas anódicas; la corrosión se reduce a medida que disminuyen sus

atódicas alcanzan el potencial de un circuito abierto, la diferencia de potencial entre los ánodos locales y los cátodos se anula y la corrosión se detiene. Dicho de otra forma, la corrosión en el metal cesa tan pronto

guala o supera la corriente de corrosión.

En realidad, la protección catódica no elimina la corrosión, tan sólo la transfiere desde la estructura a proteger (cátodo) a los ánodos de protección catódica, convirtiendo la

Todas las estructuras que estén inmersas en un electrolito son susceptibles de ser

Tuberías metálicas (Acero, hierro, aluminio, hormigón pretensado, etc.,

Interior de los depósitos de agua, exterior de los fondos de los depósitos de


3.7.2. Sistemas de Protección Catódica

Al considerar la estructura como un electrodo del circuito, convertir esta estructura en cátodo a través del aporte de una corriente de protección. Los métodos empleados para la consecución de este objetivo son:

Galvanizado. Es un tipo de protección que se utiliza habitualmente en la protección contra la corrosión atmosférica.Se basa en depositar sobre una superficie metálica una capa de zinc, que dada su posición en un lugar más bajo de la serie galvánica, se convierte en el ánodo de la celda de corrosión, protegiendo a la estructura (cá Por ejemplo, si en una pieza de acero protegida mediante recubrimiento galvanizado se produce cualquier daño sobre el recubrimiento que deje al descubierto un poro o una pequeña superficie, y si existe suficiente humedad en el ambiente como consecuencia de la diferencia de potenciales entre el zinc y el acero se formará la celda de corrosión. El metal con el potencial más electronegativo actuará como ánodo de la pila (zinc) y el acero cprimero al segundo. La reacción electroquímica liberará iones de zinc, que se depositarán en forma de hidróxidos sobre la superficie del acero que esté descubierta. Simultáneamente, mientras exista zinc metálico alrededor de estdescubierto, las zonas desnudas quedarán protegidas.

Entre los métodos más habituales de galvanizado están el galvanizado por inmersión en caliente (Se mete el metal dentro de un baño de zinc fundido), y el "Sherardizing" en el que se sitúa el metde zinc y calentándolo a una temperatura relativamente alta. El calentamiento del material asegura la unión profunda de la capa de zinc al metal

Ánodos de sacrificiotabla galvánica como para proporcionar el potencial que genere la corriente de protección. Los ánodos son unidos externamente al cátodo a través de una conexión eléctrica.



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Sistemas de Protección Catódica

Al considerar la estructura como un electrodo del circuito, el objetivo a conseguir es convertir esta estructura en cátodo a través del aporte de una corriente de protección. Los métodos empleados para la consecución de este objetivo son:

. Es un tipo de protección que se utiliza habitualmente en la ección contra la corrosión atmosférica.

Se basa en depositar sobre una superficie metálica una capa de zinc, que dada su posición en un lugar más bajo de la serie galvánica, se convierte en el ánodo de la celda de corrosión, protegiendo a la estructura (cátodo).

Por ejemplo, si en una pieza de acero protegida mediante recubrimiento galvanizado se produce cualquier daño sobre el recubrimiento que deje al descubierto un poro o una pequeña superficie, y si existe suficiente humedad en el ambiente como para que ésta actúe como electrolito, como consecuencia de la diferencia de potenciales entre el zinc y el acero se formará la celda de corrosión. El metal con el potencial más electronegativo actuará como ánodo de la pila (zinc) y el acero como cátodo, protegiendo el primero al segundo.

La reacción electroquímica liberará iones de zinc, que se depositarán en forma de hidróxidos sobre la superficie del acero que esté descubierta. Simultáneamente, mientras exista zinc metálico alrededor de estdescubierto, las zonas desnudas quedarán protegidas.

Entre los métodos más habituales de galvanizado están el galvanizado por inmersión en caliente (Se mete el metal dentro de un baño de zinc fundido), y el "Sherardizing" en el que se sitúa el metal en el vacío, y se bombardea con polvo de zinc y calentándolo a una temperatura relativamente alta. El calentamiento del material asegura la unión profunda de la capa de zinc al metal

Ánodos de sacrificio (ánodos galvánicos), distanciados suficientementetabla galvánica como para proporcionar el potencial que genere la corriente de protección. Los ánodos son unidos externamente al cátodo a través de una



el objetivo a conseguir es convertir esta estructura en cátodo a través del aporte de una corriente de protección.

. Es un tipo de protección que se utiliza habitualmente en la

Se basa en depositar sobre una superficie metálica una capa de zinc, que dada su posición en un lugar más bajo de la serie galvánica, se convierte en el ánodo de

Por ejemplo, si en una pieza de acero protegida mediante recubrimiento galvanizado se produce cualquier daño sobre el recubrimiento que deje al descubierto un poro o una pequeña superficie, y si existe suficiente humedad

para que ésta actúe como electrolito, como consecuencia de la diferencia de potenciales entre el zinc y el acero se formará la celda de corrosión. El metal con el potencial más electronegativo

omo cátodo, protegiendo el

La reacción electroquímica liberará iones de zinc, que se depositarán en forma de hidróxidos sobre la superficie del acero que esté descubierta. Simultáneamente, mientras exista zinc metálico alrededor de este poro o

Entre los métodos más habituales de galvanizado están el galvanizado por inmersión en caliente (Se mete el metal dentro de un baño de zinc fundido), y el

al en el vacío, y se bombardea con polvo de zinc y calentándolo a una temperatura relativamente alta. El calentamiento del material asegura la unión profunda de la capa de zinc al metal

(ánodos galvánicos), distanciados suficientemente en la tabla galvánica como para proporcionar el potencial que genere la corriente de protección. Los ánodos son unidos externamente al cátodo a través de una


Por corriente impresa continua externa una fuente de alimentación externa, proporcione la corriente de protección necesaria para mantener polarizados los electrodos.

3.7.3. Protección por Ánodos Galvánicos o de Sacrificio

Para generar la corriente de protección, el ánodo debe que el metal (cátodo) que se quiere proteger, permitiendo que ceda los aniones necesarios al electrolito. El metal más electronegativo se convierte en ánodo, “sacrificando” su corrosión en favor del cátodo, que no se corroe

Los ánodos de sacrificio (galvánicos) son el claro ejemplo de la corrosión entre metales diferentes. Es importante indicar que debe haber una diferencia de potencial (voltaje) significativa entre el ánodo galvánico y la estructura a proteger.

El ánodo de sacrificio se conecta eléctricamente a la estructura que se desea proteger, normalmente a través de una caja de conexiones, también denominada caja de toma de potenciales (TP), que permite la monitorización de la protección mediante las oportunas medidas del potencial de corrosión.

Frecuentemente son usados como ánodos sacrificio el Aluminio (Al), Magnesio (Mg), o Zinc (Zn), o bien alguna de sus aleaciones.

Al

No siempre los ánodos de sacrificio aportan la solución más eficaz corrosión. Se utilizan cuando no se requieren corrientes altas o cuando los electrolitos son de baja resistividad así como en protección de áreas específicas de una estructura y muy especialmente para proteger el interior de acumuladores dedepósitos.



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corriente impresa (impressed current) que mediante corriente eléctricontinua externa una fuente de alimentación externa, proporcione la corriente de protección necesaria para mantener polarizados los electrodos.

Protección por Ánodos Galvánicos o de Sacrificio

Para generar la corriente de protección, el ánodo debe ser un metal más electronegativo que el metal (cátodo) que se quiere proteger, permitiendo que ceda los aniones necesarios al electrolito. El metal más electronegativo se convierte en ánodo, “sacrificando” su corrosión en favor del cátodo, que no se corroe.

Los ánodos de sacrificio (galvánicos) son el claro ejemplo de la corrosión entre metales diferentes. Es importante indicar que debe haber una diferencia de potencial (voltaje) significativa entre el ánodo galvánico y la estructura a proteger.

e sacrificio se conecta eléctricamente a la estructura que se desea proteger, normalmente a través de una caja de conexiones, también denominada caja de toma de potenciales (TP), que permite la monitorización de la protección mediante las oportunas

del potencial de corrosión.

Frecuentemente son usados como ánodos sacrificio el Aluminio (Al), Magnesio (Mg), o Zinc (Zn), o bien alguna de sus aleaciones.

Mg

No siempre los ánodos de sacrificio aportan la solución más eficaz corrosión. Se utilizan cuando no se requieren corrientes altas o cuando los electrolitos son de baja resistividad así como en protección de áreas específicas de una estructura y muy especialmente para proteger el interior de acumuladores de



(impressed current) que mediante corriente eléctrica continua externa una fuente de alimentación externa, proporcione la corriente de

ser un metal más electronegativo que el metal (cátodo) que se quiere proteger, permitiendo que ceda los aniones necesarios al electrolito. El metal más electronegativo se convierte en ánodo,

Los ánodos de sacrificio (galvánicos) son el claro ejemplo de la corrosión entre metales diferentes. Es importante indicar que debe haber una diferencia de potencial (voltaje)

e sacrificio se conecta eléctricamente a la estructura que se desea proteger, normalmente a través de una caja de conexiones, también denominada caja de toma de potenciales (TP), que permite la monitorización de la protección mediante las oportunas

Frecuentemente son usados como ánodos sacrificio el Aluminio (Al), Magnesio (Mg), o

Zn

No siempre los ánodos de sacrificio aportan la solución más eficaz para detener la corrosión. Se utilizan cuando no se requieren corrientes altas o cuando los electrolitos son de baja resistividad así como en protección de áreas específicas de una estructura y

agua caliente y


Las ventajas que presenta este tipo de protección son bajas necesidades de mantenimiento, no requerir el uso de una fuente de alimentación externa, aportación de corriente uniforme, baja intensidad de corriente de aporte (implicinterferencias), fácil instalación y fácil instalación de nuevos ánodos. Económicamente, los costes asociados a derechos de paso por líneas de alimentación eléctrica, son nulos.

Las limitaciones que presentan los ánodos de sacrificio son su bajade protección que puede anular su efectividad con electrolitos de alta resistividad, la necesidad de numerosos ánodos para estructuras grandes y poco protegidas por una cubierta protectora, un coste económico mayor por unidad de intensaportada ya que a mayor intensidad aportada, mayor autoconsumo del ánodo, el coste de reemplazar periódicamente los ánodos agotados en lugares de difícil acceso.

3.7.4. Protección Catódica por Corriente Impresa (Impressed Current)

Desde una fuente externa se inyecta la corriente a los ánodos, que la difunden a través del electrolito hacia la estructura que se desea proteger, que actúa como cátodo, polarizándola y haciéndola electronegativa (catódica) respecto al ánodo.

La ventaja de este sistema regular la corriente aportada, asegurando que el potencial de polarización es al menos tan activo como el ánodo más activo de la estructura a proteger.

Los ánodos utilizados para este tipo derelativamente inertes, siendo algunos de los más habituales los de grafito (carbono), hierro- silicio o hierro-silicio

La forma más habitual de obtener esta energrectificadores, también conocidos como transforrectificadores, denominados así por el uso conjunto de transformador y rectificador.

En aquellos lugares donde no sea posible una alimentación desde la red eléctricapuede suministrar corriente por otros medios de generación tales como alternadores movidos por motores (motogeneradores o grupos electrógenos), o bien partiendo de fuentes de energía renovable tales como la eólica o la fotovoltaica.

Sus aplicaciones típicas son los sistemas que requieren grandes aportaciones de corriente, generalmente grandes estructuras tales como depósitos de agua, depósitos enterrados, canalizaciones, etc, pero puede ser también aplicada en cualquier pequeña estructura.

La protección por corriente impresa puede utilizarse en cualquier tipo de electrolito, independientemente de su resistividad. la de ser flexible, ya que amplio rango de tensiones e intensidades, aportando altas corrientes desde una única instalación. Además, el desgaste de sus ánodos es menor que el desgaste de los ánodos en el sistema de ánodos de sacrificio.



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que presenta este tipo de protección son bajas necesidades de mantenimiento, no requerir el uso de una fuente de alimentación externa, aportación de corriente uniforme, baja intensidad de corriente de aporte (implicinterferencias), fácil instalación y fácil instalación de nuevos ánodos. Económicamente, los costes asociados a derechos de paso por líneas de alimentación eléctrica, son nulos.

que presentan los ánodos de sacrificio son su baja corriente o voltaje de protección que puede anular su efectividad con electrolitos de alta resistividad, la necesidad de numerosos ánodos para estructuras grandes y poco protegidas por una cubierta protectora, un coste económico mayor por unidad de intensidad de corriente aportada ya que a mayor intensidad aportada, mayor autoconsumo del ánodo, el coste de reemplazar periódicamente los ánodos agotados en lugares de difícil acceso.

Protección Catódica por Corriente Impresa (Impressed Current)

te externa se inyecta la corriente a los ánodos, que la difunden a través del electrolito hacia la estructura que se desea proteger, que actúa como cátodo, polarizándola y haciéndola electronegativa (catódica) respecto al ánodo.

de protección frente a otros es que presenta la posibilidad de regular la corriente aportada, asegurando que el potencial de polarización es al menos tan activo como el ánodo más activo de la estructura a proteger.

Los ánodos utilizados para este tipo de protección se construyen con materiales relativamente inertes, siendo algunos de los más habituales los de grafito (carbono),

silicio-cromo, aluminio, magnetita, titanio y plata

La forma más habitual de obtener esta energía es a través de la red eléctrica mediante rectificadores, también conocidos como transforrectificadores, denominados así por el uso conjunto de transformador y rectificador.

En aquellos lugares donde no sea posible una alimentación desde la red eléctricapuede suministrar corriente por otros medios de generación tales como alternadores movidos por motores (motogeneradores o grupos electrógenos), o bien partiendo de fuentes de energía renovable tales como la eólica o la fotovoltaica.

típicas son los sistemas que requieren grandes aportaciones de corriente, generalmente grandes estructuras tales como depósitos de agua, depósitos enterrados, canalizaciones, etc, pero puede ser también aplicada en cualquier pequeña

ón por corriente impresa puede utilizarse en cualquier tipo de electrolito, independientemente de su resistividad. Otra ventaja muy importante de este sistema es

ser flexible, ya que la corriente puede ser regulada, y puede funcionar en un go de tensiones e intensidades, aportando altas corrientes desde una única

instalación. Además, el desgaste de sus ánodos es menor que el desgaste de los ánodos en el sistema de ánodos de sacrificio.



que presenta este tipo de protección son bajas necesidades de mantenimiento, no requerir el uso de una fuente de alimentación externa, aportación de corriente uniforme, baja intensidad de corriente de aporte (implica menores interferencias), fácil instalación y fácil instalación de nuevos ánodos. Económicamente, los costes asociados a derechos de paso por líneas de alimentación eléctrica, son nulos.

corriente o voltaje de protección que puede anular su efectividad con electrolitos de alta resistividad, la necesidad de numerosos ánodos para estructuras grandes y poco protegidas por una

idad de corriente aportada ya que a mayor intensidad aportada, mayor autoconsumo del ánodo, el coste de reemplazar periódicamente los ánodos agotados en lugares de difícil acceso.

Protección Catódica por Corriente Impresa (Impressed Current)

te externa se inyecta la corriente a los ánodos, que la difunden a través del electrolito hacia la estructura que se desea proteger, que actúa como cátodo, polarizándola y haciéndola electronegativa (catódica) respecto al ánodo.

de protección frente a otros es que presenta la posibilidad de regular la corriente aportada, asegurando que el potencial de polarización es al menos

protección se construyen con materiales relativamente inertes, siendo algunos de los más habituales los de grafito (carbono),

cromo, aluminio, magnetita, titanio y plata-plomo.

ía es a través de la red eléctrica mediante rectificadores, también conocidos como transforrectificadores, denominados así por el

En aquellos lugares donde no sea posible una alimentación desde la red eléctrica, se puede suministrar corriente por otros medios de generación tales como alternadores movidos por motores (motogeneradores o grupos electrógenos), o bien partiendo de

típicas son los sistemas que requieren grandes aportaciones de corriente, generalmente grandes estructuras tales como depósitos de agua, depósitos enterrados, canalizaciones, etc, pero puede ser también aplicada en cualquier pequeña

ón por corriente impresa puede utilizarse en cualquier tipo de electrolito, Otra ventaja muy importante de este sistema es puede ser regulada, y puede funcionar en un

go de tensiones e intensidades, aportando altas corrientes desde una única instalación. Además, el desgaste de sus ánodos es menor que el desgaste de los ánodos


Como todo sistema, también presentaatención para su mantenimiento, lo que implica mayores costes en mantenimiento e inspección, la necesidad de una fuente externa de corriente continua con un consumo eléctrico constante, y un alto riesgo de producir corrientes err

La sobreprotección por corriente impresa puede producir daños al revestimiento (denominados como ampollamiento o blistering), y una posible fragilización por desprendimiento de hidrógeno.

Cuando se trata de proteger estructuras enterraes el relleno de la cuna donde se insertan los ánodos. El backfill es conductivo y suele ser de grafito granulado o coque de petróleo calcinado, y se usa para aumentar la superficie de contacto entre el ánodo y emejorando la difusión de la corriente y reduciendo el desgaste por corrosión del propio ánodo ya que, al formar parte del mismo, también se consume.

3.8. Estaciones de Protección Catódica (EPC)

A partir de este momento, se denomina Estación de Protección Catódida (EPC) al dispositivo que aporta la corriente de polarización necesaria para la protección de una estructura metálica a la que se desea proteger de la corrosión, convirtiéndola en cátodo del circuito de su celda de corrosión.

Independientemente de la fuente de donde se consiga la energía para suministrar esta corriente de aportación, se puede hablar de tres tipos diferentes de control para una estación de protección catódica:



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Como todo sistema, también presenta inconvenientes, tales como necesitar una mayor atención para su mantenimiento, lo que implica mayores costes en mantenimiento e inspección, la necesidad de una fuente externa de corriente continua con un consumo eléctrico constante, y un alto riesgo de producir corrientes erráticas o vagabundas.

La sobreprotección por corriente impresa puede producir daños al revestimiento (denominados como ampollamiento o blistering), y una posible fragilización por desprendimiento de hidrógeno.

Cuando se trata de proteger estructuras enterradas es importante cuidar el backfill, que es el relleno de la cuna donde se insertan los ánodos. El backfill es conductivo y suele ser de grafito granulado o coque de petróleo calcinado, y se usa para aumentar la superficie de contacto entre el ánodo y el terreno reduciendo la resistencia de contacto, mejorando la difusión de la corriente y reduciendo el desgaste por corrosión del propio ánodo ya que, al formar parte del mismo, también se consume.

Estaciones de Protección Catódica (EPC)

te momento, se denomina Estación de Protección Catódida (EPC) al dispositivo que aporta la corriente de polarización necesaria para la protección de una estructura metálica a la que se desea proteger de la corrosión, convirtiéndola en cátodo

e su celda de corrosión.

Independientemente de la fuente de donde se consiga la energía para suministrar esta corriente de aportación, se puede hablar de tres tipos diferentes de control para una estación de protección catódica:



s como necesitar una mayor atención para su mantenimiento, lo que implica mayores costes en mantenimiento e inspección, la necesidad de una fuente externa de corriente continua con un consumo

áticas o vagabundas.

La sobreprotección por corriente impresa puede producir daños al revestimiento (denominados como ampollamiento o blistering), y una posible fragilización por

das es importante cuidar el backfill, que es el relleno de la cuna donde se insertan los ánodos. El backfill es conductivo y suele ser de grafito granulado o coque de petróleo calcinado, y se usa para aumentar la

l terreno reduciendo la resistencia de contacto, mejorando la difusión de la corriente y reduciendo el desgaste por corrosión del propio

te momento, se denomina Estación de Protección Catódida (EPC) al dispositivo que aporta la corriente de polarización necesaria para la protección de una estructura metálica a la que se desea proteger de la corrosión, convirtiéndola en cátodo

Independientemente de la fuente de donde se consiga la energía para suministrar esta corriente de aportación, se puede hablar de tres tipos diferentes de control para una


• De tensión constantepermanece constante, independientemente de la intensidad que se requiera, hasta alcanzar el límite máximo de la corriente de diseño.

• De intensidad constante

mantenga el potencial de polarización, al menos tan activo como el sitio anódico más activo de la estructura, independientemente de cómo pueda variar la resistencia del circuito en el que se inyecta, hasta alcanzar el límite máximo de tensión de diseño.

• De potencial constante

proporcionado por un testigo de medida. Cualquier variación de la referencia, genera un cambio en la salida de la EPC, generalmente de tensión, que restablezca el equilibrio del sistema la estructura constante.

Cuando se hace referencia a una EPC indicando que está en modo de “control automático”, siempre se refiere a una regulación a potencial constante. Como se ha indicado, su uso requiere la que aporte la referencia del potencial a la que se encuentra la estructura a proteger. De ahí el nombre control a potencial constante.

La referencia de potencial (tensión) se obtiene insertando en cuyo potencial de corrosión sea conocido y constante, que se entierra de forma permanente junto a la estructura que se desea proteger. Así, el electrodo insertado se convierte en receptor del potencial de protección difundido por lmismo potencial de protección que el que recibe la estructura, como si de la propia estructura se tratara.

Por tanto, cualquier variación que se mida en el circuito del potencial del electrodo de referencia y que quede fuera de losimplica, necesariamente, un cambio en el potencial de corrosión de la estructura que la EPC debe compensar.

Hoy día, casi todas las estaciones de protección catódica funcionan según este principio.

3.8.1. Influ encia en la Aportación de Corriente de la EPC

Si bien, para cada estructura inmersa en un terreno existe un potencial base de protección de la misma, éste puede variar y requiere que la corriente de protección catódica también varíe.



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De tensión constante: El voltaje en los terminales de salida de la EPC permanece constante, independientemente de la intensidad que se requiera, hasta alcanzar el límite máximo de la corriente de diseño.

De intensidad constante: proporcionar una intensidad de salida constante, quemantenga el potencial de polarización, al menos tan activo como el sitio anódico más activo de la estructura, independientemente de cómo pueda variar la resistencia del circuito en el que se inyecta, hasta alcanzar el límite máximo de

De potencial constante: Se mantiene un valor de referencia constante, proporcionado por un testigo de medida. Cualquier variación de la referencia, genera un cambio en la salida de la EPC, generalmente de tensión, que restablezca el equilibrio del sistema y mantenga el potencial de polarización de la estructura constante.

Cuando se hace referencia a una EPC indicando que está en modo de “control automático”, siempre se refiere a una regulación a potencial constante. Como se ha indicado, su uso requiere la existencia de una referencia de la tensión de polarización que aporte la referencia del potencial a la que se encuentra la estructura a proteger. De ahí el nombre control a potencial constante.

La referencia de potencial (tensión) se obtiene insertando en el terreno un electrodo, cuyo potencial de corrosión sea conocido y constante, que se entierra de forma permanente junto a la estructura que se desea proteger. Así, el electrodo insertado se convierte en receptor del potencial de protección difundido por los ánodos, recibiendo el mismo potencial de protección que el que recibe la estructura, como si de la propia

Por tanto, cualquier variación que se mida en el circuito del potencial del electrodo de referencia y que quede fuera de los criterios de protección asignados a la estructura, implica, necesariamente, un cambio en el potencial de corrosión de la estructura que la


encia en la Aportación de Corriente de la EPC

Si bien, para cada estructura inmersa en un terreno existe un potencial base de protección de la misma, éste puede variar y requiere que la corriente de protección



oltaje en los terminales de salida de la EPC permanece constante, independientemente de la intensidad que se requiera, hasta

: proporcionar una intensidad de salida constante, que mantenga el potencial de polarización, al menos tan activo como el sitio anódico más activo de la estructura, independientemente de cómo pueda variar la resistencia del circuito en el que se inyecta, hasta alcanzar el límite máximo de

: Se mantiene un valor de referencia constante, proporcionado por un testigo de medida. Cualquier variación de la referencia, genera un cambio en la salida de la EPC, generalmente de tensión, que

y mantenga el potencial de polarización de

Cuando se hace referencia a una EPC indicando que está en modo de “control automático”, siempre se refiere a una regulación a potencial constante. Como se ha

existencia de una referencia de la tensión de polarización que aporte la referencia del potencial a la que se encuentra la estructura a proteger. De

el terreno un electrodo, cuyo potencial de corrosión sea conocido y constante, que se entierra de forma permanente junto a la estructura que se desea proteger. Así, el electrodo insertado se

os ánodos, recibiendo el mismo potencial de protección que el que recibe la estructura, como si de la propia

Por tanto, cualquier variación que se mida en el circuito del potencial del electrodo de criterios de protección asignados a la estructura,

implica, necesariamente, un cambio en el potencial de corrosión de la estructura que la


Si bien, para cada estructura inmersa en un terreno existe un potencial base de protección de la misma, éste puede variar y requiere que la corriente de protección


Los factores que más influyen en el potencial de corrosión son:

• La humedad del terreno, que hace variar su resistividad, y por tanto la corrosión y la corriente de aportación.

• El revestimiento de la estructura. Cuanto menos revestimiento, más corriente requerirá; cuantos más dmás envejecimiento del revestimiento, más deterioro y aportarse.

• El tipo de terreno, puesto que si es arcilloso y compacto, tendrá distintos requerimientos que si es arenoso y poro

• La temperatura, que a medida que aumenta tiende a incrementar la tasa de corrosión.

• La composición del electrolito, y la presencia de organismos biológicos, como las bacterias sulfato reductoras, que tienen un efecto de despolarización.

• El apantallamiento eléctrico de las estructuras, que puede influir impidiendo que la corriente de protección alcance la superficie a proteger.

La variación de corriente hace caer el potencial en el circuito eléctrico debidos a las perdidas por resistencia en el mismo,la estructura.

Este es el motivo de que, aunque la EPC disponga de la modalidad de control a intensidad constante, hace que este modo de control sea desaconsejable; no obstante no se puede descartar su uso estable.

Por la misma razón, una regulación a tensión constante, no tendría en cuenta las variaciones que hacen fluctuar la intensidad, como por ejemplo la variación en la resistividad del terreno en caso de lluvia, que disminuirían el potencial de protección de la estructura.

Por descarte, el método de regulación más aconsejable es el de potencial constante. De ahí que se les denomine como EPC,s automáticas.



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nfluyen en el potencial de corrosión son:

La humedad del terreno, que hace variar su resistividad, y por tanto la corrosión y la corriente de aportación.

El revestimiento de la estructura. Cuanto menos revestimiento, más corriente requerirá; cuantos más defectos en el revestimiento, más corriente, y cuantos más envejecimiento del revestimiento, más deterioro y más corriente deberá

El tipo de terreno, puesto que si es arcilloso y compacto, tendrá distintos requerimientos que si es arenoso y poroso.

La temperatura, que a medida que aumenta tiende a incrementar la tasa de

La composición del electrolito, y la presencia de organismos biológicos, como las bacterias sulfato reductoras, que tienen un efecto de despolarización.

miento eléctrico de las estructuras, que puede influir impidiendo que la corriente de protección alcance la superficie a proteger.

La variación de corriente hace caer el potencial en el circuito eléctrico debidos a las perdidas por resistencia en el mismo, pudiendo producir el fallo de la protección sobre

Este es el motivo de que, aunque la EPC disponga de la modalidad de control a intensidad constante, hace que este modo de control sea desaconsejable; no obstante no

si el medio en el que se encuentra la celda de corrosión es

Por la misma razón, una regulación a tensión constante, no tendría en cuenta las variaciones que hacen fluctuar la intensidad, como por ejemplo la variación en la

o en caso de lluvia, que disminuirían el potencial de protección de

Por descarte, el método de regulación más aconsejable es el de potencial constante. De ahí que se les denomine como EPC,s automáticas.



La humedad del terreno, que hace variar su resistividad, y por tanto la

El revestimiento de la estructura. Cuanto menos revestimiento, más corriente efectos en el revestimiento, más corriente, y cuantos

más corriente deberá

El tipo de terreno, puesto que si es arcilloso y compacto, tendrá distintos

La temperatura, que a medida que aumenta tiende a incrementar la tasa de

La composición del electrolito, y la presencia de organismos biológicos, como las bacterias sulfato reductoras, que tienen un efecto de

miento eléctrico de las estructuras, que puede influir impidiendo que la corriente de protección alcance la superficie a proteger.

La variación de corriente hace caer el potencial en el circuito eléctrico debidos a las pudiendo producir el fallo de la protección sobre

Este es el motivo de que, aunque la EPC disponga de la modalidad de control a intensidad constante, hace que este modo de control sea desaconsejable; no obstante no

si el medio en el que se encuentra la celda de corrosión es

Por la misma razón, una regulación a tensión constante, no tendría en cuenta las variaciones que hacen fluctuar la intensidad, como por ejemplo la variación en la

o en caso de lluvia, que disminuirían el potencial de protección de

Por descarte, el método de regulación más aconsejable es el de potencial constante. De


3.8.2. Potenciales. Electrodos y Medidas

La protección catódica es un fenómeno de polarización. Se puede definir la polarización como la corriente que provoca el cambio de potencial de un electrodo, alterando el potencial del ánodo en la dirección catódica y el potencial del cátodo edirección de la anódica.

La polarización de los sitios catódicos hasta el potencial a circuito abierto de los sitios anódicos, constituye el auténtico criterio de control de la corrosión. En este punto no hay circulación de corriente de corrosión, y

Para controlar hay que medir. La medida de potencial mide la diferencia de energía que determina la existencia de una celda de corrosión. Cuando el potencial aplicado a la celda de corrosión reduce a cero la diferencia de potencialcátodos, la corrosión se detiene.

La diferencia de potencial entre diferentes metales es normalmente del orden de algún voltio o menor. Por ejemplo, la diferencia de potencial entre el acero galvanizado y el cobre en agua de grifo convencional, asumiendo que el potencial del acero galvanizado es más negativo que el del cobre, arroja unos valores de unos 720 mV.

Como se ha indicado al hablar de los potenciales REDOX y las series galvánicas, a distintos metales corresponden distintas es imprescindible fijar una referencia que permita la medida de potenciales individuales, bien sean ánodos o cátodos.

Los electrodos de referenciarespecto a un valor constante. Su principal característica debe ser su facilidad para ser replicados y que den validez a las mediciones.

Como se ha indicó anteriormente al hablar de los potenciales REDOX y de las series galvánicas, es el electrodo de hidrógeescala de potenciales. Surge el problema de que este electrodo no es ni manejable ni fácilmente reproducible, por lo que se han desarrollado otros electrodos de referencia, cuyo potencial respecto al electutilizados tanto en laboratorio como en campo.

Los electrodos de referencia y/o patrones más usuales son:

• Electrodo de Calomelanospor sus siglas en inglés). Es el más utilizado por la facilidad de su preparación. En la figura se puede apreciar que el cuerpo del electrodo es un tubo de vidrio típicamente de entre 5 a 15 cm de largo y de 0,5 a 1 cm de diámetro. En un tubo interior hay una pasta de mercurio-cloruro de mercurio (calomel o calomelano), conectada a través de un pequeño orificio, a una solución saturada de cloruro de potasio dispuesta en el extremo del tubo.



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Potenciales. Electrodos y Medidas de Potencial

La protección catódica es un fenómeno de polarización. Se puede definir la como la corriente que provoca el cambio de potencial de un electrodo,

alterando el potencial del ánodo en la dirección catódica y el potencial del cátodo e

La polarización de los sitios catódicos hasta el potencial a circuito abierto de los sitios anódicos, constituye el auténtico criterio de control de la corrosión. En este punto no hay circulación de corriente de corrosión, y la corrosión se detiene.

Para controlar hay que medir. La medida de potencial mide la diferencia de energía que determina la existencia de una celda de corrosión. Cuando el potencial aplicado a la celda de corrosión reduce a cero la diferencia de potencial entre los ánodos y los cátodos, la corrosión se detiene.

La diferencia de potencial entre diferentes metales es normalmente del orden de algún voltio o menor. Por ejemplo, la diferencia de potencial entre el acero galvanizado y el

convencional, asumiendo que el potencial del acero galvanizado es más negativo que el del cobre, arroja unos valores de unos 720 mV.

Como se ha indicado al hablar de los potenciales REDOX y las series galvánicas, a distintos metales corresponden distintas medidas de diferencia de potencial entre ellos: es imprescindible fijar una referencia que permita la medida de potenciales individuales, bien sean ánodos o cátodos.

electrodos de referencia, son los que se usan para medir los distintos potenciales pecto a un valor constante. Su principal característica debe ser su facilidad para ser

replicados y que den validez a las mediciones.

Como se ha indicó anteriormente al hablar de los potenciales REDOX y de las series galvánicas, es el electrodo de hidrógeno el que se ha definido como referencia "0" de la escala de potenciales. Surge el problema de que este electrodo no es ni manejable ni fácilmente reproducible, por lo que se han desarrollado otros electrodos de referencia, cuyo potencial respecto al electrodo de hidrógeno se mantenga estable y que puedan ser utilizados tanto en laboratorio como en campo.

Los electrodos de referencia y/o patrones más usuales son:

Electrodo de Calomelanos o también llamado electrodo saturado de calomel (SCE inglés). Es el más utilizado por la facilidad de su preparación. En la

figura se puede apreciar que el cuerpo del electrodo es un tubo de vidrio típicamente de entre 5 a 15 cm de largo y de 0,5 a 1 cm de diámetro. En un tubo interior hay una

cloruro de mercurio (calomel o calomelano), conectada a través de un pequeño orificio, a una solución saturada de cloruro de potasio dispuesta en el



La protección catódica es un fenómeno de polarización. Se puede definir la como la corriente que provoca el cambio de potencial de un electrodo,

alterando el potencial del ánodo en la dirección catódica y el potencial del cátodo en la

La polarización de los sitios catódicos hasta el potencial a circuito abierto de los sitios anódicos, constituye el auténtico criterio de control de la corrosión. En este punto no

Para controlar hay que medir. La medida de potencial mide la diferencia de energía que determina la existencia de una celda de corrosión. Cuando el potencial aplicado a la

entre los ánodos y los

La diferencia de potencial entre diferentes metales es normalmente del orden de algún voltio o menor. Por ejemplo, la diferencia de potencial entre el acero galvanizado y el

convencional, asumiendo que el potencial del acero galvanizado

Como se ha indicado al hablar de los potenciales REDOX y las series galvánicas, a medidas de diferencia de potencial entre ellos:

es imprescindible fijar una referencia que permita la medida de potenciales individuales,

, son los que se usan para medir los distintos potenciales pecto a un valor constante. Su principal característica debe ser su facilidad para ser

Como se ha indicó anteriormente al hablar de los potenciales REDOX y de las series no el que se ha definido como referencia "0" de la

escala de potenciales. Surge el problema de que este electrodo no es ni manejable ni fácilmente reproducible, por lo que se han desarrollado otros electrodos de referencia,

rodo de hidrógeno se mantenga estable y que puedan ser

o también llamado electrodo saturado de calomel (SCE inglés). Es el más utilizado por la facilidad de su preparación. En la

figura se puede apreciar que el cuerpo del electrodo es un tubo de vidrio típicamente de entre 5 a 15 cm de largo y de 0,5 a 1 cm de diámetro. En un tubo interior hay una

cloruro de mercurio (calomel o calomelano), conectada a través de un pequeño orificio, a una solución saturada de cloruro de potasio dispuesta en el


Debido a la toxicidad del mercurio, este tipo de electrodo está cada vez más en desuso, siendo sustituido por el de Plata

• Electrodo de Cobre / Sulfato de Cobre (trabajo de campo, y tal vez el más utilizado en mediciones de corrosión paraestructuras enterradas. . Presenta una construcción simple, compuesto de una barra o tubo de cobre electrolítico puro, sumergida en una disolución saturada de sulfato de cobre, dentro de un tubo contendor, generalmente plástico (PVC), con cristales de CuSO4 para mantener la saturación. El tapón de madera (de pino o equivalente, poroso), colocado en uno de los extremos del tubo contenedor de plástico.

En el otro extremo una cubierta del mismo material, permite la salcontacto eléctrico. El tapón de madera se ajusta a presión y tiene que ser tratado con un procedimiento especial para saturarlo de CuCOfugas.

Suele utilizarse instalado de forma permanente próximo a la eSu temperatura estándar de trabajo se sitúa en el entorno entre los 0 y los 60 ºC



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Debido a la toxicidad del mercurio, este tipo de electrodo está cada vez más en suso, siendo sustituido por el de Plata - Cloruro de Plata (Ag/ClAg)

/ Sulfato de Cobre (Cu-CuSO4): Es un electrodo muy útil para trabajo de campo, y tal vez el más utilizado en mediciones de corrosión paraestructuras enterradas. . Presenta una construcción simple, compuesto de una barra o tubo de cobre electrolítico puro, sumergida en una disolución saturada de sulfato de cobre, dentro de un tubo contendor, generalmente plástico (PVC), con cristales de

para mantener la saturación. El contacto iónico se mantiene mediante tapón de madera (de pino o equivalente, poroso), colocado en uno de los extremos del tubo contenedor de plástico.

En el otro extremo una cubierta del mismo material, permite la salcontacto eléctrico. El tapón de madera se ajusta a presión y tiene que ser tratado con un procedimiento especial para saturarlo de CuCO3, que gradúe su porosidad y evite

Suele utilizarse instalado de forma permanente próximo a la estructura a proteger. Su temperatura estándar de trabajo se sitúa en el entorno entre los 0 y los 60 ºC



Debido a la toxicidad del mercurio, este tipo de electrodo está cada vez más en Cloruro de Plata (Ag/ClAg)

: Es un electrodo muy útil para trabajo de campo, y tal vez el más utilizado en mediciones de corrosión para estructuras enterradas. . Presenta una construcción simple, compuesto de una barra o tubo de cobre electrolítico puro, sumergida en una disolución saturada de sulfato de cobre, dentro de un tubo contendor, generalmente plástico (PVC), con cristales de

contacto iónico se mantiene mediante un tapón de madera (de pino o equivalente, poroso), colocado en uno de los extremos

En el otro extremo una cubierta del mismo material, permite la salida del cable de contacto eléctrico. El tapón de madera se ajusta a presión y tiene que ser tratado con

, que gradúe su porosidad y evite

structura a proteger. Su temperatura estándar de trabajo se sitúa en el entorno entre los 0 y los 60 ºC


• Electrodo de Plata / Cloruro de Platareferencia más comúnmente empleado, y está suelectrodo de calomelano. Es relativamente fácil de preparar mediante un alambre de plata pura dentro de una solución de KCl o HCl, al que se aplica una tensión de unos 2 Vcc durante unos 5 minutos, para producir el depósito eleAunque es fácil de construir, se requiere el uso de reactivos de alta pureza y uno o varios días para la estabilización del potencial.

Como en el caso del electrodo de calomel, la solución que sirve como contacto iónico es una solución saturada de KCl.

Para medir potenciales con estos otros electrodos patrón, cuyo valor respecto al de referencia de hidrógeno no es cero, es necesario indicar qué tipo de electrodo se ha utilizado y establecer la diferencia entre ellos.

Las siguientes figuras muestran la relación entre los diferentes potenciales de diferentes electrodos, y el potencial de polarización requerido para estructuras de acero enterradas.El cuadro aledaño muestra los potenciales que hayalejado de la corrosión.



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Electrodo de Plata / Cloruro de Plata (Ag-AgCl): Es el tercer electrodo de referencia más comúnmente empleado, y está sustituyendo paulatinamente al electrodo de calomelano. Es relativamente fácil de preparar mediante un alambre de plata pura dentro de una solución de KCl o HCl, al que se aplica una tensión de unos

durante unos 5 minutos, para producir el depósito electrolítico del cloro. Aunque es fácil de construir, se requiere el uso de reactivos de alta pureza y uno o varios días para la estabilización del potencial.

Como en el caso del electrodo de calomel, la solución que sirve como contacto ón saturada de KCl.

Para medir potenciales con estos otros electrodos patrón, cuyo valor respecto al de referencia de hidrógeno no es cero, es necesario indicar qué tipo de electrodo se ha

iferencia entre ellos.

Las siguientes figuras muestran la relación entre los diferentes potenciales de diferentes electrodos, y el potencial de polarización requerido para estructuras de acero enterradas.El cuadro aledaño muestra los potenciales que hay que aplicar al acero para mantenerlo



AgCl): Es el tercer electrodo de stituyendo paulatinamente al

electrodo de calomelano. Es relativamente fácil de preparar mediante un alambre de plata pura dentro de una solución de KCl o HCl, al que se aplica una tensión de unos

ctrolítico del cloro. Aunque es fácil de construir, se requiere el uso de reactivos de alta pureza y uno o

Como en el caso del electrodo de calomel, la solución que sirve como contacto

Para medir potenciales con estos otros electrodos patrón, cuyo valor respecto al de referencia de hidrógeno no es cero, es necesario indicar qué tipo de electrodo se ha

Las siguientes figuras muestran la relación entre los diferentes potenciales de diferentes electrodos, y el potencial de polarización requerido para estructuras de acero enterradas.

que aplicar al acero para mantenerlo


Según con qué literatura se trate, existen diferentes siglas para hacer referencia a los electrodos de referencia. En este documento, y en todo el proyecto, se hace referencia con siglas a:

HSE (Hydrogen Standard Electrode):

CSE (Copper Standard Electrode):

SCE (Standard Calomelano Ele

El electrodo que se usará como referencia en todo el proyecto es siempre el electrodo de cobre / Sulfato de Cobre (Cu

3.8.3. Diagramas de Pourbaix

Marcel Pourbaix, químico ruso, creó el diagrama que lleva su nombre. El diagrama traza líneas que separan fases acuoso.



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Según con qué literatura se trate, existen diferentes siglas para hacer referencia a los electrodos de referencia. En este documento, y en todo el proyecto, se hace referencia

(Hydrogen Standard Electrode): Electrodo Estándar de Hidrógeno

CSE (Copper Standard Electrode): Electrodo Estándar de Cobre/Sulfato de Cobre

SCE (Standard Calomelano Electrode): Electrodo Estándar de Cdesuso)

omo referencia en todo el proyecto es siempre el electrodo de cobre / Sulfato de Cobre (Cu-CuSO4), abreviado como CSE.

Diagramas de Pourbaix

Marcel Pourbaix, químico ruso, creó el diagrama que lleva su nombre. El diagrama traza líneas que separan fases de equilibrio estable en un sistema electroquímico



Según con qué literatura se trate, existen diferentes siglas para hacer referencia a los electrodos de referencia. En este documento, y en todo el proyecto, se hace referencia

Electrodo Estándar de Hidrógeno

Electrodo Estándar de Cobre/Sulfato de

Electrodo Estándar de Calomelano (en

omo referencia en todo el proyecto es siempre el electrodo de

Marcel Pourbaix, químico ruso, creó el diagrama que lleva su nombre. El diagrama de equilibrio estable en un sistema electroquímico


Por la disposición de sus ejes, también se conocen como diagramas de Ehvertical se denomina Eh y representa el potencial de voltaje con respecto al electrodo estándar de hidrógeno (SHE)

Un diagrama simplificado de Pourbaix indica las regiones de "inmunidad", "corrosión" y "pasividad", proporcionando una guía de la estabilidad de un metal en un entorno específico.

• Inmunidad: El metal no es atacado.

• Corrosión: El metal se disuelve en la disolución formando sales e hidróxidos solubles.

• Pasivación: El metal forma una capa estable de un óxido u otra sal en su superficie, autoprotegiéndose de una mayor corrosión. El mejor ejemplo es el del aluminio, que expuesto al aire, forma en su superficie una capa de óxido natural (alúmina).

En este enfoque, los diagramas de Pourbaix son usados para predecir la estabilidad de los metales y los productos de corrosión a diferentes pH. El diagrama puede verse alterado si cambia la temperatura a la que se realiza. Generalmente se dan a 25 ºC.

Un típico diagrama de Pourboix para el hierro / acero, se muestra en la siguiente gráfica, donde se muestra los potenciales referidos a distintos electrodos de medida.

En el diagrama se observa una línea que divide la zona de inmunidad de la zona de corrosión y de pasivación. Se concluye que, la aplicación de una corriente catódica que mantenga el potencial hacia valores negativos, provoca la inmunidad del acero.

El diagrama demuestra algo que ya se había justificado: Para invertir la tendencia a la corrosión, el ánodo debe proporcionar el potencial necesario para mantener el cátodo por debajo de su potencial de corrosión.



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Por la disposición de sus ejes, también se conocen como diagramas de Ehvertical se denomina Eh y representa el potencial de voltaje con respecto al electrodo estándar de hidrógeno (SHE). El eje horizontal representa el pH.

Un diagrama simplificado de Pourbaix indica las regiones de "inmunidad", "corrosión" y "pasividad", proporcionando una guía de la estabilidad de un metal en un entorno

: El metal no es atacado.

: El metal se disuelve en la disolución formando sales e hidróxidos

: El metal forma una capa estable de un óxido u otra sal en su superficie, autoprotegiéndose de una mayor corrosión. El mejor ejemplo es el del aluminio, que xpuesto al aire, forma en su superficie una capa de óxido natural (alúmina).

En este enfoque, los diagramas de Pourbaix son usados para predecir la estabilidad de los metales y los productos de corrosión a diferentes pH. El diagrama puede verse

i cambia la temperatura a la que se realiza. Generalmente se dan a 25 ºC.


ama se observa una línea que divide la zona de inmunidad de la zona de corrosión y de pasivación. Se concluye que, la aplicación de una corriente catódica que mantenga el potencial hacia valores negativos, provoca la inmunidad del acero.

tra algo que ya se había justificado: Para invertir la tendencia a la corrosión, el ánodo debe proporcionar el potencial necesario para mantener el cátodo por debajo de su potencial de corrosión.



Por la disposición de sus ejes, también se conocen como diagramas de Eh-pH. El eje vertical se denomina Eh y representa el potencial de voltaje con respecto al electrodo

Un diagrama simplificado de Pourbaix indica las regiones de "inmunidad", "corrosión" y "pasividad", proporcionando una guía de la estabilidad de un metal en un entorno

: El metal se disuelve en la disolución formando sales e hidróxidos

: El metal forma una capa estable de un óxido u otra sal en su superficie, autoprotegiéndose de una mayor corrosión. El mejor ejemplo es el del aluminio, que xpuesto al aire, forma en su superficie una capa de óxido natural (alúmina).

En este enfoque, los diagramas de Pourbaix son usados para predecir la estabilidad de los metales y los productos de corrosión a diferentes pH. El diagrama puede verse

i cambia la temperatura a la que se realiza. Generalmente se dan a 25 ºC.


ama se observa una línea que divide la zona de inmunidad de la zona de corrosión y de pasivación. Se concluye que, la aplicación de una corriente catódica que mantenga el potencial hacia valores negativos, provoca la inmunidad del acero.

tra algo que ya se había justificado: Para invertir la tendencia a la corrosión, el ánodo debe proporcionar el potencial necesario para mantener el cátodo


El ánodo puede formarse uniendo eléctricamente de forma direelectronegativo de la serie galvánica, o bien aportando la corriente de polarización que mantenga el cátodo alejado de la zona de corrosión.

Para un entorno electrolítico dado (solución electrolítica), y considerando una medida de potencial respecto a un electrodo de referencia, la estructura metálica quedará protegida cuando su potencial respecto al electrodo de referencia esté por debajo del potencial de corrosión. Se habla de protección catódica completa o incompleta según se consiga detener o disminuir la corrosión.

3.8.4. Circuitos y Medida del Potencial

Resumiendo, al aplicar protección catódica enviando corriente eléctrica desde un ánodo o conjunto de ánodos hacia la estructura, bien sea por ánodos de sacrificio o bien por corriente impresa, se consigue modificar el potencial eléctrico de dicha estructura. Este potencial cambiará hasta alcanzar un valor estable que se denomina protección. El proceso de cambio del potencial desde el potencial natural hasta el potencial de protección es lo que se conoce como

Para controlar es necesario medir. La protección por corriente impresa requiere inyectar la corriente que polarice los electrodos, forzando a la estructura (cátodo) a mantenerse electronegativa respecto al ánodo, dentro de los criterios de protección recomendados. Valores superiores producirían la sobreprotección y un posible ampollamiento y fragilización por hidrógeno. Valores inferiores no conseguirían la protección de la estructura.

La EPC debe aportar el potencial de polarización regulado y estable. La medida es fundamental para poder controlar. A continuación se razonan los distintos elementos que intervienen en el circuito de una EPC para determinar el control que debe tener la misma.

En las medidas de tensión con el voltímetro ha de tenerse en cuenta la polaridad de la medida. La medida habitual de potencial se realiza conectando el positivo del voltímetro al electrodo de referencia y el negativo a la tubería. La indicación que debe aparecer el display debe ser negativa.



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El ánodo puede formarse uniendo eléctricamente de forma directa un metal más electronegativo de la serie galvánica, o bien aportando la corriente de polarización que mantenga el cátodo alejado de la zona de corrosión.

Para un entorno electrolítico dado (solución electrolítica), y considerando una medida l respecto a un electrodo de referencia, la estructura metálica quedará

protegida cuando su potencial respecto al electrodo de referencia esté por debajo del potencial de corrosión. Se habla de protección catódica completa o incompleta según se

ener o disminuir la corrosión.

Circuitos y Medida del Potencial

Resumiendo, al aplicar protección catódica enviando corriente eléctrica desde un ánodo o conjunto de ánodos hacia la estructura, bien sea por ánodos de sacrificio o bien por

a, se consigue modificar el potencial eléctrico de dicha estructura. Este potencial cambiará hasta alcanzar un valor estable que se denomina

. El proceso de cambio del potencial desde el potencial natural hasta el ción es lo que se conoce como polarización de la estructura

Para controlar es necesario medir. La protección por corriente impresa requiere inyectar la corriente que polarice los electrodos, forzando a la estructura (cátodo) a mantenerse

especto al ánodo, dentro de los criterios de protección recomendados. Valores superiores producirían la sobreprotección y un posible ampollamiento y fragilización por hidrógeno. Valores inferiores no conseguirían la protección de la

aportar el potencial de polarización regulado y estable. La medida es fundamental para poder controlar. A continuación se razonan los distintos elementos que intervienen en el circuito de una EPC para determinar el control que debe tener la

medidas de tensión con el voltímetro ha de tenerse en cuenta la polaridad de la medida. La medida habitual de potencial se realiza conectando el positivo del voltímetro al electrodo de referencia y el negativo a la tubería. La indicación que debe aparecer el display debe ser negativa.



cta un metal más electronegativo de la serie galvánica, o bien aportando la corriente de polarización que

Para un entorno electrolítico dado (solución electrolítica), y considerando una medida l respecto a un electrodo de referencia, la estructura metálica quedará

protegida cuando su potencial respecto al electrodo de referencia esté por debajo del potencial de corrosión. Se habla de protección catódica completa o incompleta según se

Resumiendo, al aplicar protección catódica enviando corriente eléctrica desde un ánodo o conjunto de ánodos hacia la estructura, bien sea por ánodos de sacrificio o bien por

a, se consigue modificar el potencial eléctrico de dicha estructura. Este potencial cambiará hasta alcanzar un valor estable que se denomina potencial de

. El proceso de cambio del potencial desde el potencial natural hasta el polarización de la estructura.

Para controlar es necesario medir. La protección por corriente impresa requiere inyectar la corriente que polarice los electrodos, forzando a la estructura (cátodo) a mantenerse

especto al ánodo, dentro de los criterios de protección recomendados. Valores superiores producirían la sobreprotección y un posible ampollamiento y fragilización por hidrógeno. Valores inferiores no conseguirían la protección de la

aportar el potencial de polarización regulado y estable. La medida es fundamental para poder controlar. A continuación se razonan los distintos elementos que intervienen en el circuito de una EPC para determinar el control que debe tener la

medidas de tensión con el voltímetro ha de tenerse en cuenta la polaridad de la medida. La medida habitual de potencial se realiza conectando el positivo del voltímetro al electrodo de referencia y el negativo a la tubería. La indicación que debe aparecer en


Medida de potenciales y conexionado del electrodo de referencia en el voltímetro

El potencial de una estructura respecto al electrodo de referencia es en realidad la suma de otros tres:

• El potencial del propio electroddel potencial de referencia utilizado (El potencial cero en la escala convencional es el cero del electrodo de hidrógeno). Para estructuras enterradas el electrodo más usado es el de cobre/sulfato de coelectrodo está aproximadamente unos 300 mV por encima del cero en la escala del de hidrógeno.

• El potencial (sobrepotencial) que se produce entre la superficie del metal y el

electrolito, que se debe fundamentalmensuperficie, y que a su vez está en función de la naturaleza de la reacción ente el metal y el electrolito, su velocidad y la noforma una película o film de polarización proteger.

El concepto de potencial aquí descrito se diferencia del concepto de caída de potencial que se produce por la resistencia de contacto entre el material y el suelo, en que no se ha mencionado para nada la cores independiente de su valor. Este potencial aparece por la existencia de la reacción química en la superficie de contacto entre suelo y estructura, y puede variar a lo largo del tiempo según como varíe esta reaccpor la resistencia óhmica de contacto es dependiente de la corriente de protección.

Si la corrosión se detiene y no existe interacción química entre la superficie del metal y el electrolito, este potencial pelicular d

• El potencial generado por la suma de las distintas caídas de tensión producidas al

paso de la corriente en el circuito, que a su vez están en función de la resistencia óhmica del circuito, de la posición del electrodo de referencia respecto a l



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El potencial de una estructura respecto al electrodo de referencia es en realidad la suma

El potencial del propio electrodo de referencia: El potencial medido varía en función del potencial de referencia utilizado (El potencial cero en la escala convencional es el cero del electrodo de hidrógeno). Para estructuras enterradas el electrodo más usado es el de cobre/sulfato de cobre (Cu/CuSO4). El potencial "0" de este electrodo está aproximadamente unos 300 mV por encima del cero en la escala del

El potencial (sobrepotencial) que se produce entre la superficie del metal y el electrolito, que se debe fundamentalmente a la concentración de la reacción en esta superficie, y que a su vez está en función de la naturaleza de la reacción ente el metal y el electrolito, su velocidad y la no-homogeneidad del mismo. Este potencial forma una película o film de polarización alrededor de la superficie metálica a

El concepto de potencial aquí descrito se diferencia del concepto de caída de potencial que se produce por la resistencia de contacto entre el material y el suelo, en que no se ha mencionado para nada la corriente de polarización de la estructura, y es independiente de su valor. Este potencial aparece por la existencia de la reacción química en la superficie de contacto entre suelo y estructura, y puede variar a lo largo del tiempo según como varíe esta reacción, mientras que la caída de tensión por la resistencia óhmica de contacto es dependiente de la corriente de protección.

Si la corrosión se detiene y no existe interacción química entre la superficie del metal y el electrolito, este potencial pelicular desaparece.

El potencial generado por la suma de las distintas caídas de tensión producidas al paso de la corriente en el circuito, que a su vez están en función de la resistencia óhmica del circuito, de la posición del electrodo de referencia respecto a l




El potencial de una estructura respecto al electrodo de referencia es en realidad la suma

o de referencia: El potencial medido varía en función del potencial de referencia utilizado (El potencial cero en la escala convencional es el cero del electrodo de hidrógeno). Para estructuras enterradas el electrodo más

). El potencial "0" de este electrodo está aproximadamente unos 300 mV por encima del cero en la escala del

El potencial (sobrepotencial) que se produce entre la superficie del metal y el te a la concentración de la reacción en esta

superficie, y que a su vez está en función de la naturaleza de la reacción ente el homogeneidad del mismo. Este potencial

alrededor de la superficie metálica a

El concepto de potencial aquí descrito se diferencia del concepto de caída de potencial que se produce por la resistencia de contacto entre el material y el suelo,

riente de polarización de la estructura, y es independiente de su valor. Este potencial aparece por la existencia de la reacción química en la superficie de contacto entre suelo y estructura, y puede variar a lo

ión, mientras que la caída de tensión por la resistencia óhmica de contacto es dependiente de la corriente de protección.

Si la corrosión se detiene y no existe interacción química entre la superficie del

El potencial generado por la suma de las distintas caídas de tensión producidas al paso de la corriente en el circuito, que a su vez están en función de la resistencia óhmica del circuito, de la posición del electrodo de referencia respecto a la


estructura, de la disposición de los distintos elementos que forman el sistema eléctrico (geometría), y la conductividad del electrolito.

Este potencial de polarización o polarizado, es la suma del potencial de corrosión y la polarización catódica. Al vcomo potencial IR, en referencia a su dependencia del paso de la corriente por el circuito eléctrico.

El siguiente esquema muestra las diferentes resistencias del circuito de medida de potenciales:

Resistencias del circuito de medida de potenciales

Se aprecian las correspondientes a los cables de medida, la resistencia de contacto entre el cable de medida y el electrodo, la propia resistencia interna del electrodo de referencia, la resistencia de conpropia resistencia del electrolito, el potencial (resistencia) de la polarización de la estructura, la propia resistencia de la estructura, la resistencia de contacto entre el cable de medida y la estructura, la resistencia de contacto de los cables de medida con el voltímetro, y la propia resistencia interna del voltímetro.



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estructura, de la disposición de los distintos elementos que forman el sistema eléctrico (geometría), y la conductividad del electrolito.

Este potencial de polarización o polarizado, es la suma del potencial de corrosión y la polarización catódica. Al valor del potencial no polarizado, se le suele denominar

, en referencia a su dependencia del paso de la corriente por el

El siguiente esquema muestra las diferentes resistencias del circuito de medida de

Resistencias del circuito de medida de potenciales

Se aprecian las correspondientes a los cables de medida, la resistencia de contacto entre el cable de medida y el electrodo, la propia resistencia interna del electrodo de referencia, la resistencia de contacto entre el electrodo de referencia y el electrolito, la propia resistencia del electrolito, el potencial (resistencia) de la polarización de la estructura, la propia resistencia de la estructura, la resistencia de contacto entre el cable

estructura, la resistencia de contacto de los cables de medida con el voltímetro, y la propia resistencia interna del voltímetro.



estructura, de la disposición de los distintos elementos que forman el sistema

Este potencial de polarización o polarizado, es la suma del potencial de corrosión y alor del potencial no polarizado, se le suele denominar

, en referencia a su dependencia del paso de la corriente por el

El siguiente esquema muestra las diferentes resistencias del circuito de medida de

Se aprecian las correspondientes a los cables de medida, la resistencia de contacto entre el cable de medida y el electrodo, la propia resistencia interna del electrodo de

tacto entre el electrodo de referencia y el electrolito, la propia resistencia del electrolito, el potencial (resistencia) de la polarización de la estructura, la propia resistencia de la estructura, la resistencia de contacto entre el cable

estructura, la resistencia de contacto de los cables de medida con el


El esquema eléctrico del circuito equivalente, puede representarse como:

Dónde: Er: Potencial de la EPC.Ea: Potencial anódico.Ee: Potencial de referencia.

Las caídas de tensión debidas al paso de la corriente por las diferentes resistencias del circuito, se superponen a la medida del potencial entre la estructura y el electroliConocer los valores de caída de tensión en la medida del potencial es muy importante para poder regular a potencial constante. Si el potencial medido no es el correcto, la regulación de la EPC no estará cumpliendo la función de protección para la que sdiseña.

Estas caídas de potencial pueden ser obviadas cuando la resistencia óhmica de los cables es baja (longitudes de los cables cortas, y secciones elevadas). Hay que evitar resistencias de contacto elevadas. La resistencia de contacto en las tomas dpara medidas deben estar siempre limpias para no aumentar su resistencia de contacto.

Respecto al electrodo de referencia, la resistencia de contacto entre éste y el electrolito puede ser despreciada si el contacto entre ambos está convenientemel área de contacto es la mayor posible.

Para evitar que la resistencia interna del voltímetro influya en la medida (está en paralelo con el circuito a medir), es conveniente que su resistencia interna sea mayor de 100 KΩ, recomendada de al menos 10 M



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Circuito de potenciales y corrientes

Er: Potencial de la EPC. Ea: Potencial anódico. Ee: Potencial de referencia.

Las caídas de tensión debidas al paso de la corriente por las diferentes resistencias del circuito, se superponen a la medida del potencial entre la estructura y el electroliConocer los valores de caída de tensión en la medida del potencial es muy importante para poder regular a potencial constante. Si el potencial medido no es el correcto, la regulación de la EPC no estará cumpliendo la función de protección para la que s

Estas caídas de potencial pueden ser obviadas cuando la resistencia óhmica de los cables es baja (longitudes de los cables cortas, y secciones elevadas). Hay que evitar resistencias de contacto elevadas. La resistencia de contacto en las tomas dpara medidas deben estar siempre limpias para no aumentar su resistencia de contacto.

Respecto al electrodo de referencia, la resistencia de contacto entre éste y el electrolito puede ser despreciada si el contacto entre ambos está convenientemente humedecido, y el área de contacto es la mayor posible.

Para evitar que la resistencia interna del voltímetro influya en la medida (está en paralelo con el circuito a medir), es conveniente que su resistencia interna sea mayor de

e al menos 10 MΩ.




Las caídas de tensión debidas al paso de la corriente por las diferentes resistencias del circuito, se superponen a la medida del potencial entre la estructura y el electrolito. Conocer los valores de caída de tensión en la medida del potencial es muy importante para poder regular a potencial constante. Si el potencial medido no es el correcto, la regulación de la EPC no estará cumpliendo la función de protección para la que se

Estas caídas de potencial pueden ser obviadas cuando la resistencia óhmica de los cables es baja (longitudes de los cables cortas, y secciones elevadas). Hay que evitar resistencias de contacto elevadas. La resistencia de contacto en las tomas de potencial para medidas deben estar siempre limpias para no aumentar su resistencia de contacto.

Respecto al electrodo de referencia, la resistencia de contacto entre éste y el electrolito ente humedecido, y

Para evitar que la resistencia interna del voltímetro influya en la medida (está en paralelo con el circuito a medir), es conveniente que su resistencia interna sea mayor de


Por último, considerar que la resistencia al paso de la corriente por el electrolito puede ser también obviada si la resistividad del terreno es baja, o si la corriente circulante es también mínima.

Todos los valores óhmicos del circuito determinarse con cierta precisión, excepto el que depende del electrolito (para estructuras enterradas se recuerda que el electrolito es el terreno en el que se encuentra inmersa la estructura).

El potencial de medida del electrolito está influenciado por numerosos factores, que no pueden ser conocidos con exactitud. Entre ellos cabe citar su variación de resistividad debido a cambios de humedad y temperatura, la posible variación del pH, el material orgánico y la influencia de las bacterias que producen su descomposición, o la influencia de fuentes de potencial inducidas, tales como estructuras de vías férreas electrificadas o líneas de alta tensión.

Así se puede afirmar que la medida del auténtico potencial de cfunción del electrolito, o sea, del suelo.

Para minimizar el potencial debido al paso de corriente entre electrolito y el SCE, éste electrodo debe situarse cerca de la estructura. Para tuberías enterradas, su posición correcta corresponde a un punto justo encima de la generatriz superior de la tubería, de forma que quede perpendicular a ella.

Considerando el circuito eléctrico descrito y los diferentes potenciales, se define el potencial polarizado como el potencial medido a través electrolito, cuando las demás caídas de potencial respecto a esta, son despreciables. Se recalca la importancia de conocer el potencial IR puesto que su eliminación en el circuito proporciona el auténtico potencial de la estruct Fuera de un circuito de protección catódica, la medida de potenciales de corrosión suele hacerse con probetas hechas con el mismo tipo de material con el que está fabricada la estructura a proteger, inmersas en electrolito (terreno) obtenido en el lusituará la estructura.

3.9. Criterios de Protección

Las celdas de corrosión suelen ser microscópicas, y sin embargo las medidas realizadas sobre el circuito eléctrico de protección, se hacen sobre el total de la estructura y son los promedios de todos los potenciales de corrosión.

Es fundamental entender que no hay un único criterio para la protección, pero se han desarrollado valores en normativas, ampliamente aceptado, y que se han demostrado como criterios eficaces para la protección contra la c



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Por último, considerar que la resistencia al paso de la corriente por el electrolito puede ser también obviada si la resistividad del terreno es baja, o si la corriente circulante es

Todos los valores óhmicos del circuito de medida del potencial de corrosión pueden determinarse con cierta precisión, excepto el que depende del electrolito (para estructuras enterradas se recuerda que el electrolito es el terreno en el que se encuentra

medida del electrolito está influenciado por numerosos factores, que no pueden ser conocidos con exactitud. Entre ellos cabe citar su variación de resistividad debido a cambios de humedad y temperatura, la posible variación del pH, el material

a influencia de las bacterias que producen su descomposición, o la influencia de fuentes de potencial inducidas, tales como estructuras de vías férreas electrificadas o líneas de alta tensión.

Así se puede afirmar que la medida del auténtico potencial de corrosión siempre está en función del electrolito, o sea, del suelo.

Para minimizar el potencial debido al paso de corriente entre electrolito y el SCE, éste electrodo debe situarse cerca de la estructura. Para tuberías enterradas, su posición

esponde a un punto justo encima de la generatriz superior de la tubería, de forma que quede perpendicular a ella.

Considerando el circuito eléctrico descrito y los diferentes potenciales, se define el como el potencial medido a través de la interfase estructura

electrolito, cuando las demás caídas de potencial respecto a esta, son despreciables.

Se recalca la importancia de conocer el potencial IR puesto que su eliminación en el circuito proporciona el auténtico potencial de la estructura.

Fuera de un circuito de protección catódica, la medida de potenciales de corrosión suele hacerse con probetas hechas con el mismo tipo de material con el que está fabricada la estructura a proteger, inmersas en electrolito (terreno) obtenido en el lu

Criterios de Protección

Las celdas de corrosión suelen ser microscópicas, y sin embargo las medidas realizadas sobre el circuito eléctrico de protección, se hacen sobre el total de la estructura y son los

odos los potenciales de corrosión.

Es fundamental entender que no hay un único criterio para la protección, pero se han desarrollado valores en normativas, ampliamente aceptado, y que se han demostrado como criterios eficaces para la protección contra la corrosión.



Por último, considerar que la resistencia al paso de la corriente por el electrolito puede ser también obviada si la resistividad del terreno es baja, o si la corriente circulante es

de medida del potencial de corrosión pueden determinarse con cierta precisión, excepto el que depende del electrolito (para estructuras enterradas se recuerda que el electrolito es el terreno en el que se encuentra

medida del electrolito está influenciado por numerosos factores, que no pueden ser conocidos con exactitud. Entre ellos cabe citar su variación de resistividad debido a cambios de humedad y temperatura, la posible variación del pH, el material

a influencia de las bacterias que producen su descomposición, o la influencia de fuentes de potencial inducidas, tales como estructuras de vías férreas

orrosión siempre está en

Para minimizar el potencial debido al paso de corriente entre electrolito y el SCE, éste electrodo debe situarse cerca de la estructura. Para tuberías enterradas, su posición

esponde a un punto justo encima de la generatriz superior de la tubería, de

Considerando el circuito eléctrico descrito y los diferentes potenciales, se define el de la interfase estructura-

electrolito, cuando las demás caídas de potencial respecto a esta, son despreciables.

Se recalca la importancia de conocer el potencial IR puesto que su eliminación en el

Fuera de un circuito de protección catódica, la medida de potenciales de corrosión suele hacerse con probetas hechas con el mismo tipo de material con el que está fabricada la estructura a proteger, inmersas en electrolito (terreno) obtenido en el lugar donde se

Las celdas de corrosión suelen ser microscópicas, y sin embargo las medidas realizadas sobre el circuito eléctrico de protección, se hacen sobre el total de la estructura y son los

Es fundamental entender que no hay un único criterio para la protección, pero se han desarrollado valores en normativas, ampliamente aceptado, y que se han demostrado


De entre los diferentes criterios que se pueden seguir, el criterio más universalmente aceptado el que dictan los diagramas de Pourbaix, en referencia al que debe existir entre la estructura y terreno (cátodo y electrolito), siecorrespondiente electrodo de referencia.

Básicamente se aplican 3 criterios de protección, dos relacionados con el potencial entre la estructura-suelo y el electrodo de referencia de con un desplazamiento de la polarización de 100 mV respecto a un electrodo no definido.

• Criterio 1: Con la protección catódica aplicada, mantener un potencial negativo catódico, de al menos 850 mV ( El potencial se mide respecto al electrodo CSE de referencia, que deen contacto con el electrolito. En la medida del potencial para el cumplimiento de este criterio deben tenerse en cuenta todas las caídas de potencial del circuito, que deben restarse del potencial medido para obtener el auténtico criterio de prot

Este criterio y su medida también se conocen como “a potencial ON”. La caída de tensión por IR puede despreciarse cuando la corriente y/o la resistividad del terreno son bajas.

• Criterio 2: Sin la protección catódica aplicada, mantener un potenci

negativo de al menos 850 mV ( Respecto al criterio 1, la diferencia estriba en que la medida de potencial se realiza sin la aplicación de la protección catódica. Al eliminar la aportación de corriente en la protetodas las caídas de tensión IR del circuito, así como el aumento de potencial derivado del paso de la corriente por el electrolito. Es por ello que también se conoce como “potencial OFF o medida de potencial OFF”. La medida se aportada por la EPC. Al cortar el paso de intensidad, todas las caídas IR quedan eliminadas, (la resistencia del circuito eléctrico y del electrolito queda fuera de la medición). Al cortar la corrComo lo que realmente se desea medir es la polarización de la estructura, es en el instante de corte "OFF" cuando debe realizarse la medida de potencial. La interrupción de la corriente produceque típicamente es de 0,5 s, transcurridos los cuales y antes de 3 segundos, la medida de potencial OFF debe ser realizada.



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De entre los diferentes criterios que se pueden seguir, el criterio más universalmente aceptado el que dictan los diagramas de Pourbaix, en referencia al potencial mínimoque debe existir entre la estructura y terreno (cátodo y electrolito), siecorrespondiente electrodo de referencia.

Básicamente se aplican 3 criterios de protección, dos relacionados con el potencial entre suelo y el electrodo de referencia de Cu/CuSO4 (CSE), y otro relacionado

de la polarización de 100 mV respecto a un electrodo no

Con la protección catódica aplicada, mantener un potencial negativo catódico, de al menos 850 mV (-850 mV).

El potencial se mide respecto al electrodo CSE de referencia, que deen contacto con el electrolito. En la medida del potencial para el cumplimiento de este criterio deben tenerse en cuenta todas las caídas de potencial del circuito, que deben restarse del potencial medido para obtener el auténtico criterio de protección.

Este criterio y su medida también se conocen como “a potencial ON”. La caída de tensión por IR puede despreciarse cuando la corriente y/o la resistividad del terreno son bajas.

Sin la protección catódica aplicada, mantener un potencinegativo de al menos 850 mV (-850 mV) con respecto al electrodo CSE.

Respecto al criterio 1, la diferencia estriba en que la medida de potencial se sin la aplicación de la protección catódica.

Al eliminar la aportación de corriente en la protección catódica, se eliminan todas las caídas de tensión IR del circuito, así como el aumento de potencial derivado del paso de la corriente por el electrolito. Es por ello que también se conoce como “potencial OFF o medida de potencial OFF”.

realiza interrumpiendo el paso de corriente de protección aportada por la EPC. Al cortar el paso de intensidad, todas las caídas IR quedan eliminadas, (la resistencia del circuito eléctrico y del electrolito queda fuera de la medición).

Al cortar la corriente, la polarización de la estructura se empieza a disipar. Como lo que realmente se desea medir es la polarización de la estructura, es en el instante de corte "OFF" cuando debe realizarse la medida de potencial. La interrupción de la corriente produce un transitorio no útil para la medida, que típicamente es de 0,5 s, transcurridos los cuales y antes de 3 segundos, la medida de potencial OFF debe ser realizada.



De entre los diferentes criterios que se pueden seguir, el criterio más universalmente potencial mínimo

que debe existir entre la estructura y terreno (cátodo y electrolito), siempre referido al

Básicamente se aplican 3 criterios de protección, dos relacionados con el potencial entre (CSE), y otro relacionado

de la polarización de 100 mV respecto a un electrodo no

Con la protección catódica aplicada, mantener un potencial

El potencial se mide respecto al electrodo CSE de referencia, que debe estar en contacto con el electrolito. En la medida del potencial para el cumplimiento de este criterio deben tenerse en cuenta todas las caídas de potencial del circuito, que deben restarse del potencial medido para obtener

Este criterio y su medida también se conocen como “a potencial ON”. La caída de tensión por IR puede despreciarse cuando la corriente y/o la

Sin la protección catódica aplicada, mantener un potencial 850 mV) con respecto al electrodo CSE.

Respecto al criterio 1, la diferencia estriba en que la medida de potencial se

cción catódica, se eliminan todas las caídas de tensión IR del circuito, así como el aumento de potencial derivado del paso de la corriente por el electrolito. Es por ello que también se conoce como “potencial OFF o medida de potencial OFF”.

realiza interrumpiendo el paso de corriente de protección aportada por la EPC. Al cortar el paso de intensidad, todas las caídas IR quedan eliminadas, (la resistencia del circuito eléctrico y del electrolito

iente, la polarización de la estructura se empieza a disipar. Como lo que realmente se desea medir es la polarización de la estructura, es en el instante de corte "OFF" cuando debe realizarse la medida de potencial.

un transitorio no útil para la medida, que típicamente es de 0,5 s, transcurridos los cuales y antes de 3 segundos, la


La medida de la caída IR, a potencial “ON” se realiza cuando la corriente vuelve a circularconexión y de polarización de la estructura.

La figura representa los criterios de protección 1 y 2. La caída óhmica siempre es dependiente de la corriente drenada por la estructura y por Quizás la medida más importante a realizar es el potencial "OFF", el potencial sin caída de tensión por IR, y que se realiza interrumpiendo la corriente durante un periodo de tiempo muy corto, ya que el sistema empieza a despolar

• Criterio 3: Una polarización catódica mínima de 100 mV entre la superficie

de la estructura y un electrodo de referencia estable en contacto con el electrolito.

La diferencia respecto a los criterios anteriores es que no se hace referal electrodo CSE. La referencia es, sencillamente, otro electrodo, y el requisito de que la estructura debe estar totalmente polarizada cuando se realiza la medida. Es por tanto necesario medir los potenciales ON y OFF para determinar el decaimiento del potencial de protección. La medida se realiza partiendo bien desde el potencial de corrosión "OFF" o natural de la estructura (despolarizada), o bien con el potencial "ON" de la estructura polarizada. Partiendo de un potencial OFF (Sin corriente impraplicar la protección catódica a la estructura (inyección de corriente), el



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La medida de la caída IR, a potencial “ON” se realiza cuando la corriente vuelve a circular por el circuito y ha transcurrido un tiempo del transitorio de conexión y de polarización de la estructura.

La figura representa los criterios de protección 1 y 2. La caída óhmica siempre es dependiente de la corriente drenada por la estructura y por la resistividad del medio. Quizás la medida más importante a realizar es el potencial "OFF", el potencial sin caída de tensión por IR, y que se realiza interrumpiendo la corriente durante un periodo de tiempo muy corto, ya que el sistema empieza a despolarizarse rápidamente.

Una polarización catódica mínima de 100 mV entre la superficie de la estructura y un electrodo de referencia estable en contacto con el

La diferencia respecto a los criterios anteriores es que no se hace referal electrodo CSE. La referencia es, sencillamente, otro electrodo, y el requisito de que la estructura debe estar totalmente polarizada cuando se realiza la medida.

Es por tanto necesario medir los potenciales ON y OFF para determinar el del potencial de protección. La medida se realiza partiendo bien

desde el potencial de corrosión "OFF" o natural de la estructura (despolarizada), o bien con el potencial "ON" de la estructura polarizada.

Partiendo de un potencial OFF (Sin corriente impresa inyectada), si al aplicar la protección catódica a la estructura (inyección de corriente), el



La medida de la caída IR, a potencial “ON” se realiza cuando la corriente por el circuito y ha transcurrido un tiempo del transitorio de

La figura representa los criterios de protección 1 y 2. La caída óhmica siempre es la resistividad del medio.

Quizás la medida más importante a realizar es el potencial "OFF", el potencial sin caída de tensión por IR, y que se realiza interrumpiendo la corriente durante un periodo de

izarse rápidamente.

Una polarización catódica mínima de 100 mV entre la superficie de la estructura y un electrodo de referencia estable en contacto con el

La diferencia respecto a los criterios anteriores es que no se hace referencia al electrodo CSE. La referencia es, sencillamente, otro electrodo, y el requisito de que la estructura debe estar totalmente polarizada cuando se

Es por tanto necesario medir los potenciales ON y OFF para determinar el del potencial de protección. La medida se realiza partiendo bien

desde el potencial de corrosión "OFF" o natural de la estructura (despolarizada), o bien con el potencial "ON" de la estructura polarizada.

esa inyectada), si al aplicar la protección catódica a la estructura (inyección de corriente), el


potencial "cae" instantáneamente (se hace al menos 100 mV más positivo), el criterio se considera alcanzado.

Partiendo de un potencial ON (corriente impresa la corriente el potencial decae al menos 100 mV respecto al potencial natural de la estructura (Se hace 100 mV más negativo), el criterio se considera alcanzado.

El siguiente gráfico puede aclarar este criterio.

Hay que considerar que la corriente que circula en la celda galvánica produce que en el metal protegido se produzca desprendimiento de hidrógeno (o reducción de oxígeno), que normalmente se recombina nuevamente con el metal sin producir daños. Una sobreprotección con corriente más intensa genera un mayor desprendimiento de hidrógeno y se corre el riesgo de que el hidrógeno gaseoso se desprenda y no se recombine. Este fenómeno se manifiesta como un ampollamiento en la pintura y afecta a los revestimientos.

Los criterios de protección expuestos no tienen por qué cumplirse los tres a la vez. Es suficiente que se cumpla tan sólo uno de ellos para garantizar la protección contra la corrosión de la estructura.criterios habitualmente seguidos en la protección suelen ser el Criterio 1 y el Criterio 2.

Es necesario considerar que en determinadas circunstancias como son la presencia de sulfuros, bacterias, temperaturas elevadas y metales disimilares en contacto, estos criterios pueden no ser suficientes. En terrenos bien aireados y bien drenados, la protección catódica puede lograrse a potenciales menos electronegativos. Por todo ello no se puede hablar de un único criterio de protección.



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potencial "cae" instantáneamente (se hace al menos 100 mV más positivo), el criterio se considera alcanzado.

Partiendo de un potencial ON (corriente impresa inyectada), si al interrumpir la corriente el potencial decae al menos 100 mV respecto al potencial natural de la estructura (Se hace 100 mV más negativo), el criterio se considera

El siguiente gráfico puede aclarar este criterio.

onsiderar que la corriente que circula en la celda galvánica produce que en el metal protegido se produzca desprendimiento de hidrógeno (o reducción de oxígeno), que normalmente se recombina nuevamente con el metal sin producir daños. Una

on corriente más intensa genera un mayor desprendimiento de hidrógeno y se corre el riesgo de que el hidrógeno gaseoso se desprenda y no se recombine. Este fenómeno se manifiesta como un ampollamiento en la pintura y afecta

ios de protección expuestos no tienen por qué cumplirse los tres a la vez. Es suficiente que se cumpla tan sólo uno de ellos para garantizar la protección contra la corrosión de la estructura. Por homogeneidad y estandarización en las medidas, los

s habitualmente seguidos en la protección suelen ser el Criterio 1 y el Criterio 2.

Es necesario considerar que en determinadas circunstancias como son la presencia de sulfuros, bacterias, temperaturas elevadas y metales disimilares en contacto, estos

erios pueden no ser suficientes. En terrenos bien aireados y bien drenados, la protección catódica puede lograrse a potenciales menos electronegativos. Por todo ello no se puede hablar de un único criterio de protección.



potencial "cae" instantáneamente (se hace al menos 100 mV más positivo),

inyectada), si al interrumpir la corriente el potencial decae al menos 100 mV respecto al potencial natural de la estructura (Se hace 100 mV más negativo), el criterio se considera

onsiderar que la corriente que circula en la celda galvánica produce que en el metal protegido se produzca desprendimiento de hidrógeno (o reducción de oxígeno), que normalmente se recombina nuevamente con el metal sin producir daños. Una

on corriente más intensa genera un mayor desprendimiento de hidrógeno y se corre el riesgo de que el hidrógeno gaseoso se desprenda y no se recombine. Este fenómeno se manifiesta como un ampollamiento en la pintura y afecta

ios de protección expuestos no tienen por qué cumplirse los tres a la vez. Es suficiente que se cumpla tan sólo uno de ellos para garantizar la protección contra la

Por homogeneidad y estandarización en las medidas, los s habitualmente seguidos en la protección suelen ser el Criterio 1 y el Criterio 2.

Es necesario considerar que en determinadas circunstancias como son la presencia de sulfuros, bacterias, temperaturas elevadas y metales disimilares en contacto, estos

erios pueden no ser suficientes. En terrenos bien aireados y bien drenados, la protección catódica puede lograrse a potenciales menos electronegativos. Por todo ello


Con estas salvedades, los criteriosproyecto, deberán seguir las recomendaciones NACE e ISO, ajustados a valores de control de potencial entre estructura y medio electrolítico, Cu/SO4Cu (CSE) según se indica:

Potencial mínimo:

Potencial Máximo: Entre

Para tubos de acero enterrados, y en general estructuras enterradas, NACE recomienda el uso de potenciales mínimos de protección de 0,850 V, respecto al electrodo de Cu / SO4 Cu.

3.10. Normativas de Protección Catódica

En Europa, el Comité Técnico CEN/TC 219 elaborar las normas de estudio y protección catódica. Una vez aprobadas, los comités nacionales de cada país realizan las versiones en diferentesAsociación Española de Normalización y Certificación (AENOR), a través de su comité técnico AEN/CTN 112 Corrosión y Protección de los Materiales Metálicos, organismo que se encarga de

Se citan algunas de las normas hasta ahora publicadas

• UNE-EN-12473. Principios generales de la protección catódica en agua de mar (Marzo 2001).

• UNE-EN-12495. Protección catódica para estructuras marítimas fijas de acero (Marzo 2001).

• UNE-EN-12696. Protección catódica del acero en• UNE-EN-13173. Protección catódica para estructuras marítimas flotantes de

acero (Diciembre 2001).• UNE-EN-13174. Protección catódica para instalaciones portuarias (Diciembre

2001). • UNE-EN-12954. Protección catódica de estructuras

sumergidas. Principios generales y aplicación a tuberías. (Febrero 2002).• UNE-EN-12474. Protección catódica de canalizaciones submarinas (Febrero

2002). • UNE-EN- 12499. Protección catódica interna de estructuras metálicas (Mayo

2003). • UNE-EN-13509. Técnicas de medida en protección catódica. • EN-13636. Cathodic protection of buried metallic tanks and related piping (July

2004). • UNE-EN-50162. Protección contra la corrosión debida a corrientes vagabundas

provenientes de sistemas de corriente continua. (Enero 2005).• EN-14505. Cathodic Protection of complex structures.



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Con estas salvedades, los criterios de potencial para la EPC que se utilizarán en este proyecto, deberán seguir las recomendaciones NACE e ISO, ajustados a valores de control de potencial entre estructura y medio electrolítico, referidos a un electrodo de

según se indica:

encial mínimo: -850 mV

Potencial Máximo: Entre - 1 200 mV a -1 300 mV

Para tubos de acero enterrados, y en general estructuras enterradas, NACE recomienda el uso de potenciales mínimos de protección de 0,850 V, respecto al electrodo de Cu /

ativas de Protección Catódica

En Europa, el Comité Técnico CEN/TC 219 Protección Catódica, es el encargado de elaborar las normas de estudio y protección catódica. Una vez aprobadas, los comités nacionales de cada país realizan las versiones en diferentes idiomas. En España la Asociación Española de Normalización y Certificación (AENOR), a través de su comité

Corrosión y Protección de los Materiales Metálicos, organismo que se encarga de de esta cuestión.

ormas hasta ahora publicadas

12473. Principios generales de la protección catódica en agua de mar

12495. Protección catódica para estructuras marítimas fijas de acero

12696. Protección catódica del acero en el hormigón. (Abril 2001).13173. Protección catódica para estructuras marítimas flotantes de

acero (Diciembre 2001). 13174. Protección catódica para instalaciones portuarias (Diciembre

12954. Protección catódica de estructuras metálicas enterradas o sumergidas. Principios generales y aplicación a tuberías. (Febrero 2002).

12474. Protección catódica de canalizaciones submarinas (Febrero

12499. Protección catódica interna de estructuras metálicas (Mayo

13509. Técnicas de medida en protección catódica. (Diciembre 2003).13636. Cathodic protection of buried metallic tanks and related piping (July

50162. Protección contra la corrosión debida a corrientes vagabundas sistemas de corriente continua. (Enero 2005).

14505. Cathodic Protection of complex structures. (April 2005).



de potencial para la EPC que se utilizarán en este proyecto, deberán seguir las recomendaciones NACE e ISO, ajustados a valores de

referidos a un electrodo de

Para tubos de acero enterrados, y en general estructuras enterradas, NACE recomienda el uso de potenciales mínimos de protección de 0,850 V, respecto al electrodo de Cu /

, es el encargado de elaborar las normas de estudio y protección catódica. Una vez aprobadas, los comités

idiomas. En España la Asociación Española de Normalización y Certificación (AENOR), a través de su comité

Corrosión y Protección de los Materiales Metálicos, es el

12473. Principios generales de la protección catódica en agua de mar

12495. Protección catódica para estructuras marítimas fijas de acero

el hormigón. (Abril 2001). 13173. Protección catódica para estructuras marítimas flotantes de

13174. Protección catódica para instalaciones portuarias (Diciembre

metálicas enterradas o sumergidas. Principios generales y aplicación a tuberías. (Febrero 2002).

12474. Protección catódica de canalizaciones submarinas (Febrero

12499. Protección catódica interna de estructuras metálicas (Mayo

(Diciembre 2003). 13636. Cathodic protection of buried metallic tanks and related piping (July

50162. Protección contra la corrosión debida a corrientes vagabundas

(April 2005).


Otras normas de referencia son:

• EN-ISO-8044. Corrosión de metales y aleaciones. Términos principales y definiciones (ISO 8044:1999).

• NACE-RP0169–02 Control of External Corrosion on Underground or Submerged Metallic Piping Systems.

• NACE- RP0285-91 Corrosion Control of Underground Storage Tank Systems by Cathodic Protection.

4. Descripción del Funcionamiento del Sistema

Como se expuso en la justificatiene por función mantener el cátodo a potencial negativo respecto a los ánodos de difusión.

La figura muestra la configuración del sistema, que está formado por dos bloques principales: Alimentación d

A su vez, se aprecia que cada uno de los dos grandes bloques se constituye por otros más sencillos. La alimentación energética tiene como generador de energía los paneles solares, que a través del reguladorestación de protección catódica.

El segundo gran bloque es, la estación de protección catódica, alimentada desde el regulador de carga de batería, y que tiene conexiones externas a la medida del potenciade la estructura a proteger, y la salida hacia los ánodos de difusión del potencial de protección.

4.1. Alimentación de Energía



Página 38

Otras normas de referencia son:

8044. Corrosión de metales y aleaciones. Términos principales y definiciones (ISO 8044:1999).

02 Control of External Corrosion on Underground or Submerged Metallic Piping Systems.

91 Corrosion Control of Underground Storage Tank Systems ection.

Descripción del Funcionamiento del Sistema

Como se expuso en la justificación de la necesidad de la protección catódica, la EPC tiene por función mantener el cátodo a potencial negativo respecto a los ánodos de

La figura muestra la configuración del sistema, que está formado por dos bloques principales: Alimentación de energía y la estación de protección catódica.

A su vez, se aprecia que cada uno de los dos grandes bloques se constituye por otros más sencillos. La alimentación energética tiene como generador de energía los paneles solares, que a través del regulador cargan la batería y distribuyen la energía hacia la estación de protección catódica.

El segundo gran bloque es, la estación de protección catódica, alimentada desde el regulador de carga de batería, y que tiene conexiones externas a la medida del potenciade la estructura a proteger, y la salida hacia los ánodos de difusión del potencial de

Alimentación de Energía



8044. Corrosión de metales y aleaciones. Términos principales y

02 Control of External Corrosion on Underground or

91 Corrosion Control of Underground Storage Tank Systems

ecesidad de la protección catódica, la EPC tiene por función mantener el cátodo a potencial negativo respecto a los ánodos de

La figura muestra la configuración del sistema, que está formado por dos bloques e energía y la estación de protección catódica.

A su vez, se aprecia que cada uno de los dos grandes bloques se constituye por otros más sencillos. La alimentación energética tiene como generador de energía los paneles

cargan la batería y distribuyen la energía hacia la

El segundo gran bloque es, la estación de protección catódica, alimentada desde el regulador de carga de batería, y que tiene conexiones externas a la medida del potencial de la estructura a proteger, y la salida hacia los ánodos de difusión del potencial de


La energía la aportan paneles solares, que a través del regulador de carga, controlan la recarga de las baterías y la alimentación

El sistema se diseña para mantener simultáneamente la EPC en funcionamiento y una recarga total de las baterías en 8 horas, aprovechando el periodo más corto de luz solar del solsticio de invierno.

El sistema se diseña para que en ausencia de lumantenga una autonomía 3 días sin aporte energético, a la vez que se recargan las baterías.

Por su densidad energética y buena relación Calidad / Precio, se opta por usar baterías de plomo-ácido para acumular la ener

La gestión de la energía entre los paneles solares y las baterías las realiza el regulador de carga. Su función es distribuir la energía de los paneles entre la aplicación (EPC) y las baterías.

Aunque la especificación de alimentación energética se rtrabaje a plena potencia durante todo el tiempo en el que no exista luz solar que genere energía, cualquier cambio en el cálculo de la potencia máxima que entregue la EPC condicionaría el dimensionamiento de los paneles solarnecesaria. Este motivo justifica que, el diseño tanto de los paneles, como de los reguladores de carga y baterías de acumuladores debe ser modular.

Por tanto, la configuración del sistema a las condiciones reales para las que se utilice la EPC, siempre en función de las necesidades del servicio, si bien el presente diseño considera las prestaciones máximas.

4.2. Descripción de la EPC

Una EPC es básicamente una fuente de tensión reestructura que protege dentro de los valores que impiden su corrosión.

4.2.1. Definición de los Parámetros de Diseño

La EPC que suministra el potencial de protección tendrá las siguientes características:

• Tensión de alimenta• Tensión Mínima de alimentación • Tensión Máxima de alimentación • Tensión de salida regulada

o Mínima o Máxima

• Intensidad de salida mínima



Página 39

La energía la aportan paneles solares, que a través del regulador de carga, controlan la recarga de las baterías y la alimentación a la EPC.

El sistema se diseña para mantener simultáneamente la EPC en funcionamiento y una recarga total de las baterías en 8 horas, aprovechando el periodo más corto de luz solar

El sistema se diseña para que en ausencia de luz solar, y la EPC a potencia máxima, se mantenga una autonomía 3 días sin aporte energético, a la vez que se recargan las

Por su densidad energética y buena relación Calidad / Precio, se opta por usar baterías ácido para acumular la energía.

La gestión de la energía entre los paneles solares y las baterías las realiza el regulador de carga. Su función es distribuir la energía de los paneles entre la aplicación (EPC) y

Aunque la especificación de alimentación energética se realiza basándose en que la EPC trabaje a plena potencia durante todo el tiempo en el que no exista luz solar que genere energía, cualquier cambio en el cálculo de la potencia máxima que entregue la EPC condicionaría el dimensionamiento de los paneles solares y la batería de acumuladores necesaria. Este motivo justifica que, el diseño tanto de los paneles, como de los reguladores de carga y baterías de acumuladores debe ser modular.

Por tanto, la configuración del sistema energético es modular, y debe ajustaa las condiciones reales para las que se utilice la EPC, siempre en función de las necesidades del servicio, si bien el presente diseño considera las prestaciones máximas.

Descripción de la EPC

Una EPC es básicamente una fuente de tensión regulada que mantiene el potencial de la estructura que protege dentro de los valores que impiden su corrosión.

Definición de los Parámetros de Diseño


Tensión de alimentación Nominal 12 Vcc ínima de alimentación 11,5 Vcc

nsión Máxima de alimentación 14,5 Vcc. Tensión de salida regulada

Mínima 0,850 V Máxima 40 V

Intensidad de salida mínima 0,1 A



La energía la aportan paneles solares, que a través del regulador de carga, controlan la

El sistema se diseña para mantener simultáneamente la EPC en funcionamiento y una recarga total de las baterías en 8 horas, aprovechando el periodo más corto de luz solar

z solar, y la EPC a potencia máxima, se mantenga una autonomía 3 días sin aporte energético, a la vez que se recargan las

Por su densidad energética y buena relación Calidad / Precio, se opta por usar baterías

La gestión de la energía entre los paneles solares y las baterías las realiza el regulador de carga. Su función es distribuir la energía de los paneles entre la aplicación (EPC) y

ealiza basándose en que la EPC trabaje a plena potencia durante todo el tiempo en el que no exista luz solar que genere energía, cualquier cambio en el cálculo de la potencia máxima que entregue la EPC

es y la batería de acumuladores necesaria. Este motivo justifica que, el diseño tanto de los paneles, como de los

es modular, y debe ajustarse su diseño a las condiciones reales para las que se utilice la EPC, siempre en función de las necesidades del servicio, si bien el presente diseño considera las prestaciones máximas.

gulada que mantiene el potencial de la



• Intensidad de salida máxima • Potencia máxima entre • La salida de la EPC se regula por dos modos de control:

Manual:

Automático:

• La corriente de salida no influye en el contequipo externo, se dispone de un shunt

4.2.2. Operación Básica de la EPC

El funcionamiento básico, tras la puesta en tensión, es fijar el tipo de regulación que se requiere, a potencial constante o a

Si la selección es a potencial constante, el sistema mide la diferencia de potencial entre el electrodo de referencia CSE y la estructura a proteger, referidos a masa. La señal de error es enviada al generador PMW que controla el de la fuente de alimentación.

Si la selección es a tensión de salida constante, se muestrea la señal de tensión de salida y se contrasta con la tensión de consigna del potenciómetro situado en el cuadro de control.

Las salidas de la fuente se conectan: el positivo a los ánodos difusores y el negativo a la estructura a proteger. La tensión entregada a la salida del convertidor se ha elegido para un máximo de 40 V para que esté siempre por debajo de la tensión de seguridad exigidde 50 V.

Como entradas, la EPC tiene una conexión a la estructura metálica que protege, y otra al electrodo de referencia de Cobre / Sulfato de Cobre.

5. Baterías de Acumuladores

La primera aproximación para el diseño de la EPC hace referencia a la capacicarga de las baterías de acumuladores a suministrar.

Se parte de los siguientes datos de partida para el cálculo:



Página 40

Intensidad de salida máxima 4 A

otencia máxima entregada 160 W

la EPC se regula por dos modos de control:

Se fija mediante un potenciómetro.

Automático: Fluctúa según la referencia del electrodo CSCobre/Sulfato de cobre (Cu/CuSO4

La corriente de salida no influye en el control de la EPC. Para su medida por equipo externo, se dispone de un shunt de valor resistivo conocido.

Operación Básica de la EPC

El funcionamiento básico, tras la puesta en tensión, es fijar el tipo de regulación que se requiere, a potencial constante o a tensión constante.

Si la selección es a potencial constante, el sistema mide la diferencia de potencial entre el electrodo de referencia CSE y la estructura a proteger, referidos a masa. La señal de error es enviada al generador PMW que controla el dispositivo de control de potencia de la fuente de alimentación.

Si la selección es a tensión de salida constante, se muestrea la señal de tensión de salida y se contrasta con la tensión de consigna del potenciómetro situado en el cuadro de

de la fuente se conectan: el positivo a los ánodos difusores y el negativo a la estructura a proteger. La tensión entregada a la salida del convertidor se ha elegido para un máximo de 40 V para que esté siempre por debajo de la tensión de seguridad exigid

Como entradas, la EPC tiene una conexión a la estructura metálica que protege, y otra al electrodo de referencia de Cobre / Sulfato de Cobre.

cumuladores

La primera aproximación para el diseño de la EPC hace referencia a la capacicarga de las baterías de acumuladores a suministrar.

Se parte de los siguientes datos de partida para el cálculo:



Se fija mediante un potenciómetro.

Fluctúa según la referencia del electrodo CSE de 4).

rol de la EPC. Para su medida por de valor resistivo conocido.

El funcionamiento básico, tras la puesta en tensión, es fijar el tipo de regulación que se

Si la selección es a potencial constante, el sistema mide la diferencia de potencial entre el electrodo de referencia CSE y la estructura a proteger, referidos a masa. La señal de

itivo de control de potencia

Si la selección es a tensión de salida constante, se muestrea la señal de tensión de salida y se contrasta con la tensión de consigna del potenciómetro situado en el cuadro de

de la fuente se conectan: el positivo a los ánodos difusores y el negativo a la estructura a proteger. La tensión entregada a la salida del convertidor se ha elegido para un máximo de 40 V para que esté siempre por debajo de la tensión de seguridad exigida

Como entradas, la EPC tiene una conexión a la estructura metálica que protege, y otra al

La primera aproximación para el diseño de la EPC hace referencia a la capacidad de


Potencia nominal máximaPotencia nominal estimada

Rendimiento deseado

Duración mínima del solsticio de invierno

Alimentación desde baterías, sin recarga solar

La potencia de pico máxima y la nominal están condicionadas por el rendimiento total de la instalación. Por tanto, el cálculo de energía

Dado que se ha considerado que las baterías deben alimentar a la EPC durante un periodo de 3 días, sin recarga, por ausencia de horas solares, se calcula la carga que deben poder almacenar:

La batería se elige en función de la capacidad de carga de la misma en A·h.

La capacidad de carga viene dada por la energía que debe acumular, dividida por la tensión nominal que debe proporcionar, así se determina que la capacidad de las baterías debe estar entre los valores de carga asignados para el suministro máximo y nominal, según se indica.

Queda determinado que, las baterías que deben alimentar a la EPC deben elegirse entre un mínimo de 514 Ah y un máximo de 1

Partiendo de los datos del fabricante TudorT 1250, como acumulador.



Página 41

nominal máxima a entregar 4 A · 40 V = 160 WPotencia nominal estimada 2 A · 30 V = 60 W

deseado 70 %

Duración mínima del solsticio de invierno 9h 15 min

Alimentación desde baterías, sin recarga solar 3 días máximo

La potencia de pico máxima y la nominal están condicionadas por el rendimiento total de la instalación. Por tanto, el cálculo de energía total que deben aportar las baterías será

1600,7 228,6

600,7 85,7

Dado que se ha considerado que las baterías deben alimentar a la EPC durante un periodo de 3 días, sin recarga, por ausencia de horas solares, se calcula la carga que

228,6 3! " 24$ " 16 85,7 3! " 24$ " 6170


arga viene dada por la energía que debe acumular, dividida por la tensión nominal que debe proporcionar, así se determina que la capacidad de las baterías debe estar entre los valores de carga asignados para el suministro máximo y nominal,

$% 16459,2$12% 1371,6' $ $% 6170,4$12% 514,2' $

Queda determinado que, las baterías que deben alimentar a la EPC deben elegirse entre o de 514 Ah y un máximo de 1 372 Ah.

o de los datos del fabricante Tudor-Eixide, se selecciona el modelo ENERSOL T 1250, como acumulador.



4 A · 40 V = 160 W 2 A · 30 V = 60 W

La potencia de pico máxima y la nominal están condicionadas por el rendimiento total total que deben aportar las baterías será

Dado que se ha considerado que las baterías deben alimentar a la EPC durante un periodo de 3 días, sin recarga, por ausencia de horas solares, se calcula la carga que

459,2$

170,4$


arga viene dada por la energía que debe acumular, dividida por la tensión nominal que debe proporcionar, así se determina que la capacidad de las baterías debe estar entre los valores de carga asignados para el suministro máximo y nominal,

Queda determinado que, las baterías que deben alimentar a la EPC deben elegirse entre

Eixide, se selecciona el modelo ENERSOL


La batería estaría compuesta por un total de 6nominal 2 V, y capacidad de 1

5.1. Opciones de Montaje de la

La forma geométrica que adopte la conexión de las baterías puede condicionar el lugar donde sean instaladas. Se hace un pequeño estudio de dos posibles configuraciones.

5.1.1. Opción a)

Para esta disposición, la conexión en serie de las 6 unidades

(6 191))* $Las dimensiones finales, serían, sin incluir las conexiones eléctricas, de

(1146))*

-



Página 42

La batería estaría compuesta por un total de 6 vasos comunicados en serie, de tensión nominal 2 V, y capacidad de 1 250 A·h.

Opciones de Montaje de las Baterías


a conexión en serie de las 6 unidades genera un volumen de

$ (1 198,5))*+,! (1 556)), serían, sin incluir las conexiones eléctricas, de

* $ (198,5))*+,! (556))*'-

+ + + + + +- - - - -



comunicados en serie, de tensión


un volumen de

))*'-

, serían, sin incluir las conexiones eléctricas, de

*'-


5.1.2. Opción b)

Para esta disposición, la conexión en serie de las 6 unidades genera un volumen de

(3 191))* $Con unas dimensiones finales serían, sin incluir las conexiones eléctricas, de

(573))*

5.1.3. Valores comunes a ambas disposiciones geométricas

En cualquiera de las dos disposiciones estudiadas, para este modelo de batería, el del conjunto es de:

Lo que proporciona un volumen totalceldas de las baterías sería de 126,48 dm

La Energía específica del conjunto, definida como la acumulación de carga por kg de peso, sería de:

.í "0í+ ',),-

La Densidad energética disponible por volumen, sería de

1"! !.í . %-,)



Página 43


$ (2 198,5))*+,! (1 556))Con unas dimensiones finales serían, sin incluir las conexiones eléctricas, de

* $ (397))*+,! (556))*'-

Valores comunes a ambas disposiciones geométricas

En cualquiera de las dos disposiciones estudiadas, para este modelo de batería, el

6-)" 52,82. 316, 82.

volumen total, independientemente de la disposición de las celdas de las baterías sería de 126,48 dm3

del conjunto, definida como la acumulación de carga por kg de

',),- ó! . ( $*"(2.* 1250$316,82.

de la batería, definida como la acumulación de carga disponible por volumen, sería de

. ( $*%-,) 1250$1,15!) 1,99!) 5,56!) 98

+- ++ + +

- -- - -

+




))*'-

Con unas dimensiones finales serían, sin incluir las conexiones eléctricas, de

*'-

En cualquiera de las dos disposiciones estudiadas, para este modelo de batería, el peso

independientemente de la disposición de las

del conjunto, definida como la acumulación de carga por kg de

3,95$ 2.4

de la batería, definida como la acumulación de carga

98,24$ !)54


La elección de utilizar vasos independientes montados en serie cumple con un requisito de modularidad, que segura un mejor mantenimiento de la bate

5.2. Aspectos Constructivos para la Ubicación de l

Considerando que hay que establecer una cimentación para placas solares y una base (peana) para sustentar el cuadro eléctricoel peso de las baterías, se dispone que:

Las baterías deben ubicarse fuera del cuadro eléctrico, en la parte inferior de la peana que sustentará el cuadro eléctrico. Las baterías se montaran dentro de la estructuraEsta bandeja permitirá para que puedan ser manipuladas con mayor facilidad tanto en su como en el mantenimiento de las misma Para evitar una posible acumulación de gases inflamables por los sucesivos ciclos de carga y descarga, con filtro que impida que permita la libre circulación de aire en su interior.

Como ejemplo si se considera lo siguiente:

• Cuadro eléctrico de • Peana del cuadro rectangular

El montaje recomendado para la conexión y geometría

Considerando que se disponga de una cierta eléctrico de la EPC, situándolo sobre la peana de 600 mm, y usando ladrillo de obramm · 25 mm, el área aproximada

1 000 – (2 ·115) mm · 800

Considerando una altura interna útil de 600 mm el volumen total resultante en la peana para alojar las baterías sería de:

%-67Volumen muy superior al necesario calculado (

6. Paneles Solares



Página 44

La elección de utilizar vasos independientes montados en serie cumple con un requisito de modularidad, que segura un mejor mantenimiento de la batería.

Constructivos para la Ubicación de las Baterías.

onsiderando que hay que establecer una cimentación para fijar el / los mástiles de las placas solares y una base (peana) para sustentar el cuadro eléctrico, y teniendo en cuenta

baterías, se dispone que:

Las baterías deben ubicarse fuera del cuadro eléctrico, en la parte inferior de la peana que sustentará el cuadro eléctrico.

se montaran en un bastidor, sobre una bandeja deslizante dentro de la estructura la estructura hueca que se dejará bajo la peana del cuadro. Esta bandeja permitirá extraerlas e introducirlas en el interior de su habitáculo para que puedan ser manipuladas con mayor facilidad tanto en su

mantenimiento de las mismas.

Para evitar una posible acumulación de gases inflamables por los sucesivos ciclos de carga y descarga, el habitáculo debe disponer de ventilación natural, con filtro que impida la entrada de insectos, polvo u otros pequeños objetos

re circulación de aire en su interior.

si se considera lo siguiente:

Cuadro eléctrico de 800 mm · 1 000 mm · 300 mm (Ancho · Alto · Profundorectangular de 1 000 mm · 500 mm

El montaje recomendado para la conexión y geometría de las baterías seria

que se disponga de una cierta ergonomía para el manejo del cuadro situándolo sobre la peana de cimentación al cuadro

ladrillo de obra hueco normalizado, de dimensiones 240aproximada de la base sería de:

(2 ·115) mm · 800 – (2 ·115) mm = 141 680 000 mm2 = 14

Considerando una altura interna útil de 600 mm el volumen total resultante en la peana las baterías sería de:

6789 14168!): 6!) 85008!)5 Volumen muy superior al necesario calculado (126,48 dm3)



La elección de utilizar vasos independientes montados en serie cumple con un requisito

el / los mástiles de las , y teniendo en cuenta

Las baterías deben ubicarse fuera del cuadro eléctrico, en la parte inferior de la

sobre una bandeja deslizante extraíble que se dejará bajo la peana del cuadro.

extraerlas e introducirlas en el interior de su habitáculo para que puedan ser manipuladas con mayor facilidad tanto en su instalación

Para evitar una posible acumulación de gases inflamables por los sucesivos ventilación natural,

la entrada de insectos, polvo u otros pequeños objetos y

(Ancho · Alto · Profundo

de las baterías seria la opción b)

ergonomía para el manejo del cuadro cimentación al cuadro a una altura de

de dimensiones 240 mm · 115

= 14 168 dm2

Considerando una altura interna útil de 600 mm el volumen total resultante en la peana


Son el elemento generador de energía, que debe alimentar tanto a la carga de las baterías, como a la EPC.

Si bien los datos meteorológicos indican que la duración de horas solares de invierno es de 9h 15 min, en las primeras y últimas horas del día, y que los paneles no producirían suficiente energía útil, se fija el valor de 8 horas como como periodo útil de aprovechamiento de la energía solar.

Se parte de los siguientes datos:

Horas de sol en solsticio inviernoRendimiento de los panelesDemanda de potencia del sistemaCarga de Batería a su máxima capacidad Coeficiente de carga de baterías (Máximo)Tensión de salida nominal de panel solar

Durante las 8 horas de recarga de las baterías, carga total de las baterías y además marcha y cargar las baterías.carga recomendados por los fabricantes, que suelen oscilar entre C/20 y C/5

Es habitual utilizar el coeficiente de carga “C” cuando se hace referencia a la capacidad de una batería. “C” es la corriente que cargaría o descargaría una batería completamente en una hora.

Lógicamente, C en amperios coincide con la cantidad en A · h de la de la batería.

Para un diseño correcto del sistema, se plantea que los paneles puedan alimentar cualquier batería de acumuladores que se pueda plantear para la EPC. para la potencia máxima. horas solares, debe ser:

Se calcula la corriente de carga de la batería a C/8

;<=9 La potencia total de los paneles instalados será la suma de ambas potencias, la requerida para la carga de la batería, más la potencia máxima demandada por la EPC.



Página 45

Son el elemento generador de energía, que debe alimentar tanto a la carga de las

s datos meteorológicos indican que la duración de horas solares es de 9h 15 min, y debido a que el sol está demasiado bajo en el horizonte

en las primeras y últimas horas del día, y que los paneles no producirían suficiente gía útil, se fija el valor de 8 horas como como periodo útil de aprovechamiento de la

Se parte de los siguientes datos:

Horas de sol en solsticio invierno (a efectos de cálculo) 8 h Rendimiento de los paneles (a 10 años) 90%

encia del sistema 228, 6 WCarga de Batería a su máxima capacidad 1 250 A·hCoeficiente de carga de baterías (Máximo) C/20 Tensión de salida nominal de panel solar 18 V

Durante las 8 horas de recarga de las baterías, los paneles solares deben permitircarga total de las baterías y además aportar la energía que mantenga marcha y cargar las baterías. No obstante, no se pueden sobrepasar los coeficientes de carga recomendados por los fabricantes, que suelen oscilar entre C/20 y C/5

habitual utilizar el coeficiente de carga “C” cuando se hace referencia a la capacidad de una batería. “C” es la corriente que cargaría o descargaría una batería completamente

Lógicamente, C en amperios coincide con la cantidad en A · h de la capacidad de carga

Para un diseño correcto del sistema, se plantea que los paneles puedan alimentar cualquier batería de acumuladores que se pueda plantear para la EPC. El cálculo se hace para la potencia máxima. Así, la potencia que debe suministrar el panel durante las

(67>* (?6@* A @BC=9 te de carga de la batería a C/8, viene dada por

(' $*$DE>D9<E 1250'$8$ 156,25'

La potencia total de los paneles instalados será la suma de ambas potencias, la requerida para la carga de la batería, más la potencia máxima demandada por la EPC.



Son el elemento generador de energía, que debe alimentar tanto a la carga de las

s datos meteorológicos indican que la duración de horas solares en el solsticio y debido a que el sol está demasiado bajo en el horizonte

en las primeras y últimas horas del día, y que los paneles no producirían suficiente gía útil, se fija el valor de 8 horas como como periodo útil de aprovechamiento de la

228, 6 W A·h

los paneles solares deben permitir la aportar la energía que mantenga la aplicación en

No obstante, no se pueden sobrepasar los coeficientes de carga recomendados por los fabricantes, que suelen oscilar entre C/20 y C/5

habitual utilizar el coeficiente de carga “C” cuando se hace referencia a la capacidad de una batería. “C” es la corriente que cargaría o descargaría una batería completamente

capacidad de carga

Para un diseño correcto del sistema, se plantea que los paneles puedan alimentar El cálculo se hace

ministrar el panel durante las

La potencia total de los paneles instalados será la suma de ambas potencias, la requerida para la carga de la batería, más la potencia máxima demandada por la EPC.


Así la potencia total de los paneles a instalar será de:

FE>B %67>DE>B ;<=9G!)Determinada la potencia solar a instalar, el número dde la potencia nominal de cada panel utilizadoBLUE SOLAR monocristalinonominal de 130 W y salida a máxima potencia de 18 V

Se necesitarán

Hº -"Por razones de simetría y reparto de carga sobre el regulador, se elige un número de paneles, que irán conectados en paralelo, formando

La intensidad que proporcio

;La intensidad total requerida por el sistema viene dada en función de la potencia máxima demandada por los paneles solares

JKLMNOPQRSL



Página 46

Así la potencia total de los paneles a instalar será de:

<=9 A 6<E(?6@*G!) -" 18% 156,25' A 228,60,9Determinada la potencia solar a instalar, el número de paneles a instalar está en función

tencia nominal de cada panel utilizado. Por ejemplo, utilizando un panel solar monocristalino, de Victron Energy, referencia SPM130

y salida a máxima potencia de 18 V

-" FE>B67> 3379130 25,99 -" Por razones de simetría y reparto de carga sobre el regulador, se elige un número de paneles, que irán conectados en paralelo, formando 7 grupos de 4 paneles.

La intensidad que proporcionaran los 28 paneles será de

;7>7D 28 7,23' 202,44'

La intensidad total requerida por el sistema viene dada en función de la potencia máxima demandada por los paneles solares

NOPQRSL FE>B%TE67> 337918% UVW, WX'



6 3379

e paneles a instalar está en función Por ejemplo, utilizando un panel solar

, referencia SPM130-12, a potencia

Por razones de simetría y reparto de carga sobre el regulador, se elige un número de 28 pos de 4 paneles.

La intensidad total requerida por el sistema viene dada en función de la potencia


Se cumple que la intensidad suministrada por los paneles supera en un 7,27 % la máxima requerida por el sistema

Confirmando que la configuración elEPC a la vez que se recargan las baterías.

Las dimensiones de cada panel según daocupando un área de

Á 0 -Cada grupo de 4 paneles, ocupará una superficie de 4 mpaneles necesitarán una superficie

6.1. Aspectos a Tener en Cuenta en la Instalación de los Paneles Fotovoltaicos

Todos los paneles solares a instalarvariará en función de las coordenadas de ibérica varían entre los 36 y 43 grados sexagesimales.

Los cálculos para el soportado mecánico de los mismos deberán tener en cuenfuerza que pueda ejercer el viento sobre ellos, y que variará en función de la zona en la que se instale. Es por este motivo, que la agrupación de paneles de 4 en 4 sea importante, puesto que la fuerza que el viento ejerce sobre ellos será mucho menosi se situaran todos en un conjunto, requiriendo menos par de torsión a los elementos que los fijen al suelo.

La modularidad del sistema permite que mantenimiento o avería, se mantenga estable la funcionalidsuministro energético a la EPC y la carga de las baterías

Cada grupo de paneles irá a un regulador de carga. Es, por tanto obligatorio que para obtener la intensidad de carga necesaria los reguladores de carga puedan trabajarparalelo.

7. Regulador de Carga

Es deseable que disponga de control de carga de batería basado en tres fases, a saber:

Bulk: Con batería descargada, la tensión sobre la misma se incrementa rápidamente hasta unos 12,6V aproximadamente. A partir de este p



Página 47

Se cumple que la intensidad suministrada por los paneles supera en un 7,27 % la máxima requerida por el sistema

;67>7D Z ;FD97

202,44' Z 187,73'

Confirmando que la configuración elegida es la adecuada para mantener en servicio la EPC a la vez que se recargan las baterías.

s dimensiones de cada panel según datos del fabricante, es de 1220 · 808 mm,

0 - 1220)) 808)) 0,99): [ 1)a grupo de 4 paneles, ocupará una superficie de 4 m2, y en su conjunto, los 28

paneles necesitarán una superficie mínima de 28 m2.

Aspectos a Tener en Cuenta en la Instalación de los Paneles Fotovoltaicos

Todos los paneles solares a instalar irán orientados al sur, con un ángulo cenital que variará en función de las coordenadas de latitud donde se instale y que para la península ibérica varían entre los 36 y 43 grados sexagesimales.

Los cálculos para el soportado mecánico de los mismos deberán tener en cuenfuerza que pueda ejercer el viento sobre ellos, y que variará en función de la zona en la

Es por este motivo, que la agrupación de paneles de 4 en 4 sea importante, puesto que la fuerza que el viento ejerce sobre ellos será mucho menosi se situaran todos en un conjunto, requiriendo menos par de torsión a los elementos

La modularidad del sistema permite que una desconexión de un grupo de paneles por mantenimiento o avería, se mantenga estable la funcionalidad del sistema, asegurando el suministro energético a la EPC y la carga de las baterías.

Cada grupo de paneles irá a un regulador de carga. Es, por tanto obligatorio que para obtener la intensidad de carga necesaria los reguladores de carga puedan trabajar

arga

deseable que disponga de control de carga de batería basado en tres fases, a saber:

: Con batería descargada, la tensión sobre la misma se incrementa rápidamente hasta unos 12,6V aproximadamente. A partir de este p



Se cumple que la intensidad suministrada por los paneles supera en un 7,27 % la

egida es la adecuada para mantener en servicio la

1220 · 808 mm,

):

, y en su conjunto, los 28

Aspectos a Tener en Cuenta en la Instalación de los Paneles Fotovoltaicos

ángulo cenital que y que para la península

Los cálculos para el soportado mecánico de los mismos deberán tener en cuenta la fuerza que pueda ejercer el viento sobre ellos, y que variará en función de la zona en la

Es por este motivo, que la agrupación de paneles de 4 en 4 sea importante, puesto que la fuerza que el viento ejerce sobre ellos será mucho menor que si se situaran todos en un conjunto, requiriendo menos par de torsión a los elementos

una desconexión de un grupo de paneles por ad del sistema, asegurando el

Cada grupo de paneles irá a un regulador de carga. Es, por tanto obligatorio que para obtener la intensidad de carga necesaria los reguladores de carga puedan trabajar en

deseable que disponga de control de carga de batería basado en tres fases, a saber:

: Con batería descargada, la tensión sobre la misma se incrementa rápidamente hasta unos 12,6V aproximadamente. A partir de este punto, la


tensión crece lentamente. Este valor de tensión fija el máximo de corriente de carga que la batería puede aceptar. Es habitual fijar un valor de carga que puede variar entre C/5 o C/10, según indique el fabricante de la batería. Absorción: En esta fase, la corriente disminuye poco a poco hasta la tensión máxima que puede producir una alta gasificación en la batería. Es un valor habitual de esta tensión los 14,4 V). Esta fase es necesaria para alcanzar el 100 % de carga de la batería. Flotación: Una vez cargada la batería hay que mantener esa carga para evitar la autodescarga. A esta fase se la denomina flotación.En este proyecto, la batería va a estar constantemente cargando y descargando, ya que el sistema de protección catódica requiere alimenenergía, día y noche.La flotación dependerá del panel solar instalado, la capacidad de carga de las baterías, y de los requisitos de consumo de la EPC, y su duración estará en función del número de horas de sol diarias.Dados los numerosos ciclos de cargaprevén efectos negativos en la autodescarga, por lo que la flotación no afectará significativamente al sistema.

Como características adicionales, el regulador podría disponer (Seguimiento del punto de Máxima Potencia diferencia de la modulación de carga por PWM, entreguen siempre su máxima potencia, independientemente drecibida, y la posibilidad de ecualización de la carga de las baterías.

La ecualización es un método de carga baterías, manteniendo su capacidad de almacenamiento, eficiencia y la extensión de su

El método habitual de ecualización se lcontrolada la tensión de recargaprecauciones.

Durante la ecualización, el voltaje aumenta aproximque se controla la corriente cual haría que se sobrecalentase, y siempre siguiendo las recomendaciones que el fabricante de las baterías pueda hacer a respecto.

El ciclo de ecualización debe limitarse a un ciclo máximo de entre 2 y 4 horas, si bien puede ser interrumpido en cualquier momento y no por ello produce problemas en las baterías.

Por modularidad del sistema, trabajar junto con otros, en paralelo, y cuya capacidad conjunta pueda controlar el total del amperaje necesario.



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tensión crece lentamente. Este valor de tensión fija el máximo de corriente de carga que la batería puede aceptar. Es habitual fijar un valor de carga que puede variar entre C/5 o C/10, según indique el fabricante de la batería.

a fase, la corriente disminuye poco a poco hasta la tensión máxima que puede producir una alta gasificación en la batería. Es un valor habitual de esta tensión los 14,4 V). Esta fase es necesaria para alcanzar el 100 % de carga de la batería.

Una vez cargada la batería hay que mantener esa carga para evitar la autodescarga. A esta fase se la denomina flotación. En este proyecto, la batería va a estar constantemente cargando y descargando, ya que el sistema de protección catódica requiere alimentación constante de energía, día y noche. La flotación dependerá del panel solar instalado, la capacidad de carga de las baterías, y de los requisitos de consumo de la EPC, y su duración estará en función del número de horas de sol diarias.

rosos ciclos de carga-descarga de las baterías (uno diario), no se prevén efectos negativos en la autodescarga, por lo que la flotación no afectará significativamente al sistema.

Como características adicionales, el regulador podría disponer de la tecnolo(Seguimiento del punto de Máxima Potencia – Maximum Power Point Track), que a diferencia de la modulación de carga por PWM, permite que los paneles

siempre su máxima potencia, independientemente de la irradiación solar y la posibilidad de ecualización de la carga de las baterías.

La ecualización es un método de carga que persigue disminuir el envejecimiento de las capacidad de almacenamiento, y por lo tanto

de su vida útil.

El método habitual de ecualización se logra sobrecargando periódicamente y de forma controlada la tensión de recarga, siempre bajo inspección del usuario y con las debidas

Durante la ecualización, el voltaje aumenta aproximadamente 0,5 V por celda a la vez controla la corriente de recarga, que no debe superar el 5% de su capacidad,

ual haría que se sobrecalentase, y siempre siguiendo las recomendaciones que el fabricante de las baterías pueda hacer a respecto.

debe limitarse a un ciclo máximo de entre 2 y 4 horas, si bien puede ser interrumpido en cualquier momento y no por ello produce problemas en las

Por modularidad del sistema, se necesita un regulador de carga de batería quetrabajar junto con otros, en paralelo, y cuya capacidad conjunta pueda controlar el total



tensión crece lentamente. Este valor de tensión fija el máximo de corriente de carga que la batería puede aceptar. Es habitual fijar un valor de carga que puede variar entre C/5 o C/10, según indique el fabricante de la batería.

a fase, la corriente disminuye poco a poco hasta la tensión máxima que puede producir una alta gasificación en la batería. Es un valor habitual de esta tensión los 14,4 V). Esta fase es necesaria para alcanzar el 100

Una vez cargada la batería hay que mantener esa carga para evitar la

En este proyecto, la batería va a estar constantemente cargando y descargando, tación constante de

La flotación dependerá del panel solar instalado, la capacidad de carga de las baterías, y de los requisitos de consumo de la EPC, y su duración estará en

descarga de las baterías (uno diario), no se prevén efectos negativos en la autodescarga, por lo que la flotación no afectará

de la tecnología MPPT Maximum Power Point Track), que a

permite que los paneles solares e la irradiación solar

que persigue disminuir el envejecimiento de las y por lo tanto aumentando la

sobrecargando periódicamente y de forma y con las debidas

por celda a la vez de su capacidad, lo

ual haría que se sobrecalentase, y siempre siguiendo las recomendaciones que el

debe limitarse a un ciclo máximo de entre 2 y 4 horas, si bien puede ser interrumpido en cualquier momento y no por ello produce problemas en las

regulador de carga de batería que pueda trabajar junto con otros, en paralelo, y cuya capacidad conjunta pueda controlar el total


Agrupados los 28 paneles en ProStar PS-30, Morningstar Corporation

• Salida de regulación de carga por algoritmo PWM a tensión constante.• Control de carga

• Capacidad de regulación de 30 A procedente de paneles para tensiones de 18

V a máxima potencia.

• Permite su conexión en pacontrolar un máximo de 300 A

• Protección contra sobrecargas y cortocircuitos.

• Permite realizar un ciclo periódico de ecualización de las baterías.

Cada panel solar especificado tiene un amperaje de 7,23 A, quen paralelo proporcionan una Intensidad de

;Que queda dentro de los valores nominales de funcionamiento del regulador.

Se requieren 7 equipos, puesto que se han esptrabajando en paralelo.

La configuración del sistema queda



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Agrupados los 28 paneles en 7 grupos de 4, se elige como regulador de carga el equipo Morningstar Corporation cuyas características básicas son

Salida de regulación de carga por algoritmo PWM a tensión constante.ontrol de carga modulada en 4 fases.

Capacidad de regulación de 30 A procedente de paneles para tensiones de 18 V a máxima potencia.

Permite su conexión en paralelo con otros reguladores para llegar a controlar un máximo de 300 A

Protección contra sobrecargas y cortocircuitos.

Permite realizar un ciclo periódico de ecualización de las baterías.

Cada panel solar especificado tiene un amperaje de 7,23 A, que puestos en grupos de 4 en paralelo proporcionan una Intensidad de

;\67>7D 7,23' 4 28,92' Que queda dentro de los valores nominales de funcionamiento del regulador.

Se requieren 7 equipos, puesto que se han especificado 7 grupos de 4 paneles,

La configuración del sistema queda como refleja el siguiente gráfico



7 grupos de 4, se elige como regulador de carga el equipo acterísticas básicas son:

Salida de regulación de carga por algoritmo PWM a tensión constante.

Capacidad de regulación de 30 A procedente de paneles para tensiones de 18

ralelo con otros reguladores para llegar a

Permite realizar un ciclo periódico de ecualización de las baterías.

e puestos en grupos de 4

Que queda dentro de los valores nominales de funcionamiento del regulador.

ecificado 7 grupos de 4 paneles,


8. Convertidores Estáticos de E

Una EPC no es un más que un continua de protección catódica a la estructura metálica que se desea proteger, manteniendo negativo el cátodo frente a un electrodo difusor de esa corriente

Un convertidor tiene la función de cambiar la forma de onda de un tipo de energía eléctrica en otra forma de onda, más acorde con las necesidades de la aplicación a la que se destina. Según sea el tisiendo las más usuales las siguientes:

• Corriente Alterna / Corriente Alternaalimentados por corriente alterna sinusoidal son los primeros energía que se utilizaron. Si la forma de onda número de fases, los transformadores ya no son equipos válidos para realizar esa función. Con los equipos electrónicos aparecieron nuevas formas de convertir alterna en alterna.

o Ejemplo de un convertidor por transformador: Cualquier alimentación eléctrica de 400 Vca a 230 Vca con primario monofásico o trifásico.

o Ejemplo de convertidor de forma de onda y

Variadores de velocidad de para motores dalimentados en señal monofásica y con salida para motores trifásicos.

• Corriente Alterna / Corriente Continua

convertidores de energía usados en la industria, que se desarrollaron a partir de la necesidad de convertir a corriente continua la energía transportada por las



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Estáticos de Energía.

más que un convertidor de energía que suministra la corriente continua de protección catódica a la estructura metálica que se desea proteger,

cátodo frente a un electrodo difusor de esa corriente

la función de cambiar la forma de onda de un tipo de energía eléctrica en otra forma de onda, más acorde con las necesidades de la aplicación a la que se destina. Según sea el tipo de conversión, se pueden denominar de varias formas, siendo las más usuales las siguientes:

Corriente Alterna / Corriente Alterna: Los transformadores eléctricos alimentados por corriente alterna sinusoidal son los primeros convertidores

se utilizaron. Si la forma de onda difiere de una señal sinusoidal o si cambia de fase o de número de fases, los transformadores ya no son equipos válidos para realizar esa

Con los equipos electrónicos aparecieron nuevas formas de convertir

Ejemplo de un convertidor por transformador: Cualquier alimentación eléctrica de 400 Vca a 230 Vca con primario monofásico o trifásico.

Ejemplo de convertidor de forma de onda y/o fase y su número: Variadores de velocidad de para motores de corriente alterna, alimentados en señal monofásica y con salida para motores trifásicos.

Corriente Alterna / Corriente Continua: Constituyen los primeros convertidores de energía usados en la industria, que se desarrollaron a partir de

onvertir a corriente continua la energía transportada por las



convertidor de energía que suministra la corriente continua de protección catódica a la estructura metálica que se desea proteger,

cátodo frente a un electrodo difusor de esa corriente.

la función de cambiar la forma de onda de un tipo de energía eléctrica en otra forma de onda, más acorde con las necesidades de la aplicación a la que

po de conversión, se pueden denominar de varias formas,

os transformadores eléctricos convertidores de

cambia de fase o de número de fases, los transformadores ya no son equipos válidos para realizar esa

Con los equipos electrónicos aparecieron nuevas formas de convertir

Ejemplo de un convertidor por transformador: Cualquier alimentación eléctrica de 400 Vca a 230 Vca con primario monofásico o trifásico.

o fase y su número: e corriente alterna,

alimentados en señal monofásica y con salida para motores trifásicos.

: Constituyen los primeros convertidores de energía usados en la industria, que se desarrollaron a partir de

onvertir a corriente continua la energía transportada por las


redes de distribución eléctricas. Los nombres genéricos que reciben estos equipos son el de rectificadores, si bien cuando se hace referencia a potencias bajas de alimentación, se les suelen con

• Corriente Continua / Corriente Alterna:energía menos numeroso, pero no por ello menos importante. Son conocidos como Onduladores por su capacidad de modificar la forma de onda de corriecontinua a corriente alterna sinusoidal. Su principal desarrollo se ha realizado para los sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI,s o por sus siglas en inglés, UPS,s), y también para los módulos de salida para variadores de velocidad de motores dutilizados en aplicaciones para energías alternativas tanto solar como eólica, así como en coches eléctricos e híbridos.

• Corriente Continua / Corriente Continua:convertidores menos conocido, aplicaciones. Tan sólo modifican la amplitud de la tensión o de la intensidad que suministran, sin alterar la forma de onda, que se mantiene continua a la entrada y a la salida. No obstante, ede la señal que reciben. Atendiendo a los niveles de señal de entrada y salida pueden distinguirse 4 tiposElevador-Reductor.

Para determinar la fuente aconvertidores estáticos de energía para determinar qué topología será la que se use para la salida de la EPC.

8.1. Fuentes de Alimentación

Se distinguen dos tipos: Lineales y conmutadas. Las primeras tensión de alimentación mayor que la de suministro a la carga, y las segundas admiten cualquier tipo de entrada respecto a la salida.

8.1.1. Fuentes de Alimentación

Si parten de alimentación en corriente alterna, estas fuentes debtransformador, lo que las hace voluminosas, pesadas y con un rendimiento inferiolas fuentes conmutadas, y la tensión de entrada siempre debe ser superior a la tensión que entregan a su salida. No obstante presentan mejores caruido eléctrico que las fuentes conmutadas, generan menores regulación más sencilla y son más

Sus principales características y por las que siguen siendo muy utilizadas son:



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redes de distribución eléctricas. Los nombres genéricos que reciben estos equipos son el de rectificadores, si bien cuando se hace referencia a potencias bajas de alimentación, se les suelen conocer como Fuentes de Alimentación.

Corriente Continua / Corriente Alterna: Son el grupo de convertidores de energía menos numeroso, pero no por ello menos importante. Son conocidos como Onduladores por su capacidad de modificar la forma de onda de corriecontinua a corriente alterna sinusoidal. Su principal desarrollo se ha realizado para los sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI,s o por sus siglas en inglés, UPS,s), y también para los módulos de salida para variadores de velocidad de motores de corriente alterna. En los últimos años, son ampliamente utilizados en aplicaciones para energías alternativas tanto solar como eólica, así como en coches eléctricos e híbridos.

Corriente Continua / Corriente Continua: Quizás sea el grupo des menos conocido, pero tal vez el que contiene mayor número de

aplicaciones. Tan sólo modifican la amplitud de la tensión o de la intensidad que suministran, sin alterar la forma de onda, que se mantiene continua a la entrada y a la salida. No obstante, estos convertidores realizan un tratamiento importante de la señal que reciben. Atendiendo a los niveles de señal de entrada y salida pueden distinguirse 4 tipos básicos: Reductor, elevador, Reductor

Reductor.

Para determinar la fuente a usar, se hace una breve introducción a diferentes tipos de convertidores estáticos de energía para determinar qué topología será la que se use para

Fuentes de Alimentación

Se distinguen dos tipos: Lineales y conmutadas. Las primeras siempre parten de una tensión de alimentación mayor que la de suministro a la carga, y las segundas admiten cualquier tipo de entrada respecto a la salida.

Alimentación lineales.

Si parten de alimentación en corriente alterna, estas fuentes deben estar dotadas de un transformador, lo que las hace voluminosas, pesadas y con un rendimiento inferiolas fuentes conmutadas, y la tensión de entrada siempre debe ser superior a la tensión que entregan a su salida. No obstante presentan mejores características de generación de ruido eléctrico que las fuentes conmutadas, generan menores interferencias,

son más estables.




redes de distribución eléctricas. Los nombres genéricos que reciben estos equipos son el de rectificadores, si bien cuando se hace referencia a potencias

ocer como Fuentes de Alimentación.

Son el grupo de convertidores de energía menos numeroso, pero no por ello menos importante. Son conocidos como Onduladores por su capacidad de modificar la forma de onda de corriente continua a corriente alterna sinusoidal. Su principal desarrollo se ha realizado para los sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI,s o por sus siglas en inglés, UPS,s), y también para los módulos de salida para variadores de

e corriente alterna. En los últimos años, son ampliamente utilizados en aplicaciones para energías alternativas tanto solar como eólica, así

Quizás sea el grupo de pero tal vez el que contiene mayor número de

aplicaciones. Tan sólo modifican la amplitud de la tensión o de la intensidad que suministran, sin alterar la forma de onda, que se mantiene continua a la entrada y

stos convertidores realizan un tratamiento importante de la señal que reciben. Atendiendo a los niveles de señal de entrada y salida

eductor-Elevador o

hace una breve introducción a diferentes tipos de convertidores estáticos de energía para determinar qué topología será la que se use para

siempre parten de una tensión de alimentación mayor que la de suministro a la carga, y las segundas admiten

en estar dotadas de un transformador, lo que las hace voluminosas, pesadas y con un rendimiento inferior al de las fuentes conmutadas, y la tensión de entrada siempre debe ser superior a la tensión

racterísticas de generación de interferencias, tienen una



• Simples, robustas, fiables y de fácil mantenimiento.

• Bajos nivel de interferencias y muy bajo ruido y rizado (de 1 a 10mV pico

• Excelente regulación a la línea y

• Recuperación rápida de transitorios.

• Su alimentación desde aislamiento, aislando casi totalmente la circuitos impresos.

• Precios moderados.

La siguiente figura muestra una fuente de alimentación lineal convencionalalimentación monofásica desde transformador, puente rectificador de diodos y regulación serie con transistor como elemento de regulación de la tensión de salida, red resistiva de muestreo de señal y amplificador operacional como comparador y elementode control de la regulación.

8.1.2. Fuentes de Alimentación Conmutadas (

Son más complejas que las fuentes de alimentación lineales, porque además de las etapas clásicas de una fuente lineal, para su control se requieren osciladlas señales de conmutación, que son aplicables a uno o más dispositivos de conmutación. Básicamente la fuente de alimentación conmutada está formada de cuatro bloques principales, tal como se ve en la siguiente figura



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tas, fiables y de fácil mantenimiento.

Bajos nivel de interferencias y muy bajo ruido y rizado (de 1 a 10mV pico

Excelente regulación a la línea y de la carga en un amplio margen de potencia

Recuperación rápida de transitorios.

Su alimentación desde corriente alterna usa el transformador como única barrera aislando casi totalmente la presencia de la red eléctrica en los

La siguiente figura muestra una fuente de alimentación lineal convencionalalimentación monofásica desde transformador, puente rectificador de diodos y regulación serie con transistor como elemento de regulación de la tensión de salida, red resistiva de muestreo de señal y amplificador operacional como comparador y elementode control de la regulación.

limentación Conmutadas (Switchmode Power Supply

más complejas que las fuentes de alimentación lineales, porque además de las etapas clásicas de una fuente lineal, para su control se requieren osciladores que generen las señales de conmutación, que son aplicables a uno o más dispositivos de conmutación. Básicamente la fuente de alimentación conmutada está formada de cuatro

mo se ve en la siguiente figura



Bajos nivel de interferencias y muy bajo ruido y rizado (de 1 a 10mV pico-pico).

la carga en un amplio margen de potencia

de corriente alterna usa el transformador como única barrera presencia de la red eléctrica en los

La siguiente figura muestra una fuente de alimentación lineal convencional, con alimentación monofásica desde transformador, puente rectificador de diodos y regulación serie con transistor como elemento de regulación de la tensión de salida, red resistiva de muestreo de señal y amplificador operacional como comparador y elemento

Switchmode Power Supply - SMPS)

más complejas que las fuentes de alimentación lineales, porque además de las ores que generen

las señales de conmutación, que son aplicables a uno o más dispositivos de conmutación. Básicamente la fuente de alimentación conmutada está formada de cuatro


• 1er. Bloque: Rectificador y filtro de entrada No es utilizado en este proyecto, puesto que la alimentación parte de baterías. Su función es rectificar la corriente alterna y convertirla en continua, estabilizando sus niveles con condensadores, inductancias o bien filtros

• 2º Bloque: Convertidor de corriente continua pulsanteEs el encargado de convertir la corriente continua en una forma de onda cuadrada de alta frecuencia, con valores típicos de entre los 10 a los 200 kHz, la cual es aplicada a una bobina o bien un

• 3er. Bloque: Rectificador y filtro de salidaRectifica y filtra la alta frecuencia del bloque anterior, con una función similar a la del rectificado y filtro del primer bloque. Este bloque entrega la energía convertida de cc a cc, con di

• 4º Bloque: Muestreo y control de la fuenteEs el encargado muestrear la salida, compararla con los niveles de referencia, y controlar las señales de conmutación de la electrónica del segundo bloque, que genera los pulsos para trocear lcorriente continua pulsante.

Está formado por un comparador de tensión, o de intensidad, o de ambos, un oscilador de frecuencia fija, y un modulador de ancho de pulso PWM. El modulador recibe los pulsos del oscila señal obtenida por el comparador que muestrea la señal de salida de la fuente. Como aclaración previa se define el ciclo de trabajo como la relación entre los tiempos de encendido y apagado de la onda cuadracontinua pulsante.

El primer y tercer bloque sconmutada, mientras que el segundo y cuarto bloque pueden variar según sus funciones y atribuciones que les permitan adaptarse a



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ificador y filtro de entrada: No es utilizado en este proyecto, puesto que la alimentación parte de baterías.

Su función es rectificar la corriente alterna y convertirla en continua, estabilizando sus niveles con condensadores, inductancias o bien filtros

Convertidor de corriente continua pulsante: Es el encargado de convertir la corriente continua en una forma de onda cuadrada de alta frecuencia, con valores típicos de entre los 10 a los 200 kHz, la cual es aplicada a una bobina o bien un transformador.

Rectificador y filtro de salida. Rectifica y filtra la alta frecuencia del bloque anterior, con una función similar a la del rectificado y filtro del primer bloque. Este bloque entrega la energía convertida de cc a cc, con diferente amplitud.

Muestreo y control de la fuente. Es el encargado muestrear la salida, compararla con los niveles de referencia, y controlar las señales de conmutación de la electrónica del segundo bloque, que genera los pulsos para trocear la señal que convertirá corriente continua en corriente continua pulsante.

Está formado por un comparador de tensión, o de intensidad, o de ambos, un oscilador de frecuencia fija, y un modulador de ancho de pulso PWM. El modulador recibe los pulsos del oscilador, que modifica el ciclo de trabajo según la señal obtenida por el comparador que muestrea la señal de salida de la fuente. Como aclaración previa se define el ciclo de trabajo como la relación entre los tiempos de encendido y apagado de la onda cuadrada que genera la corriente

El primer y tercer bloque suelen ser invariables en cualquier topología de fuente el segundo y cuarto bloque pueden variar según sus funciones

y atribuciones que les permitan adaptarse a su comportamiento óptimo.



No es utilizado en este proyecto, puesto que la alimentación parte de baterías. Su función es rectificar la corriente alterna y convertirla en continua, estabilizando sus niveles con condensadores, inductancias o bien filtros LC.

Es el encargado de convertir la corriente continua en una forma de onda cuadrada de alta frecuencia, con valores típicos de entre los 10 a los 200 kHz, la

Rectifica y filtra la alta frecuencia del bloque anterior, con una función similar a la del rectificado y filtro del primer bloque. Este bloque entrega la energía

Es el encargado muestrear la salida, compararla con los niveles de referencia, y controlar las señales de conmutación de la electrónica del segundo bloque, que

a señal que convertirá corriente continua en

Está formado por un comparador de tensión, o de intensidad, o de ambos, un oscilador de frecuencia fija, y un modulador de ancho de pulso PWM. El

lador, que modifica el ciclo de trabajo según la señal obtenida por el comparador que muestrea la señal de salida de la fuente. Como aclaración previa se define el ciclo de trabajo como la relación entre los

da que genera la corriente

ser invariables en cualquier topología de fuente el segundo y cuarto bloque pueden variar según sus funciones


Es el segundo bloque el que determina el tipo de fuente y define su topología. fuentes conmutadas, según su topologíaReductora-Elevadora también conocida como Buckvariante de la Buck-Boost que incorpora un transformador de aislamiento entre la alimentación y la salida.

Las topologías boost, buckmayores que las tensiones a las que se alimentan, cfuentes de alimentación lineales.

Dado que la tensión de alimentación de la EPC está en un rango intermedio, a veces mayor, a veces menor que la tensión de alimentación, es evidente que la topología de la fuente de alimentación debe corresponderse con la una fuente conmutada.

Para determinar cuál es la topología más adecuada, se resumen a continuación las posibles topologías.

8.2. Convertidores DC-DC

La función principal del convertidor radica en tomar una tensión continua no rconvertirla a un valor controlado fijo, o flotante según una referencia. La topología más simple de un convertidor cc/cc es una carga resistiva que se alimenta de una fuente de tensión continua Vi a través de un interruptor S que conmuta a una fr

El valor medio de la señal está en función de la frecuencia de conmutación del interruptor. A mayor tiempo cerrado, mayor valor medio en la tensión de salida, pero siempre será de un valor inferior, o como máximo igual, al de la tensión

Se denomina como a la relación entre el tiempo de conducción del interruptor respecto al tiempo de conducción total.

El valor δ también es conocido como Ciclo de Trabajo (Duty Cicle, por su denominación inglesa), y es también representado por la letra D.

Por la forma de onda generada, de forma cuadrada, esta fuente tiene un alto contenido de armónicos, por lo que es necesario agregar filtros. Así, nace la topología básica de la



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Es el segundo bloque el que determina el tipo de fuente y define su topología. fuentes conmutadas, según su topología reductora o BUCK, elevadora o

ambién conocida como Buck-Boost. La topología fBoost que incorpora un transformador de aislamiento entre la

Las topologías boost, buck-boost y flyback, pueden proporcionar tensiones de salida mayores que las tensiones a las que se alimentan, cubriendo el espacio vetado a las fuentes de alimentación lineales.

Dado que la tensión de alimentación de la EPC está en un rango intermedio, a veces mayor, a veces menor que la tensión de alimentación, es evidente que la topología de la

ción debe corresponderse con la una fuente conmutada.

Para determinar cuál es la topología más adecuada, se resumen a continuación las

DC

La función principal del convertidor radica en tomar una tensión continua no rconvertirla a un valor controlado fijo, o flotante según una referencia. La topología más simple de un convertidor cc/cc es una carga resistiva que se alimenta de una fuente de

a través de un interruptor S que conmuta a una frecuencia f=1/T.

El valor medio de la señal está en función de la frecuencia de conmutación del interruptor. A mayor tiempo cerrado, mayor valor medio en la tensión de salida, pero siempre será de un valor inferior, o como máximo igual, al de la tensión

Se denomina como a la relación entre el tiempo de conducción del interruptor respecto al tiempo de conducción total.

] T_`T_` AT_aa T_`T 1 én es conocido como Ciclo de Trabajo (Duty Cicle, por su

ión inglesa), y es también representado por la letra D.




Es el segundo bloque el que determina el tipo de fuente y define su topología. Las eductora o BUCK, elevadora o BOOST, y

Boost. La topología flyback es una Boost que incorpora un transformador de aislamiento entre la

boost y flyback, pueden proporcionar tensiones de salida ubriendo el espacio vetado a las

Dado que la tensión de alimentación de la EPC está en un rango intermedio, a veces mayor, a veces menor que la tensión de alimentación, es evidente que la topología de la

ción debe corresponderse con la una fuente conmutada.

Para determinar cuál es la topología más adecuada, se resumen a continuación las

La función principal del convertidor radica en tomar una tensión continua no regulada y convertirla a un valor controlado fijo, o flotante según una referencia. La topología más simple de un convertidor cc/cc es una carga resistiva que se alimenta de una fuente de

ecuencia f=1/T.

El valor medio de la señal está en función de la frecuencia de conmutación del interruptor. A mayor tiempo cerrado, mayor valor medio en la tensión de salida, pero siempre será de un valor inferior, o como máximo igual, al de la tensión de entrada.

Se denomina como a la relación entre el tiempo de conducción del interruptor respecto

én es conocido como Ciclo de Trabajo (Duty Cicle, por su



primera fuente de alimentación conmutada, también denominada Buck, Stepreductora, que se puede ver en la figura siguiente

Para la exposición de las diferentes topologías básicas, se asume que en los diferentes circuitos que las componen, el rizado de la tensión de sque la frecuencia de corte conmutación fs. lo que permite promediar estados y formular modelos y análisis de los convertidores.

También es importante quegalvánico, con uno o varios conmutadores (transistores) actuando como interruptores, posee siempre al menos una bobina que en ciertos momentos queda en serie con un diodo. Según como circule esta corriente pofuncionamiento.

Se definen así dos modos de funcionamiento diferentes para cada convertidor:

• Modo de conducción Discontínua (MCD)hacerse negativa, el diodo la bloquea, interrum

• Modo de conducción Contina (MCC):nunca se anula.

El modo de funcionamiento del convertidor, modifica su comportamiento variando la relación de transformación entre tensiones y corrientes.

Una primera clasificación de los distintos convertidores atendiendo a su topología bien podría ser la siguiente:

Número de interruptores

Un solo interruptor

Varios interruptores



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entación conmutada, también denominada Buck, Stepreductora, que se puede ver en la figura siguiente

Para la exposición de las diferentes topologías básicas, se asume que en los diferentes circuitos que las componen, el rizado de la tensión de salida tiene un valor bajo, es decir que la frecuencia de corte fc del filtro de salida es mucho menor que la frecuencia de

. lo que permite promediar estados y formular modelos y análisis de los

que hacer notar que un convertidor, con o sin aislamiento galvánico, con uno o varios conmutadores (transistores) actuando como interruptores, posee siempre al menos una bobina que en ciertos momentos queda en serie con un diodo. Según como circule esta corriente por la bobina, se distinguen dos modos de


Modo de conducción Discontínua (MCD): Si la corriente por la bobina intenta hacerse negativa, el diodo la bloquea, interrumpiéndola Modo de conducción Contina (MCC): La corriente a su paso por la bobina

El modo de funcionamiento del convertidor, modifica su comportamiento variando la relación de transformación entre tensiones y corrientes.

cación de los distintos convertidores atendiendo a su topología bien

Número de interruptores Complejidad Topología

Un solo interruptor Sencilla Reductor (Buck) Elevador (Boost) Reductor – Elevador (Buck

Media Cuk Retroceso (Flyback) Directo (Forward)

Varios interruptores Alta Medio puente (Half bridge)Puente (bridge) Contrafase (Push-Pull)



entación conmutada, también denominada Buck, Step-Down, o

Para la exposición de las diferentes topologías básicas, se asume que en los diferentes alida tiene un valor bajo, es decir

iltro de salida es mucho menor que la frecuencia de . lo que permite promediar estados y formular modelos y análisis de los

notar que un convertidor, con o sin aislamiento galvánico, con uno o varios conmutadores (transistores) actuando como interruptores, posee siempre al menos una bobina que en ciertos momentos queda en serie con un

r la bobina, se distinguen dos modos de


: Si la corriente por la bobina intenta

La corriente a su paso por la bobina

El modo de funcionamiento del convertidor, modifica su comportamiento variando la

cación de los distintos convertidores atendiendo a su topología bien

Elevador (Buck- Boost)

Medio puente (Half bridge)


8.2.1. Topología de Convertidor Reductor, también D

Se basa en que el valor medio de una tenque interruptor que permite la transferencia de energía esté cerrado.

El circuito básico simplificado topología se añade un condensador en paralelo con lpermita mayor estabilidad de la el rizado de salida.

Así, el circuito básico estaría formado por:

En este convertidor siempre se cumple que la tensión de salida Vla tensión de entrada, Vi. El interruptor S conmuta a una frecuencia f = 1/Tel caso estudiado se aplica la condición ideal de un interruptor, en la práctica éste es sustituido por un dispositivo electrónico activo, gene

Todos los convertidores pueden operar en dos modos, según que la corriente por la bobina se extinga o no antes de volver a cerrar el interruptor que alimenta a la carga.

a) Modo de operación continua MCC.

La corriente por la bobina L nunca se anula. Los circuitos equivalentes que se obtienen, según el estado del interruptor son:

Circuito Buck con T

Siendo T el ciclo total de trabajo, y y ciclo de trabajo, en el periodo comprendido entre 0 < t < interruptor S en t=0, como la tensión de salida Vcorriente por L será creciente durante el intervalo de tiempo que se requiera hasta igualar la salida la tensión de entrada.

La corriente que circula por el interruptor S es igual a la que circula por la bobina L.



Página 56

Convertidor Reductor, también Denominado Buck o Step

Se basa en que el valor medio de una tensión de salida es proporcional al tiempo en el que interruptor que permite la transferencia de energía esté cerrado.

El circuito básico simplificado está descrito en el párrafo anterior. Para completar la un condensador en paralelo con la carga, y una bobina en serie

permita mayor estabilidad de la tensión en la salida y sobre la propia carga, mejorando

Así, el circuito básico estaría formado por:

En este convertidor siempre se cumple que la tensión de salida Vo es menor o igual que . El interruptor S conmuta a una frecuencia f = 1/T

el caso estudiado se aplica la condición ideal de un interruptor, en la práctica éste es sustituido por un dispositivo electrónico activo, generalmente un transistor.



L nunca se anula. Los circuitos equivalentes que se obtienen, según el estado del interruptor son:

Circuito Buck con Ton Circuito Buck con T

Siendo T el ciclo total de trabajo, y δ la relación entre el tiempo de cierre del interruptor rabajo, en el periodo comprendido entre 0 < t < δT, ocurre que al cerrar el

interruptor S en t=0, como la tensión de salida Vo es menor que tensión de entrada Vcorriente por L será creciente durante el intervalo de tiempo que se requiera hasta

la salida la tensión de entrada.




enominado Buck o Step-Down.

sión de salida es proporcional al tiempo en el

. Para completar la y una bobina en serie que

tensión en la salida y sobre la propia carga, mejorando

es menor o igual que . El interruptor S conmuta a una frecuencia f = 1/T. Si bien en

el caso estudiado se aplica la condición ideal de un interruptor, en la práctica éste es ralmente un transistor.


L nunca se anula. Los circuitos equivalentes que se obtienen,

Circuito Buck con Toff

ón entre el tiempo de cierre del interruptor T, ocurre que al cerrar el

es menor que tensión de entrada Vi la corriente por L será creciente durante el intervalo de tiempo que se requiera hasta



En el periodo comprendido entre interruptor S, la bobina L se opondrá al cambio de ldevolviendo la energía acumulada a través de la carga en la salida. Esta oposición de L devolviendo la energía acumulada hace que el diodo Dcontinuidad de la intensidad por la bobina y el cila corriente por L es decreciente.

Las formas de onda generadas son las que se indican

Según el intervalo de que se trate, se verifican las siguientes ecuaciones

En el primer intervalo, 0 < t <

diLdt Vg hVL

Is = IL

IDrl = 0

VDrl = Vi

VL = Vi - Vo



Página 57

En el periodo comprendido entre δT < t < T, transcurrido un tiempo, al abrir el interruptor S, la bobina L se opondrá al cambio de la corriente, intentando mantenerla, y devolviendo la energía acumulada a través de la carga en la salida. Esta oposición de L devolviendo la energía acumulada hace que el diodo Drl conduzca, manteniendo la continuidad de la intensidad por la bobina y el circuito de carga. En este periodo de tla corriente por L es decreciente.

Las formas de onda generadas son las que se indican

Según el intervalo de que se trate, se verifican las siguientes ecuaciones

En el primer intervalo, 0 < t < δt En segundo intervalo ,

V_

diLdt hV_L

IDrl = IL

Is = 0

VDrl = 0

o VL = - Vo



T < t < T, transcurrido un tiempo, al abrir el a corriente, intentando mantenerla, y

devolviendo la energía acumulada a través de la carga en la salida. Esta oposición de L conduzca, manteniendo la

rcuito de carga. En este periodo de toff

rvalo , δt < t < T

_


Considerando que tanto el valor medio en el diodo Vtrabajo (δ·Vi) y que el valor medio de la tensión sobre la inductancia debe ser nula cuando el circuito trabaja en modo estacionario, se llega a la conclusión de que

Consecuentemente, la tensión aplicada a una carga, siempre inferior a la tensión de alimentación del circuito, puede ser mantenida o variada controlando el ciclo de trabajo (δ) del interruptor S, mediante modulaciModulation)

b) Modo de operación discontinua MCD.

El comportamiento anterior se ha basado en asumir qse anula nunca durante el intervalo el diodo volante Ddebe tener un valor "elevado" o la corriente de salida mantenerse en valor "alto".

Dado por hecho que, la corriente por la bobina lcircuitos anteriores, se da un tercer circuito equivalente, en el que para t = ·T la corriente IL de paso por la inductancia L se anula. Dentro de este ciclo de trabajo estable, se cumple que:

En este supuesto, la formas de señal que se obtienen son:



Página 58

Considerando que tanto el valor medio en el diodo VDrl es proporcional al ciclo de e el valor medio de la tensión sobre la inductancia debe ser nula

cuando el circuito trabaja en modo estacionario, se llega a la conclusión de que

Vo = δ Vi

Consecuentemente, la tensión aplicada a una carga, siempre inferior a la tensión de el circuito, puede ser mantenida o variada controlando el ciclo de trabajo

) del interruptor S, mediante modulación de ancho de pulso (PWM


El comportamiento anterior se ha basado en asumir que la corriente por la bobina L no se anula nunca durante el intervalo el diodo volante Drl, pero para ello la inductancia debe tener un valor "elevado" o la corriente de salida mantenerse en valor "alto".

Dado por hecho que, la corriente por la bobina llega a extinguirse, además de los dos circuitos anteriores, se da un tercer circuito equivalente, en el que para t = ·T la

de paso por la inductancia L se anula. Dentro de este ciclo de trabajo

∆·Vi = θ· Vo

En este supuesto, la formas de señal que se obtienen son:



es proporcional al ciclo de e el valor medio de la tensión sobre la inductancia debe ser nula

cuando el circuito trabaja en modo estacionario, se llega a la conclusión de que

Consecuentemente, la tensión aplicada a una carga, siempre inferior a la tensión de el circuito, puede ser mantenida o variada controlando el ciclo de trabajo

ón de ancho de pulso (PWM - Pulse Width

ue la corriente por la bobina L no , pero para ello la inductancia

debe tener un valor "elevado" o la corriente de salida mantenerse en valor "alto".

lega a extinguirse, además de los dos circuitos anteriores, se da un tercer circuito equivalente, en el que para t = ·T la

de paso por la inductancia L se anula. Dentro de este ciclo de trabajo


Cumpliéndose las ecuaciones

IL = i

Operando y sustituyendo, se llega a

Se aprecia que, incluso idealizando componentes, la tensión de salida queda sujeta a variables que dependen del valor de la inductancia y de la frecuencia de conmutación del circuito, haciendo más complejo el control del mismo.

c) Límites entre los modos MCC y MCD

Suponiendo el circuito de la figura, donde se agrega un condensador y una resistencia de carga, y suponiendo que la capacidad del condensador es lo suficiente para mantener la tensión constante en la salida

La forma de la señal de corriente que se obtiene en la carga, en el límite entre conducción continua y discontinua, es la que se muestra a continuación:



Página 59

Cumpliéndose las ecuaciones

IL =0

ij: ;k ] l Aj: ;k m ln jo

;k = pqrpst · ] · T

Operando y sustituyendo, se llega a la conclusión de que

Vo = Vi · juvwxyuzq|j

Se aprecia que, incluso idealizando componentes, la tensión de salida queda sujeta a variables que dependen del valor de la inductancia y de la frecuencia de conmutación

más complejo el control del mismo.


Suponiendo el circuito de la figura, donde se agrega un condensador y una resistencia de carga, y suponiendo que la capacidad del condensador es lo suficiente para mantener

constante en la salida




Se aprecia que, incluso idealizando componentes, la tensión de salida queda sujeta a variables que dependen del valor de la inductancia y de la frecuencia de conmutación

Suponiendo el circuito de la figura, donde se agrega un condensador y una resistencia de carga, y suponiendo que la capacidad del condensador es lo suficiente para mantener



Para este circuito se cumple que:

Siendo el valor crítico de la resistencia

Como en el límite de MCCobtiene

8.2.2. Convertidor Elevador

En esta configuración se trata de aprovechar la energía acumulada por la inductancia para sumarla a la tensión de salida sobre la carga. Su topología se muestra en la siguiente figura

Suponiendo condiciones ideales, eelevada para considerar constante la tensión en la carga, despreciando el rizado de tensión. Este convertidor siempre cumple que la tensión de salida V

Con el interruptor S cerrado, la induenergía de la fuente de alimentación cuando este interruptor se abra. De ahí que el resultado final sea una tensión en la carga mayor que la tensión de alimentación.

La frecuencia de conmutación de

Al igual que el convertidor Buck, en el convertidor Boost se pueden diferenciar dos modos de operación, MCC y MCD.



Página 60


Io = ~~ j: ~k (1 h ]* l,


Rocr = :t(jr*o

Como en el límite de MCC-MCD se cumple que m 1, sustituyendo y operando se

](1 h ]* 2 ;E% l

dor, también Denominado Boost o Step-Up

En esta configuración se trata de aprovechar la energía acumulada por la inductancia para sumarla a la tensión de salida sobre la carga. Su topología se muestra en la

Suponiendo condiciones ideales, el condensador de salida debe tener una capacidad elevada para considerar constante la tensión en la carga, despreciando el rizado de tensión. Este convertidor siempre cumple que la tensión de salida Vo es mayor que V

Con el interruptor S cerrado, la inductancia acumula energía, que será sumada a la energía de la fuente de alimentación cuando este interruptor se abra. De ahí que el resultado final sea una tensión en la carga mayor que la tensión de alimentación.

La frecuencia de conmutación del interruptor S es f = 1/T

Al igual que el convertidor Buck, en el convertidor Boost se pueden diferenciar dos modos de operación, MCC y MCD.



, sustituyendo y operando se

En esta configuración se trata de aprovechar la energía acumulada por la inductancia para sumarla a la tensión de salida sobre la carga. Su topología se muestra en la

l condensador de salida debe tener una capacidad elevada para considerar constante la tensión en la carga, despreciando el rizado de

es mayor que Vi.

ctancia acumula energía, que será sumada a la energía de la fuente de alimentación cuando este interruptor se abra. De ahí que el resultado final sea una tensión en la carga mayor que la tensión de alimentación.

Al igual que el convertidor Buck, en el convertidor Boost se pueden diferenciar dos



En primer lugar se representan los dos circuitos equivalentes en las dos posibles etapas de funcionamiento de este convertidor.

Circuito Boost con T

Las formas de onda que se obtienen en este modo de funcionamiento son:

Al igual que para el convertidor Buck, según el intervalo del que se trate, se verifica que:

En el primer intervalo, 0 <

diLdt VgL



Página 61


En primer lugar se representan los dos circuitos equivalentes en las dos posibles etapas e funcionamiento de este convertidor.

Circuito Boost con Ton Circuito Boost con T


Al igual que para el convertidor Buck, según el intervalo del que se trate, se verifica

En el primer intervalo, 0 < t < δt En segundo intervalo ,

diLdt Vg hVL



En primer lugar se representan los dos circuitos equivalentes en las dos posibles etapas

Circuito Boost con Toff


Al igual que para el convertidor Buck, según el intervalo del que se trate, se verifica

En segundo intervalo , δt < t < T

V_


Vs (t)=0

Is = IL

ID = 0

En estado estacionario, el valor medio de la tensión en el inductor debe ser 0, cponsecuentemente el valor medio de la tensión sobre el interruptor S (t) es igual a la tensión de entrada. Se verifica que:

Se puede observar que al igual que en convertidor Buck, en MCC la salida de la fuente tan sólo depende del ciclo de trabajo, independientemente de la corriente de carga. Es por tanto posible mantener constante la tensión en la salida frente a variaciones de la tensión de entrada, variando tan sólo el ciclo de trabajo.

b) Modo de operación discontin

De igual manera que ocurre con el convertidor Buck, si la inductancia L o la corriente de carga es pequeña, el convertidor Boost opera en modo de conducción discontinua y la corriente por la bobina se anula durante un tiempo en el que el diodo cond

Además de las situaciones ya mencionadas para el MCC, se presenta una tercera, cuyo circuito equivalente es el que se muestra a continuación

Intervalo de conducción entre



Página 62

Vs (t)=V_

Is = 0

ID = IL

En estado estacionario, el valor medio de la tensión en el inductor debe ser 0, alor medio de la tensión sobre el interruptor S (t) es igual a la

tensión de entrada. Se verifica que:

Vs (t) = Vi

(1- δ) · Vo = Vi

%E% 11 h ]

Se puede observar que al igual que en convertidor Buck, en MCC la salida de la fuente depende del ciclo de trabajo, independientemente de la corriente de carga. Es

por tanto posible mantener constante la tensión en la salida frente a variaciones de la tensión de entrada, variando tan sólo el ciclo de trabajo.


De igual manera que ocurre con el convertidor Buck, si la inductancia L o la corriente de carga es pequeña, el convertidor Boost opera en modo de conducción discontinua y la corriente por la bobina se anula durante un tiempo en el que el diodo cond

Además de las situaciones ya mencionadas para el MCC, se presenta una tercera, cuyo circuito equivalente es el que se muestra a continuación

Intervalo de conducción entre θT < t < T



En estado estacionario, el valor medio de la tensión en el inductor debe ser 0, alor medio de la tensión sobre el interruptor S (t) es igual a la

Se puede observar que al igual que en convertidor Buck, en MCC la salida de la fuente depende del ciclo de trabajo, independientemente de la corriente de carga. Es

por tanto posible mantener constante la tensión en la salida frente a variaciones de la

De igual manera que ocurre con el convertidor Buck, si la inductancia L o la corriente de carga es pequeña, el convertidor Boost opera en modo de conducción discontinua y la corriente por la bobina se anula durante un tiempo en el que el diodo conduce.

Además de las situaciones ya mencionadas para el MCC, se presenta una tercera, cuyo


Las formas de onda que se producen son:

Y las ecuaciones representativas son:

Lo que operando nos lleva a

Lo que demuestra que la relación carga.



Página 63

Las formas de onda que se producen son:

entativas son:

Vs(t) = Vi ~ r

IL (t) = Io = ~~

IL (t) = δ · (θ - δ) · :k

Lo que operando nos lleva a

%E% 1 A% ]: l2 ;E

Lo que demuestra que la relación entre entrada y salida depende de la corriente de



entre entrada y salida depende de la corriente de



El siguiente diagrama temporal muestra el límite entre ambos modos de conducción

En estas condiciones se cumple que

Sustituyendo para IL (t) = I

Que vuelve a representar la dependencia en la estabilidad del convertidor en función de la intensidad de salida.



8.2.3. Convertidor Reductor

El circuito que se muestra a continuación puede ser utilizado como reductor o como elevador



Página 64



En estas condiciones se cumple que θ = 1 y que ~ jjr

(t) = Io = ~~, y operando, se llega a una expresión del tipo

%E:%: (%E h 1* l2 ;E

Que vuelve a representar la dependencia en la estabilidad del convertidor en función de


Io = ~~ j: ~k ] (1 h ]*: l


Rocr = :t(jr*uo

Reductor-Elevador, también Denominado Buck-Boost

circuito que se muestra a continuación puede ser utilizado como reductor o como




, y operando, se llega a una expresión del tipo

Que vuelve a representar la dependencia en la estabilidad del convertidor en función de

Boost

circuito que se muestra a continuación puede ser utilizado como reductor o como


Al igual que para las anteriores topografías de circuitos convertidores conmutados, se hacen las siguientes suposiciones:

• El circuito opera en régimen permanente• La corriente en la bobina es siempre continua• El condensador tiene un valor capacitivo elevado para suponer una tensión de

salida constante • El interruptor es ideal, y abre y cierra de forma instantánea.

Este convertidor es una evolución de los anteriores convertidores, y la diferencia fundamental, como se verá posteriormente, es que toda la alimentación nunca está conectada directamente a la carga y toda la corriente que se entrega procede del almacenamiento de energíaconvertidor también se le conozca como convertidor indirecto.

Análisis con interruptor cerrado:

Al cerrar el interruptor, se verifica que la tensión en la bobina obedece a la siguiente ecuación:

Considerando que la velocidad de variación de la corriente por la bobina es constante, ésta aumentará linealmente, y por tanto, la ecuación anterior también puede expresarse como:

Y por consiguiente

Análisis con el interruptor abierto:

Cuando se abre el interruptor, ante la imposibilidad de un cambio brusco en la variación de la intensidad, toda la energía acumulada en la bobina se devuelve a la carga a del diodo. En estas condiciones se cumple que

De igual manera, la variación de corriente en la bobina es constante, y la expresión que se obtiene en este caso es



Página 65

Circuito Reductor – Elevador (Buck-Boost)

Al igual que para las anteriores topografías de circuitos convertidores conmutados, se hacen las siguientes suposiciones:

l circuito opera en régimen permanente La corriente en la bobina es siempre continua El condensador tiene un valor capacitivo elevado para suponer una tensión de

El interruptor es ideal, y abre y cierra de forma instantánea.

or es una evolución de los anteriores convertidores, y la diferencia fundamental, como se verá posteriormente, es que toda la alimentación nunca está conectada directamente a la carga y toda la corriente que se entrega procede del almacenamiento de energía en la inductancia. Es por esta razón que a este tipo de convertidor también se le conozca como convertidor indirecto.

Análisis con interruptor cerrado:

Al cerrar el interruptor, se verifica que la tensión en la bobina obedece a la siguiente

dikdt VL

Considerando que la velocidad de variación de la corriente por la bobina es constante, ésta aumentará linealmente, y por tanto, la ecuación anterior también puede expresarse

∆k∆ ∆k] V

∆k ! % ] l

Análisis con el interruptor abierto:

Cuando se abre el interruptor, ante la imposibilidad de un cambio brusco en la variación de la intensidad, toda la energía acumulada en la bobina se devuelve a la carga a del diodo. En estas condiciones se cumple que

dikdt V_L

De igual manera, la variación de corriente en la bobina es constante, y la expresión que



Al igual que para las anteriores topografías de circuitos convertidores conmutados, se

El condensador tiene un valor capacitivo elevado para suponer una tensión de

or es una evolución de los anteriores convertidores, y la diferencia fundamental, como se verá posteriormente, es que toda la alimentación nunca está conectada directamente a la carga y toda la corriente que se entrega procede del

en la inductancia. Es por esta razón que a este tipo de

Al cerrar el interruptor, se verifica que la tensión en la bobina obedece a la siguiente

Considerando que la velocidad de variación de la corriente por la bobina es constante, ésta aumentará linealmente, y por tanto, la ecuación anterior también puede expresarse

Cuando se abre el interruptor, ante la imposibilidad de un cambio brusco en la variación de la intensidad, toda la energía acumulada en la bobina se devuelve a la carga a través

De igual manera, la variación de corriente en la bobina es constante, y la expresión que


Y por tanto

Como el circuito funciona en régimen permanente y estable, la variación total de la corriente en la bobina durante un ciclo de trabajo debe ser nula. Igualando y sustituyendo,

Se concluye que

Hay que observar que el signo negativo obtenido indica que la polaridad de la tensión de salida es opuesta a la tensión de alimentación.

También queda definido que, la tensión de salida puedtensión de alimentación, en función del ciclo de trabajo del interruptor.

• Para ] Z 0,5 La tensión en la carga es mayor que la tensión de alimentación• Para ] 0,5 La tensión en la carga es menor que la tensión de alimentación

Las formas de onda que se producen en este convertidor son

Determinación del límite entre modos de conducción

Si se considera que la potencia absorbida por la carga debe ser igual a la entregada por la fuente



Página 66

∆k∆ ∆k(1 h ]*l V_

∆k %E(1 h ]* l

Como el circuito funciona en régimen permanente y estable, la variación total de la corriente en la bobina durante un ciclo de trabajo debe ser nula. Igualando y

∆k ! A∆k 0

V_%D h ](1 h ]* Hay que observar que el signo negativo obtenido indica que la polaridad de la tensión de salida es opuesta a la tensión de alimentación.

También queda definido que, la tensión de salida puede ser mayor o menor que la tensión de alimentación, en función del ciclo de trabajo del interruptor.

La tensión en la carga es mayor que la tensión de alimentaciónLa tensión en la carga es menor que la tensión de alimentación

ormas de onda que se producen en este convertidor son

Determinación del límite entre modos de conducción

Si se considera que la potencia absorbida por la carga debe ser igual a la entregada por



Como el circuito funciona en régimen permanente y estable, la variación total de la corriente en la bobina durante un ciclo de trabajo debe ser nula. Igualando y

Hay que observar que el signo negativo obtenido indica que la polaridad de la tensión

e ser mayor o menor que la

La tensión en la carga es mayor que la tensión de alimentación La tensión en la carga es menor que la tensión de alimentación

Si se considera que la potencia absorbida por la carga debe ser igual a la entregada por


La corriente media de la fuente, está relacionada con la corriente suministrada por la bobina por el ciclo de trabajo de ésta.

;D ;k ], o sea que

Operando y sustituyendo en la ecuaciel ciclo de trabajo, se obtiene que

;k Partiendo de las formas de onda para el convertidor, las ecuaciones que defla Imin por la inductancia, son:

; ;

Como la corriente en la bobina debe ser continua, la Ique, el límite entre los modos de conducción continuo y discontinuo es

El rizado de la tensión de salida estará en función de la intensidad y de la variación de la tensión de carga del condensador. Considerando que el rizado debe mantener la intensidad por el condensador constante, se deduce que

Y por tanto



Página 67

D %D ;D %E:G

iente media de la fuente, está relacionada con la corriente suministrada por la bobina por el ciclo de trabajo de ésta.

, o sea que ~u %D ;k ]Operando y sustituyendo en la ecuación que relaciona la tensión de salida y entrada con el ciclo de trabajo, se obtiene que

%E:%D G ] E%D ] %D ]G (1 h ]*:

Partiendo de las formas de onda para el convertidor, las ecuaciones que defpor la inductancia, son:

;k A∆k2 %D ]G (1 h ]*: A%D ] l2

;k h∆k2 %D ]G (1 h ]*: h%D ] l2

a bobina debe ser continua, la Imin debe ser 0. Así se concluye que, el límite entre los modos de conducción continuo y discontinuo es

(1 h ]*: G2 +

El rizado de la tensión de salida estará en función de la intensidad y de la variación de la nsión de carga del condensador. Considerando que el rizado debe mantener la

intensidad por el condensador constante, se deduce que

< !%<! %EG

∆V_%E ]G +



iente media de la fuente, está relacionada con la corriente suministrada por la

]

ón que relaciona la tensión de salida y entrada con

Partiendo de las formas de onda para el convertidor, las ecuaciones que definen la IMax y

debe ser 0. Así se concluye

El rizado de la tensión de salida estará en función de la intensidad y de la variación de la nsión de carga del condensador. Considerando que el rizado debe mantener la


8.2.4. Flyback

Un convertidor flyback esaislamiento entre la alimentación de la entrada y la salida hacia la carga.

El elemento encargado de realizar esta función es un transformador, que además de realizar las funciones propias de transformadrequiere el circuito.

Circuito equivalente de un convertidor Flyback

El estudio teórico del mismo es similar al del convertidor Buckanteriormente, por lo que no se repite, ideal son las que se indican a continuación



Página 68

Un convertidor flyback es un convertidor Buck-Boost al que se ha dotado de un aislamiento entre la alimentación de la entrada y la salida hacia la carga.

El elemento encargado de realizar esta función es un transformador, que además de realizar las funciones propias de transformador, aporta la inductancia magnetizante que

Convertidor flyback

Circuito equivalente de un convertidor Flyback

El estudio teórico del mismo es similar al del convertidor Buckanteriormente, por lo que no se repite, y las ecuaciones que se obtienen para un flayback ideal son las que se indican a continuación

V_%D h ](1 h ]* H:Hj

(1 h ]*: G2 + H:Hj:

∆V_%E ]G +



Boost al que se ha dotado de un aislamiento entre la alimentación de la entrada y la salida hacia la carga.

El elemento encargado de realizar esta función es un transformador, que además de or, aporta la inductancia magnetizante que

El estudio teórico del mismo es similar al del convertidor Buck-Boost descrito y las ecuaciones que se obtienen para un flayback


Se observa que, respecto al Buckentre el número de espiras del primario y del secundario del transformador, o sea, de la relación de transformación.

El rizado no se ve afectado por la inclusión del transformador, puesto que depende decapacidad del condensador para mantener invariable la tensión en función de la intensidad por la carga.

El principal cambio que supone la topología flyback, es la inclusión del transformador, que funciona como transformador, y como bobina de acoplamiento las señales de entrada y salida.

8.2.5. Comparativa entre Topologías de F

Cada una de las topologías para convertidores tiene su punto fuerte dependiendo de su aplicación, y a la hora de seleccionar una de ellas

• Se debe analizar si se requiere aislamiento galvánico en la aplicación. Esto es un factor de peso al escoger una topología y está relacionado con la seguridad.

• Es necesario saber si necesita una o múltiples • Analizar las tensiones

semiconductores. • Determinar los voltajes a los que va a estar sometido el inductor o

transformador, dependiendo de

Para este proyecto, se opta por la topología flyback,

• Su relativa sencillez en el diseño

• Las ventajas del uso del transformador, que además del elevado rendimiento del transformador como máquina eléctrica, permite:

o Se comporta a la vez como acoplamiento de bobinas proporcionando linductancia magnetizante.

o Aislar la aplicación de la tensión de alimentación de la tensión aplicada a la carga. Por tanto, el muestreo de señal para el control no presenta interferencia por acoplamientos de alta frecuencia

o Toda la energía adquirida ende conducción en el primario, se conductor del interruptor principal.



Página 69

Se observa que, respecto al Buck-Boost aparece un término nuevo, dado por la relación entre el número de espiras del primario y del secundario del transformador, o sea, de la relación de transformación.

El rizado no se ve afectado por la inclusión del transformador, puesto que depende decapacidad del condensador para mantener invariable la tensión en función de la

El principal cambio que supone la topología flyback, es la inclusión del transformador, que funciona como transformador, y como bobina de acoplamiento y aislamiento entre las señales de entrada y salida.

Comparativa entre Topologías de Fuentes.

Cada una de las topologías para convertidores tiene su punto fuerte dependiendo de su aplicación, y a la hora de seleccionar una de ellas se consideran factores

Se debe analizar si se requiere aislamiento galvánico en la aplicación. Esto es un factor de peso al escoger una topología y está relacionado con la seguridad. Es necesario saber si necesita una o múltiples salidas. Analizar las tensiones e intensidades a las que se van a someter los dispositivos

Determinar los voltajes a los que va a estar sometido el inductor o transformador, dependiendo de la topología de que se trate.

Para este proyecto, se opta por la topología flyback, por los siguientes motivos:

Su relativa sencillez en el diseño

Las ventajas del uso del transformador, que además del elevado rendimiento del transformador como máquina eléctrica, permite:

Se comporta a la vez como acoplamiento de bobinas proporcionando linductancia magnetizante.

la aplicación de la tensión de alimentación de la tensión aplicada a la carga. Por tanto, el muestreo de señal para el control no presenta interferencia por acoplamientos de alta frecuencia.

la energía adquirida en el primario del transformador durante el tiempo de conducción en el primario, se entrega en la salida en el período no conductor del interruptor principal.



oost aparece un término nuevo, dado por la relación entre el número de espiras del primario y del secundario del transformador, o sea, de la

El rizado no se ve afectado por la inclusión del transformador, puesto que depende de capacidad del condensador para mantener invariable la tensión en función de la

El principal cambio que supone la topología flyback, es la inclusión del transformador, y aislamiento entre

Cada una de las topologías para convertidores tiene su punto fuerte dependiendo de su factores tales como:

Se debe analizar si se requiere aislamiento galvánico en la aplicación. Esto es un factor de peso al escoger una topología y está relacionado con la seguridad.

a las que se van a someter los dispositivos

Determinar los voltajes a los que va a estar sometido el inductor o

por los siguientes motivos:

Las ventajas del uso del transformador, que además del elevado rendimiento del

Se comporta a la vez como acoplamiento de bobinas proporcionando la

la aplicación de la tensión de alimentación de la tensión aplicada a la carga. Por tanto, el muestreo de señal para el control no presenta

durante el tiempo en la salida en el período no


• Es de menor complejidad respecto a otros convertidores con aislamiento puesto que eliminan la inducde los convertidores Buck y Boost.

• Requiere un solo eleme

• Según diferentes bibliografías, su límite de potencia 180 W, lo que ha hace i

9. Configuración de la EPC como Convertidor

El circuito que conforma la EPC es básicamente una fuente de alimentación de corriente continua, cuya tensión de salida está controlada bien por una referenciatensión, o bien por una referencia externa desde el electrodo de referencia. Considerando que se parte de una alimentación desde baterías, el circuito de la fuente utilizado es el de un convertidor flyback

El esquema básico es de la EPC es e

A continuación se fijan los parámetros de cálculo del convertidor flayback que se usa como alimentación y regulación de salida de la

9.1. Justificación de los Parámetros de D



Página 70

Es de menor complejidad respecto a otros convertidores con aislamiento puesto que eliminan la inductancia a la salida del diodo volante que presentan las etapas de los convertidores Buck y Boost.

Requiere un solo elemento de control como interruptor.

Según diferentes bibliografías, su límite de potencia está en el 180 W, lo que ha hace ideal para una potencia nominal media de 80 W.

Configuración de la EPC como Convertidor Flayback

El circuito que conforma la EPC es básicamente una fuente de alimentación de corriente continua, cuya tensión de salida está controlada bien por una referenciatensión, o bien por una referencia externa desde el electrodo de referencia.

Considerando que se parte de una alimentación desde baterías, el circuito de la fuente utilizado es el de un convertidor flyback

El esquema básico es de la EPC es el siguiente

A continuación se fijan los parámetros de cálculo del convertidor flayback que se usa como alimentación y regulación de salida de la EPC.

Parámetros de Diseño



Es de menor complejidad respecto a otros convertidores con aislamiento puesto tancia a la salida del diodo volante que presentan las etapas

está en el entorno de los deal para una potencia nominal media de 80 W.

Flayback

El circuito que conforma la EPC es básicamente una fuente de alimentación de corriente continua, cuya tensión de salida está controlada bien por una referencia interna de tensión, o bien por una referencia externa desde el electrodo de referencia.

Considerando que se parte de una alimentación desde baterías, el circuito de la fuente

A continuación se fijan los parámetros de cálculo del convertidor flayback que se usa


Los parámetros en los que se basa el cálculo del converticondiciones de su alimentación eléctrica, la salidaque debe entregar. En base a estos parámetros primarios se definen el resto de parámetros que el convertidor flayback.

9.1.1. Valores de la Tensión de A

La tensión nominal de una celda de una bacelda aproximadamente.

No obstante, durante la carga y descarga de la batería, la tensión de la celda varía. siguiente gráfica muestra de forma aproximada sobre una celda, a temperatura de 25 ºC, a circuito abierto (sin suministro de corriente a la carga)

Esta curva se da para la carga de una batería a circuito abiertvez que la suministra energía a la aplicación, tanto la tensión final de la celda como los tiempos de carga pueden variar.

Se aprecia que, aproximadamente a partir del 9estable hasta el 95% de la carga, a un valor de 2,35 V por celda, pudiendo llegar a ser de entre 2,45 V en una batería envejecida 100% de carga.

Así, las tensiones mínimas siguientes valores:



Página 71

Los parámetros en los que se basa el cálculo del convertidor vienen dados por las alimentación eléctrica, la salida que debe proporcionar

En base a estos parámetros primarios se definen el resto de parámetros que

la Tensión de Alimentación desde Baterías de Plomo

La tensión nominal de una celda de una baterías de plomo-acido es de 2,

No obstante, durante la carga y descarga de la batería, la tensión de la celda varía. de forma aproximada el efecto que tiene la carga

a celda, a temperatura de 25 ºC, a circuito abierto (sin suministro de corriente a

Esta curva se da para la carga de una batería a circuito abierto. Si la carga se realiza a la vez que la suministra energía a la aplicación, tanto la tensión final de la celda como los tiempos de carga pueden variar.

, aproximadamente a partir del 90% la tensión en la celda se mantiene 5% de la carga, a un valor de 2,35 V por celda, pudiendo llegar a ser de

en una batería envejecida y los 2,70 V por celda en una batería nueva

mínimas y máximas en vacío de las baterías estarían dentro de



dor vienen dados por las que debe proporcionar y la potencia

En base a estos parámetros primarios se definen el resto de parámetros que configuran

aterías de Plomo-ácido

acido es de 2,15 Voltios por

No obstante, durante la carga y descarga de la batería, la tensión de la celda varía. La el efecto que tiene la carga de la batería

a celda, a temperatura de 25 ºC, a circuito abierto (sin suministro de corriente a

o. Si la carga se realiza a la vez que la suministra energía a la aplicación, tanto la tensión final de la celda como los

la tensión en la celda se mantiene 5% de la carga, a un valor de 2,35 V por celda, pudiendo llegar a ser de

V por celda en una batería nueva al

en vacío de las baterías estarían dentro de los


%=9%=9

Considerando que los valores calculados son en vacío, que la batería estará sometida descarga en función de potencia demandada por la a aportar al convertidor flyback de la EPC se realiza en base a un valor intermedio 2,40 V por celda.

Por tanto, la tensión máxima estimadbaterías, seria de:

%=9

Si a una batería de plomo-los 10,5 V puede considerarse que la batería está dañada y su recuperación es irreversible.

La siguiente tabla muestra la relación entre la medida de la tensión en un vaso.

Se puede observar que, para una carga de la batería de un 10%, la tensión en la celda ha caído a los 1,918 V, y que la tensión para una batería de 12 V, sería d

Concluyendo, se adoptan como valores máximo



Página 72

6-)" 2,35% 14,1%

6-)" 2,70% 16,2%

Considerando que los valores calculados son en vacío, el envejecimiento progresivo al que la batería estará sometida y que la tensión de celda variará con la intensidad de descarga en función de potencia demandada por la EPC, el cálculo de la tensión máxima

al convertidor flyback de la EPC se realiza en base a un valor intermedio

a tensión máxima estimada para alimentar la EPC y su convertidor desde las

6-)" 2,35% 14,1%

acido se le permite que su tensión de descarga sea inferior a los 10,5 V puede considerarse que la batería está dañada y su recuperación es

uestra la relación entre la medida de la densidad del electrolito y la

Se puede observar que, para una carga de la batería de un 10%, la tensión en la celda ha caído a los 1,918 V, y que la tensión para una batería de 12 V, sería de 11,51 V

Concluyendo, se adoptan como valores máximo y mínimo los siguientes:



el envejecimiento progresivo al variará con la intensidad de cálculo de la tensión máxima

al convertidor flyback de la EPC se realiza en base a un valor intermedio de

a para alimentar la EPC y su convertidor desde las

acido se le permite que su tensión de descarga sea inferior a los 10,5 V puede considerarse que la batería está dañada y su recuperación es

densidad del electrolito y la

Se puede observar que, para una carga de la batería de un 10%, la tensión en la celda ha e 11,51 V

mínimo los siguientes:


9.1.2. Determinación del C

Se opta por mantener siempre trabajando energía magnetizante al convertidor.

Considerando que el límite entre mod(50% del ciclo de trabajo), se adopta como superior al 0,5 para que posibles tolerancias en los componentes no permitan que baje de este valor

9.1.3. Determinación de la

No se conocen criterios que ayuden a determinar esta frecuencia. Las consideraciones a su elección no tienen peso específico en la decisión de una frecuencia u otra, pero se mencionan las que se han co

• A mayor frecuencia, mayores pérdidas en el transformador del flyback

• A mayor frecuencia, electromagnéticas en otros circuitos.

• A menor frecuencia,

• Frecuencias habituales en convertidores conmutados de corriente continua se sitúan entre los 60 kHz y los 300 kHz

Sin que exista base para determinar la frecuencia óptima de conmutación, se opta por una frecuencia de

9.1.4. Requisitos de la EPC



Página 73

%D 14,4%

%D 11,50%

Determinación del Ciclo de Trabajo del Convertidor

Se opta por mantener siempre trabajando la inductancia del convertidor, aportando la energía magnetizante al convertidor.

Considerando que el límite entre modo de trabajo continuo y discontinuo es de 0,5 D , se adopta como ciclo mínimo de trabajo un valor ligeramente

superior al 0,5 para que posibles tolerancias en los componentes no permitan que baje

D = 0,52

ión de la Frecuencia de Trabajo del Conmutador Flyback

No se conocen criterios que ayuden a determinar esta frecuencia. Las consideraciones a su elección no tienen peso específico en la decisión de una frecuencia u otra, pero se

las que se han considerado:

A mayor frecuencia, mayores pérdidas en el transformador del flyback

frecuencia, mayor posibilidad de generar electromagnéticas en otros circuitos.

A menor frecuencia, menor aproximación a una tensión de salida continua.

Frecuencias habituales en convertidores conmutados de corriente continua se sitúan entre los 60 kHz y los 300 kHz

Sin que exista base para determinar la frecuencia óptima de conmutación, se opta por

+ 1002

Requisitos de la EPC



la inductancia del convertidor, aportando la

o de trabajo continuo y discontinuo es de 0,5 D un valor ligeramente

superior al 0,5 para que posibles tolerancias en los componentes no permitan que baje

Flyback

No se conocen criterios que ayuden a determinar esta frecuencia. Las consideraciones a su elección no tienen peso específico en la decisión de una frecuencia u otra, pero se

A mayor frecuencia, mayores pérdidas en el transformador del flyback

mayor posibilidad de generar interferencias

menor aproximación a una tensión de salida continua.

Frecuencias habituales en convertidores conmutados de corriente continua se

Sin que exista base para determinar la frecuencia óptima de conmutación, se opta por


El diseño debe mantener la EPC operativa dentro de los valores asignados, que se recuerdan:

• Tensión de salida Máxima 40 V

• Intensidad de salida Máxima 4 A

• Potencia máxima eficaz de la EPC 160 W

• Tensión de salida m

• Intensidad de salida mínima 1

• Regulación potencial constante (Referencia desde el electrodo de referencia CSE)

9.2. Cálculo del Transformador

Se parte de la fórmula que relaciona el ciclrelación entre la tensión de alimentación y la salida de tensión

Dónde

Vo = Tensión de salida del convertidor

Vi = Tensión de entrada del convertidor

D = Ciclo de trabajo

n2 = Número de espiras del bobinado secundario del transformador

n1 = Número de espiras del bobinado pri

Para simplificar los cálculos, se establece la siguiente nomenclatura:



Página 74

El diseño debe mantener la EPC operativa dentro de los valores asignados, que se

Tensión de salida Máxima 40 V

Intensidad de salida Máxima 4 A

Potencia máxima eficaz de la EPC 160 W

Tensión de salida mínima 0,850 V

Intensidad de salida mínima 1 mA

a tensión constante (referencia de tensión interna) y a potencial constante (Referencia desde el electrodo de referencia CSE)

Transformador

Se parte de la fórmula que relaciona el ciclo de trabajo de un convertidor flyback con la relación entre la tensión de alimentación y la salida de tensión

%E% 11 h 1 :j

= Tensión de salida del convertidor

= Tensión de entrada del convertidor

D = Ciclo de trabajo

= Número de espiras del bobinado secundario del transformador

= Número de espiras del bobinado primario del transformador

Para simplificar los cálculos, se establece la siguiente nomenclatura:

H:j :j

%E%



El diseño debe mantener la EPC operativa dentro de los valores asignados, que se

(referencia de tensión interna) y a potencial constante (Referencia desde el electrodo de referencia CSE)

de un convertidor flyback con la

= Número de espiras del bobinado secundario del transformador

mario del transformador


Siendo

N21 = Relación de transformación inversa

M = Relación entre tensiones de salida y entrada.

9.2.1. Calculo de la Relación

Con los datos fijados, se calcula la relación correspondería con un ciclo de trabajo de 0,52,menor tensión de salida.

Así,

H:j :j

La relación de transformación N, vendrá dada por:

Para redondear las espiras a usar, se adopta un valor de

9.2.2. Ciclo de Trabajo Máximo

Determinada la relación de transformación, se calcula el ciclo de trabajo para la máxima salida de tensión, que en el caso más desfavorable se debe dar a la tealimentación.

El ciclo de trabajo máximo para proporcionar la tensión de sD en la ecuación de transferencia del flyback, viene dada por:

9.2.3. Inductancia Magnetizante



Página 75

= Relación de transformación inversa

M = Relación entre tensiones de salida y entrada.

Relación de Transformación N

Con los datos fijados, se calcula la relación de transformación inversa,correspondería con un ciclo de trabajo de 0,52, con la menor tensión de entrada y la

%E (1 h 1,*% 1, 0,850 (1 h 0,52*11,5 0,52 0,068

La relación de transformación N, vendrá dada por:

H 1: j4 j: 14,71

Para redondear las espiras a usar, se adopta un valor de N = 15

Máximo

Determinada la relación de transformación, se calcula el ciclo de trabajo para la máxima salida de tensión, que en el caso más desfavorable se debe dar a la tensión mínima de

El ciclo de trabajo máximo para proporcionar la tensión de salida deseada tras despejar D en la ecuación de transferencia del flyback, viene dada por:

\\ AH:j 40 11,540,068 A40 11,54 , VU

agnetizante



inversa, n2/n1 que se con la menor tensión de entrada y la

068

Determinada la relación de transformación, se calcula el ciclo de trabajo para la máxima nsión mínima de

alida deseada tras despejar


Para el cálculo de la inductancia magnetizanteparte de la ecuación que aporta el cálculo del valor límite entre cdiscontinua.

Se fija para cálculo, una frecuencia para el conmutador de 100 kHz.

Como interesa que se almacene la máxima energía en la bobina, se calculará en base a la máxima resistencia de carga del circuitmínima

Así, la inductancia del secundario

(1 h 1\*: G>2 +

La relación entre la inductancia del primario y del secundario, es proporcional al cuadrado de la relación de transformación N, según la siguiente ecuación:

Despejando y sustituyendo, obtenemos la inductancia del primario

U :

Partiendo de la potencia nominal requerida en el primario, y de una estimación de rendimiento del 80 %, la potencia máxima se



Página 76

Para el cálculo de la inductancia magnetizante en el secundario del transformadorparte de la ecuación que aporta el cálculo del valor límite entre conducción continua y

: (1 h 1*: G2 + :j:

Se fija para cálculo, una frecuencia para el conmutador de 100 kHz.

Como interesa que se almacene la máxima energía en la bobina, se calculará en base a ncia de carga del circuito, es decir a máxima potencia y a intensidad

G> %E; 40%0,001' 402

del secundario tendrá un valor de:

:j: (1 h 0,52*: 4022 1002 (0,068*:


j: j:: H:

Despejando y sustituyendo, obtenemos la inductancia del primario

: H: 0,213) 15: W, S

Partiendo de la potencia nominal requerida en el primario, y de una estimación de rendimiento del 80 %, la potencia máxima será de



en el secundario del transformador, se onducción continua y

Como interesa que se almacene la máxima energía en la bobina, se calculará en base a o, es decir a máxima potencia y a intensidad

, UXS


Partiendo de la potencia nominal requerida en el primario, y de una estimación de


Y la intensidad máxima que circularía por el primario del

;j(

Para seleccionar el núcleo de magnético, sifabricante “Magnetics – primer lugar el producto de la energía almacenada en la bobina en el primario, que sería de

JU U (17

Se opta por seleccionar un buena estabilidad con la temperatura, dentro de un rango de trabajo de hasta 200 °C, con coste medio.

Se busca en la gráfica el núcleo que mejor s



Página 77

E 1600,8 200

Y la intensidad máxima que circularía por el primario del transformador

* %(* 20011,5% 17,39'

Para seleccionar el núcleo de magnético, siguiendo las indicaciones del catálogo del Powder Core Catalogue 2013 update”,

primer lugar el producto de la energía almacenada en la bobina en el primario, que sería

17,39'*: 47,925) U, XS

Se opta por seleccionar un núcleo toroidal, tipo “High Flux Toroidsbuena estabilidad con la temperatura, dentro de un rango de trabajo de hasta 200 °C, con

Se busca en la gráfica el núcleo que mejor se adapta al producto de I2·L



transformador, es de:

indicaciones del catálogo del se establece en

primer lugar el producto de la energía almacenada en la bobina en el primario, que sería

toroidal, tipo “High Flux Toroids” elegido por su buena estabilidad con la temperatura, dentro de un rango de trabajo de hasta 200 °C, con


Se elige el núcleo de código 58585

y que presenta un factor de inductancia de

Y con una frecuencia máxima de trabajo, dada por el fabricante, de 700 KHz.

El número de espiras que le correspondería se calcula según la fórmula



Página 78

código 58585, con una permeabilidad de

µ = 125

un factor de inductancia de

'k 79 8%


spiras que le correspondería se calcula según la fórmula





j

Se redondea el valor obtenido y se ajusta a

De la relación de transformación, es de

El diámetro del hilo de cobre del primario está en función de la intensidad máxima por conductor que indica el reglamento electrotécnico de baja tensión, que para un conductor aislado de cobre, se elige un caliequivale a una sección de 1,5 mm

Para el secundario, considerando que la intensidad a suministrar es sensiblemente menor, se elige un calibre de 8 décimas, que equivale a una sección de 0,5 mm

El transformador calculado queda como se indica a continuación

9.2.4. Condensador de Filtro y Rizado



Página 79

j'k 1449379 13,545

Se redondea el valor obtenido y se ajusta a

U U

De la relación de transformación, se obtiene que el número de espiras en el secund

j H 15 14 U

El diámetro del hilo de cobre del primario está en función de la intensidad máxima por conductor que indica el reglamento electrotécnico de baja tensión, que para un

obre, se elige un calibre de 14 décimas para el primario, que equivale a una sección de 1,5 mm2

Para el secundario, considerando que la intensidad a suministrar es sensiblemente menor, se elige un calibre de 8 décimas, que equivale a una sección de 0,5 mm

ulado queda como se indica a continuación

Filtro y Rizado



se obtiene que el número de espiras en el secundario

El diámetro del hilo de cobre del primario está en función de la intensidad máxima por conductor que indica el reglamento electrotécnico de baja tensión, que para un

bre de 14 décimas para el primario, que

Para el secundario, considerando que la intensidad a suministrar es sensiblemente menor, se elige un calibre de 8 décimas, que equivale a una sección de 0,5 mm2


Se fija un rizado máximo de la salida de 10 mVfiltro, se parte de la ecuación

Despejando el valor del condensador,

El rizado máximo, que debe ser inferior al valor especificado, se obtiene a valores de tensión de salida elevados, que corresponden aresistencia de carga mínima.

La resistencia de carga mínima se calcula en base a la mínima tensión de salida y a la máxima intensidad de salida.

La resistencia de carga mínima es

GLa tensión máxima exigida a la EPC es de 40 V.

El cálculo del condensador de filtro

0,010Como 196 200 no es un valor estándar, en paralelo de 100 000 μF, con una tensión nominal máxima de 63 V.

El valor de la capacidad del condensador de filtro, compuesto por dos en paralelo queda fijado en:



Página 80

Se fija un rizado máximo de la salida de 10 mV. Para el cálculo del condensador, se parte de la ecuación

∆V_%E 1G +

el valor del condensador, se obtiene que:

%E 1∆%E G> +

El rizado máximo, que debe ser inferior al valor especificado, se obtiene a valores de tensión de salida elevados, que corresponden al ciclo de trabajo máximo, y para una resistencia de carga mínima.

La resistencia de carga mínima se calcula en base a la mínima tensión de salida y a la intensidad de salida.

La resistencia de carga mínima es

G> %E; 0,850%4' 0,2

La tensión máxima exigida a la EPC es de 40 V.

condensador de filtro queda fijado en:

40% 0,981010% 0,2 100000 196200

no es un valor estándar, la solución práctica es poner dos condensadores F, con una tensión nominal máxima de 63 V.

El valor de la capacidad del condensador de filtro, compuesto por dos en paralelo queda

Cf = 200 000 ¡¢



Para el cálculo del condensador de

El rizado máximo, que debe ser inferior al valor especificado, se obtiene a valores de l ciclo de trabajo máximo, y para una

La resistencia de carga mínima se calcula en base a la mínima tensión de salida y a la

ner dos condensadores

El valor de la capacidad del condensador de filtro, compuesto por dos en paralelo queda


La frecuencia de corte del filtro LC formado porcondensador para el rizado, debe ser lo más baja posible, y siempre fuera de la frecuencia mínima de trabajo flyback.

La frecuencia de resonancia viene dada por la ecuación:

£ 12 ¤ √

Se aprecia que queda muy por debajo de la frecuencia de conmutación elegida para el convertidor.

9.3. Conmutador del Primario

Como elemento de conmutaciónSiliconix IRLZ34, por sus siguientes características básicas:

La suma de los retardos de

Tc = 14 ns + 170 ns + 30 ns

Lo que proporciona una frecuencia máxima de conmutación de:



Página 81

La frecuencia de corte del filtro LC formado por el secundario del transformador, y el condensador para el rizado, debe ser lo más baja posible, y siempre fuera de la frecuencia mínima de trabajo flyback.

La frecuencia de resonancia viene dada por la ecuación:

12 ¤ ¦0,213 10r5 0,2 ,

Se aprecia que queda muy por debajo de la frecuencia de conmutación elegida para el

Primario

elemento de conmutación se elige el transistor MOSFET de canal N, , por sus siguientes características básicas:

de los retardos de un ciclo completo en el transistor sería de

ns + 56 ns = 270 ns

Lo que proporciona una frecuencia máxima de conmutación de:



el secundario del transformador, y el condensador para el rizado, debe ser lo más baja posible, y siempre fuera de la

, X§

Se aprecia que queda muy por debajo de la frecuencia de conmutación elegida para el

T de canal N, Vishay


£Muy superior a la requerida de 100 kHz para la conmutación de la fuente.

9.4. Disipador de calor del Elemento de Conmutación

Para comprobar si se necesita un disipador calor para el Mosfet, partimos de los datos aportados por el fabricante

La intensidad máxima que circulará por el transistor, está en función de la resistencia del hilo de la bobina y de la resistencia del canal Rdispositivo

Considerando el peor caso, de la resistencia de la bopotencia a disipar en función de la resistencia del canal, así:

¨K©P ;: GªF

Debido a la probabilidad de que el cuadro eléctrico donde se encuentre la EPC pueda estar expuesto al sol, se considera una cálculo del circuito térmico

Con estos valores, la temperatura que alcanzaría la unión del mosfet, sería de:

l«7D9¬ ED G«r

Lo que evidencia la necesidadformado por



Página 82

£® 1l< 1270" XW, XV¯§

Muy superior a la requerida de 100 kHz para la conmutación de la fuente.

Disipador de calor del Elemento de Conmutación

Para comprobar si se necesita un disipador calor para el Mosfet, partimos de los datos

La intensidad máxima que circulará por el transistor, está en función de la resistencia del hilo de la bobina y de la resistencia del canal RDS on, y el ciclo de trabajo máximo del

Considerando el peor caso, de la resistencia de la bobina despreciable, se calcula la potencia a disipar en función de la resistencia del canal, así:

ªFE 1 17,39:' 0,05 0,981 U

Debido a la probabilidad de que el cuadro eléctrico donde se encuentre la EPC pueda estar expuesto al sol, se considera una temperatura ambiente máxima de

cuito térmico


r8 A l8 14,83 62 º 4 A 60º

Lo que evidencia la necesidad de un disipador térmico. El circuito térmico estaría



Muy superior a la requerida de 100 kHz para la conmutación de la fuente.

Para comprobar si se necesita un disipador calor para el Mosfet, partimos de los datos

La intensidad máxima que circulará por el transistor, está en función de la resistencia , y el ciclo de trabajo máximo del

bina despreciable, se calcula la

U, VX°

Debido a la probabilidad de que el cuadro eléctrico donde se encuentre la EPC pueda temperatura ambiente máxima de 60 ºC para el


979,46º

. El circuito térmico estaría


En este circuito térmico se debe calcular la Resistencia térmica entre el disipador y el ambiente, que sea necesaria para mantener la temperatura de la unión (Tj) por debajo de los límites especificados por el fabricante

La resistencia térmica del disipador, vendrá dada por

G¬D

Operando

G¬D 175º14

Para la disipación de potencia restante, se eligreferencia U6425, de dimensiones 50 mm (largo) · 64 mm (ancho) · 25 mm (alto)

9.5. Generador de Ancho de P



Página 83

En este circuito térmico se debe calcular la Resistencia térmica entre el disipador y el ambiente, que sea necesaria para mantener la temperatura de la unión (Tj) por debajo de

especificados por el fabricante


l« h l8ED h G«r<D±> hG<r¬D

h 60º14,83 h 0,5 º 4 h 1,7 º 4 5,55

Para la disipación de potencia restante, se elige un radiador del fabricante , de dimensiones 50 mm (largo) · 64 mm (ancho) · 25 mm (alto)

Generador de Ancho de Pulso PWM (Control PMW)



En este circuito térmico se debe calcular la Resistencia térmica entre el disipador y el ambiente, que sea necesaria para mantener la temperatura de la unión (Tj) por debajo de

55 º 4

e un radiador del fabricante DISIPA, de , de dimensiones 50 mm (largo) · 64 mm (ancho) · 25 mm (alto)


No se ha localizado ningún circuito integrado que llegue a controlar un flyback a un ciclo de trabajo del 98,1 %, por lo que se plantea un control basado del MOSFET basado en un Oscilador controlado por tensión (VCO)

A estos efectos se elige el circuito integrado LTC6992Technolgy, cuya frecuencia de operación ciclo de trabajo alcanza del 5 al 100 % de la frecuencia de salida, que se ajusta por resistencias externas, y con una salida de señal de modulación de ancho de pulso (PWM), controlada entre 0 y 1 V, capaz de

La tensión para control de la salida en frecuencia es de 0

La primera exigencia del VCO es determinar si la función de transferencia es directa o inversa, es decir, si al aumentar la señal la tensión en la entrada Vancho de pulso debe espaciarse o contraerse.

Dado que, la señal de control de VCO debe provenir de un comparador de error en la señal de salida de la EPC, a mayor error, menor modulación de pulso.

La función de transferencia es, por tanto, inversa, que corresponde “Polaridad”, ésta debe ser fijada a “1”

Para determinar las resistencias que determinarán el rango de frecuencia del VCO, se elige en la tabla la frecuencia de trabajo inmediatamente superior a la frecuencia de salida que se desea obtener



Página 84

No se ha localizado ningún circuito integrado que llegue a controlar un flyback a un o de trabajo del 98,1 %, por lo que se plantea un control basado del MOSFET

basado en un Oscilador controlado por tensión (VCO)

A estos efectos se elige el circuito integrado LTC6992-4 del fabricante Linear Technolgy, cuya frecuencia de operación es programable entre los 3,81 Hz y 1 MHz, ciclo de trabajo alcanza del 5 al 100 % de la frecuencia de salida, que se ajusta por

y con una salida de señal de modulación de ancho de pulso , controlada entre 0 y 1 V, capaz de sumir un máximo de 20 mA.

La tensión para control de la salida en frecuencia es de 0-1 V.

La primera exigencia del VCO es determinar si la función de transferencia es directa o inversa, es decir, si al aumentar la señal la tensión en la entrada Vmod la modulación ancho de pulso debe espaciarse o contraerse.

Dado que, la señal de control de VCO debe provenir de un comparador de error en la señal de salida de la EPC, a mayor error, menor modulación de pulso.

La función de transferencia es, por tanto, inversa, que según el fabricante se corresponde “Polaridad”, ésta debe ser fijada a “1”

Para determinar las resistencias que determinarán el rango de frecuencia del VCO, se elige en la tabla la frecuencia de trabajo inmediatamente superior a la frecuencia de

e se desea obtener



No se ha localizado ningún circuito integrado que llegue a controlar un flyback a un o de trabajo del 98,1 %, por lo que se plantea un control basado del MOSFET

del fabricante Linear entre los 3,81 Hz y 1 MHz, el

ciclo de trabajo alcanza del 5 al 100 % de la frecuencia de salida, que se ajusta por y con una salida de señal de modulación de ancho de pulso

.

La primera exigencia del VCO es determinar si la función de transferencia es directa o la modulación de

Dado que, la señal de control de VCO debe provenir de un comparador de error en la

según el fabricante se

Para determinar las resistencias que determinarán el rango de frecuencia del VCO, se elige en la tabla la frecuencia de trabajo inmediatamente superior a la frecuencia de


Para polaridad 1 (Control inverso), y frecuencia de 100 kHz, le aplica unos valores de

A las que corresponde Número de división de 4, y un Código de división de 14

Para seleccionar la resistencia de proporciona la siguiente ecuación

GD79 1HDado que esta resistencia no está dentro de la serie estándar del 1% se tomás próximo,

Rset = 124 KΩ

Para terminar, se calcula la tensión a la que debe alimentarse el divisor de tensión que fija el rango de frecuencia, que para una alimentación prevista a Vss = 5 Vcc, y aplicando el factor de la columna V

%¬²



Página 85


R1 = 102 kΩ ± 1%

R2 = 976 kΩ ± 1%


Para seleccionar la resistencia de ajuste de la frecuencia de salida, el fabricante proporciona la siguiente ecuación

502Hª² +E±9 10002 5024 1002 125³

Dado que esta resistencia no está dentro de la serie estándar del 1% se to

Para terminar, se calcula la tensión a la que debe alimentarse el divisor de tensión que fija el rango de frecuencia, que para una alimentación prevista a Vss = 5 Vcc, y aplicando el factor de la columna VDIV/V+, que es de 0,90625, arroja un valor de:

0,90625 5%DD 4,531% 68)%





ajuste de la frecuencia de salida, el fabricante

Dado que esta resistencia no está dentro de la serie estándar del 1% se toma el valor

Para terminar, se calcula la tensión a la que debe alimentarse el divisor de tensión que fija el rango de frecuencia, que para una alimentación prevista a Vss = 5 Vcc, y

es de 0,90625, arroja un valor de:


9.5.1. Generador de Valor de tensión de referencia

Para generar esta tensión de referencia, se recurre a configurar el integrado LM7805 como generador de intensidad constante

El regulador de tensión intentará mantener tensión constante entre su salida y el terminal de referencia. La tensión será de 5 V sobre el potenciómetro de 10 Kindependientemente de su valor.

La intensidad que circula por la resistencia de 750 drenado del terminal de referencia del LM7805, cuyo valor típico es de 5,2 mA, y la que circule por el potenciómetro de 10 K, sometido a tensión fija regulada de 5V.

Para obtener el potencial de referencia, la corriente por la reside:

Como por el terminal de referencia del LM7805 fluye una corriente típica de 5,2 mA, el aporte restante debe hacerse a través del potenciómetro de 10 k

El valor de ajuste del potenciómetro queda en

G´«±D9

9.6. Diodo Rectificador del S

Como elemento rectificador a la salida del secundario en el transformador flayback, se elige el diodo Schottky de Vishay, diseñado para aplicaciones de frecuencia, de ref. MBR 10100, que presenta las siguientes características



Página 86

Generador de Valor de tensión de referencia

Para generar esta tensión de referencia, se recurre a configurar el integrado LM7805 como generador de intensidad constante

El regulador de tensión intentará mantener tensión constante entre su salida y el terminal de referencia. La tensión será de 5 V sobre el potenciómetro de 10 Kindependientemente de su valor.

La intensidad que circula por la resistencia de 750 Ω será la suma de la intensidad de drenado del terminal de referencia del LM7805, cuyo valor típico es de 5,2 mA, y la que circule por el potenciómetro de 10 K, sometido a tensión fija regulada de 5V.

Para obtener el potencial de referencia, la corriente por la resistencia de 750

; %G 4,531%750 6,04)'

Como por el terminal de referencia del LM7805 fluye una corriente típica de 5,2 mA, el aporte restante debe hacerse a través del potenciómetro de 10 kΩ.

El valor de ajuste del potenciómetro queda en el entorno de

´«±D9 5%(6,04)' h 5,2)'* 5,952

del Secundario

Como elemento rectificador a la salida del secundario en el transformador flayback, se elige el diodo Schottky de Vishay, diseñado para aplicaciones de conmutación a alta

MBR 10100, que presenta las siguientes características



Para generar esta tensión de referencia, se recurre a configurar el integrado LM7805

El regulador de tensión intentará mantener tensión constante entre su salida y el terminal de referencia. La tensión será de 5 V sobre el potenciómetro de 10 KΩ,

suma de la intensidad de drenado del terminal de referencia del LM7805, cuyo valor típico es de 5,2 mA, y la que circule por el potenciómetro de 10 K, sometido a tensión fija regulada de 5V.

stencia de 750 Ω, debe ser

Como por el terminal de referencia del LM7805 fluye una corriente típica de 5,2 mA, el

Como elemento rectificador a la salida del secundario en el transformador flayback, se conmutación a alta

MBR 10100, que presenta las siguientes características


9.6.1. Cálculo del Disipador

La potencia a disipar por el diodo, en las peores condiciones sería el producto de la tensión directa Vf por la intensidad máxima

¨µO©µ©

Los datos dados por el fabricante para el circuito térmico del diodo son

La temperatura que alcanza la unión es de ¶·µO©µ© ¬E¬E G«r

La temperatura calculada supera a la que requiere de disipador. Las operaciones de cálculo son las mismas que se han usado para el Mosfet del primario


G¬D

Operando

G¬D 150



Página 87

Cálculo del Disipador

La potencia a disipar por el diodo, en las peores condiciones sería el producto de la tensión directa Vf por la intensidad máxima de salida de la EPC

% ; 1 0,650% 4' 0,981 , Los datos dados por el fabricante para el circuito térmico del diodo son

La temperatura que alcanza la unión es de

r8 A l8 2,55 60 º 4 A 60ºLa temperatura calculada supera a la máxima permitida de la unión del diodo, que requiere de disipador. Las operaciones de cálculo son las mismas que se han usado

t del primario.


l« h l8¬E¬E h G«r<D±> hG<r¬D

150º h 60º2,55 h 2,0 º 4 35,25 º 4



La potencia a disipar por el diodo, en las peores condiciones sería el producto de la

°

UX, º¹

de la unión del diodo, por lo que requiere de disipador. Las operaciones de cálculo son las mismas que se han usado

4


Se elige el disipador del fabricante adjunta

9.7. Muestreo de Salida

El oscilador controlado por tensión que ataca al Mosfet de control del transformador del flyback, puede ser controlado por dos sistcomo control automático, lee la diferencia de potencial entre el Electrodo de Referencia CSE y la tubería a proteger, debiendo mantener entre ellos un potencial de 0,850 V, y nunca superior a 1,2 V

El segundo control de la fuente, se realiza por medio de la selección de un valor de referencia mediante un potenciómetro en el cuadro de control de la EPC, comparándolo con la salida de tensión de la fuente (Detector de error)

Los circuitos que se proponen para su con

9.7.1. Control por Potencial R

El circuito mide la diferencia de potencial entre el electrodo de referencia estándar CSE, y la estructura a proteger. Si el potencial medido entre amalimentados desde la EPC está a 0,850 V, la estructura se considera protegida.

Para medir la diferencia de potencial entre estos elementos, cada uno de ellos es conectado a un amplificador operacional, configurado como seguidor de tensireferido a masa. De esta forma se aísla la estructura del electrodo de referencia y la tubería. También se dispone de condensadores de desacoplo para que cualquier componente alterna presente en el circuito



Página 88

Se elige el disipador del fabricante Disipa, referencia 38071, cuya información se

El oscilador controlado por tensión que ataca al Mosfet de control del transformador del , puede ser controlado por dos sistemas diferentes. El más habitual, denominado

como control automático, lee la diferencia de potencial entre el Electrodo de Referencia CSE y la tubería a proteger, debiendo mantener entre ellos un potencial de 0,850 V, y

ntrol de la fuente, se realiza por medio de la selección de un valor de referencia mediante un potenciómetro en el cuadro de control de la EPC, comparándolo con la salida de tensión de la fuente (Detector de error)

Los circuitos que se proponen para su control son los que a continuación se exponen

Control por Potencial Respecto al Electrodo de Referencia CSE

El circuito mide la diferencia de potencial entre el electrodo de referencia estándar CSE, y la estructura a proteger. Si el potencial medido entre ambos, con los ánodos alimentados desde la EPC está a 0,850 V, la estructura se considera protegida.

Para medir la diferencia de potencial entre estos elementos, cada uno de ellos es conectado a un amplificador operacional, configurado como seguidor de tensireferido a masa. De esta forma se aísla la estructura del electrodo de referencia y la tubería. También se dispone de condensadores de desacoplo para que cualquier componente alterna presente en el circuito de medida sea derivada a masa,



, cuya información se

El oscilador controlado por tensión que ataca al Mosfet de control del transformador del emas diferentes. El más habitual, denominado

como control automático, lee la diferencia de potencial entre el Electrodo de Referencia CSE y la tubería a proteger, debiendo mantener entre ellos un potencial de 0,850 V, y

ntrol de la fuente, se realiza por medio de la selección de un valor de referencia mediante un potenciómetro en el cuadro de control de la EPC, comparándolo

uación se exponen

eferencia CSE

El circuito mide la diferencia de potencial entre el electrodo de referencia estándar CSE, bos, con los ánodos

alimentados desde la EPC está a 0,850 V, la estructura se considera protegida.

Para medir la diferencia de potencial entre estos elementos, cada uno de ellos es conectado a un amplificador operacional, configurado como seguidor de tensión y referido a masa. De esta forma se aísla la estructura del electrodo de referencia y la tubería. También se dispone de condensadores de desacoplo para que cualquier

de medida sea derivada a masa,


Las salidas de los seguidores de tensión se llevan a un Operacional Amplificador diferencial. Este operacional es el encargado de realizar la mediCSE y la estructura, y se configura con ganancia unidad e impedancia de entrada 20 k

La salida de A3 está dada por la ecuación

Lo que verifica que se configure como una medida de la diferencia de potenciales entre la estructura a controlar y la medida de potencial del electrodo de referenci

El valor de la señal de salida, se lleva a un cuarto operacional que compara el valor medido con la señal de referencia de 0,850 V

No se ha encontrado en el mercado dispositivos que sean capaces de generar valores de tensión de referencia bajos. La escaeste problema, la tensión de referencia constante por una resistencia. Para generar la intensidad constante, se usa el integrado LM7805.

El circuito trata de mantener una intensidad constante por la resistencia de 140 forma que el potencial se ajuste a los 0,850 V del valor de referencia.

La intensidad que circula por la resistencia de 140 drenado del LM 7805 y de la corritensión está fijada a 5 V por el integrado

La corriente de drenado típica del LM7805 es de 5,2 mA



Página 89

de los seguidores de tensión se llevan a un Operacional configurado como Amplificador diferencial. Este operacional es el encargado de realizar la mediCSE y la estructura, y se configura con ganancia unidad e impedancia de entrada 20 k

La salida de A3 está dada por la ecuación

%E 102102(%j h%:*

Lo que verifica que se configure como una medida de la diferencia de potenciales entre la estructura a controlar y la medida de potencial del electrodo de referenci

El valor de la señal de salida, se lleva a un cuarto operacional que compara el valor medido con la señal de referencia de 0,850 V

No se ha encontrado en el mercado dispositivos que sean capaces de generar valores de tensión de referencia bajos. La escala de zener comienza en los 1,85 V. Para solucionar este problema, la tensión de referencia se genera haciendo pasar una intensidad constante por una resistencia. Para generar la intensidad constante, se usa el integrado

ener una intensidad constante por la resistencia de 140 forma que el potencial se ajuste a los 0,850 V del valor de referencia.

La intensidad que circula por la resistencia de 140 Ω es la suma de la intensidad de drenado del LM 7805 y de la corriente que circula por el potenciómetro de 10 k, cuya tensión está fijada a 5 V por el integrado




configurado como Amplificador diferencial. Este operacional es el encargado de realizar la medida entre el CSE y la estructura, y se configura con ganancia unidad e impedancia de entrada 20 kΩ

Lo que verifica que se configure como una medida de la diferencia de potenciales entre la estructura a controlar y la medida de potencial del electrodo de referencia.

El valor de la señal de salida, se lleva a un cuarto operacional que compara el valor

No se ha encontrado en el mercado dispositivos que sean capaces de generar valores de la de zener comienza en los 1,85 V. Para solucionar

haciendo pasar una intensidad constante por una resistencia. Para generar la intensidad constante, se usa el integrado

ener una intensidad constante por la resistencia de 140 Ω, de tal

es la suma de la intensidad de ente que circula por el potenciómetro de 10 k, cuya


Para que la referencia se mantenga constante a 0,850 V, la intensidad a circular es de:

La intensidad a aportar por el potenciómetro de ajuste, debe ser la diferencia entre la circulante por la resistencia de 140

;6E9

Para esta intensidad, el valor de la

Para cumplir este objetivo, se elige un potenciómetro ajustable multivuelta de

La comparación entre la señal medida y el valor de referencia de tensión interno, la lleva a cabo un cuarto operacional, configurado como para dar una salida entre 0 y 1 V, en función de la diferencia de señal de entrada

El amplificador tiene por ganancia

Dado que el VCO tiene una señal de control paconsiderando que el ciclo de trabajo no debe ser inferior a 0,52, la salida de control para el VCO debe ser flotante entre 0,52 V y 1 V, lo que da un margen de salida del operacional de:

Fijando el valor de R2 en 10 Kel valor de R1 queda en

Gj G:



Página 90


; %G 0,850%140 6,07)'

La intensidad a aportar por el potenciómetro de ajuste, debe ser la diferencia entre la circulante por la resistencia de 140 Ω y la drenada por el LM7805

6E9 6,07)' h 5,2)' 0,87)'

Para esta intensidad, el valor de la resistencia del potenciómetro se sitúa en

G %; 5%0,87)' 5,752

Para cumplir este objetivo, se elige un potenciómetro ajustable multivuelta de

La comparación entre la señal medida y el valor de referencia de tensión interno, la a cabo un cuarto operacional, configurado como para dar una salida entre 0 y 1 V,

en función de la diferencia de señal de entrada

El amplificador tiene por ganancia

%E G:Gj (%: h %j* Dado que el VCO tiene una señal de control para la salida PMW de 0 a 1 V, pero considerando que el ciclo de trabajo no debe ser inferior a 0,52, la salida de control para el VCO debe ser flotante entre 0,52 V y 1 V, lo que da un margen de salida del

%E´\ 1% h 0,52% 0,48%

en 10 KΩ, y despejando del cálculo de ganancia del amplificador,

(%: h %j*%E 102 0,85%0,48 17,702




La intensidad a aportar por el potenciómetro de ajuste, debe ser la diferencia entre la

resistencia del potenciómetro se sitúa en

Para cumplir este objetivo, se elige un potenciómetro ajustable multivuelta de 10 K

La comparación entre la señal medida y el valor de referencia de tensión interno, la a cabo un cuarto operacional, configurado como para dar una salida entre 0 y 1 V,

ra la salida PMW de 0 a 1 V, pero considerando que el ciclo de trabajo no debe ser inferior a 0,52, la salida de control para el VCO debe ser flotante entre 0,52 V y 1 V, lo que da un margen de salida del

, y despejando del cálculo de ganancia del amplificador,


Como este valor no está dentro de la serie estándar, se fija para R

R2 = 17.8 2

Como operacional, se elige un cuádruple integrado, con 4 operacionales, alimentado a 5 Vcc, de baja tensión de offsetTechnology, por su baja deriva

9.7.2. Control de Potencial Interno Median

Se realiza siguiendo la misma filosofía que la utilizada para medir la señal de control automático de la EPC.

La tensión se muestrea desde la salida de la EPC, mediante un divisor de tensión formado por dos resistenciasseguidor de tensión. La referencia potenciométrico se toma también de un divisor de tensión y se conduce a un segundo operacional A6. Se mantienen los condensadores de desacoplo en las entradas del operacional para evitfijación de ruido eléctrico.

Se elige una tensión de salida de la señal muestreada a la salida de la EPC de 0,850 V, por analogía con la señal de referencia a potencial constante, obtenida por la medida entre el CSE y la estructura a proteger. Así, el divisor de tensión proporciona un valor de

%E % GGj

La referencia de tensión con la que comparar el valor muestreado obtenido a la salida de la EPC se crea mediante un divisor de tensión. La salida generada es de

%E % G



Página 91

Como este valor no está dentro de la serie estándar, se fija para R2

Como operacional, se elige un cuádruple integrado, con 4 operacionales, alimentado a 5 tensión de offset y alta estabilidad LTC2052HVCS del fabricante Linear

Technology, por su baja deriva

Potencial Interno Mediante Potenciómetro

la misma filosofía que la utilizada para medir la señal de control

La tensión se muestrea desde la salida de la EPC, mediante un divisor de tensión formado por dos resistencias, que son llevadas a un operacional A5 configurado como

La referencia potenciométrico se toma también de un divisor de y se conduce a un segundo operacional A6. Se mantienen los condensadores de

desacoplo en las entradas del operacional para evitar influencias de corrientes alternas o

Se elige una tensión de salida de la señal muestreada a la salida de la EPC de 0,850 V, por analogía con la señal de referencia a potencial constante, obtenida por la medida

l CSE y la estructura a proteger. Así, el divisor de tensión proporciona un valor

G:A G: 40% 3,9³180³ A 3,9³ 0,848%


G:Gj A G: 5% 6,8³33³ A 6,8³ 0,854%



Como operacional, se elige un cuádruple integrado, con 4 operacionales, alimentado a 5 LTC2052HVCS del fabricante Linear

la misma filosofía que la utilizada para medir la señal de control

La tensión se muestrea desde la salida de la EPC, mediante un divisor de tensión configurado como

La referencia potenciométrico se toma también de un divisor de y se conduce a un segundo operacional A6. Se mantienen los condensadores de

ar influencias de corrientes alternas o

Se elige una tensión de salida de la señal muestreada a la salida de la EPC de 0,850 V, por analogía con la señal de referencia a potencial constante, obtenida por la medida

l CSE y la estructura a proteger. Así, el divisor de tensión proporciona un valor

%



El valor de 6K8 de la resistencia elegida, es en realidad sustituido por un potenciómetro multivuelta de valor máximo de 6K8. Él es el encargado de fijar el valor de la consigna de salida de la EPC.

Ambas señales son llevadas a un tercer y la tensión de referencia, y cuya ganancia se ajusta para el rango de señal necesario para controlar el VCO, es decir, el mismo rango de salida que el comparador de error del sistema de control automático a potencial constante, es decir 0,48 V

El tercer operacional compara la señal muestreada y de referencia(atenua) para dar un valor de salida de igual nivel necesa

Dado que los niveles de entrada al operacional A7 son los mismos que los ya vistos para el A4, el circuito resultante es idéntico.

9.7.3. Acondicionamiento de S

La señal que va a gobernar el convertidor, se selecciona medianteelige la fuente de referencia para respecto a la estructura) o a tensión de salida constante (selección potenciométrica en el cuadro eléctrico)

Dado que los niveles de control del de entre 0 y 1 Voltio, y queamplificadores de error es de 0,48 V, se hace necesario aportar la diferencia de tensión con un sumador, para llegar a alcanzar los 0

Si la tensión de referencia aportada es siempre de 0,52 V, la modulación del ancho de pulso PMW del VCO estará siempre por encima de ciclo de trabajo de 0,52.

El valor de referencia, se facilita a través del paso de una resistencia, haciéndolo estable e independiente de las variaciones de tensión.



Página 92

El valor de 6K8 de la resistencia elegida, es en realidad sustituido por un potenciómetro multivuelta de valor máximo de 6K8. Él es el encargado de fijar el valor de la consigna

Ambas señales son llevadas a un tercer operacional, que compara la tensiónde referencia, y cuya ganancia se ajusta para el rango de señal necesario

para controlar el VCO, es decir, el mismo rango de salida que el circuito de muestreo y comparador de error del sistema de control automático a potencial constante, es decir

El tercer operacional compara la señal muestreada y de referencia, y la amplifica (atenua) para dar un valor de salida de igual nivel necesario para el control del VCO

Dado que los niveles de entrada al operacional A7 son los mismos que los ya vistos para el A4, el circuito resultante es idéntico.

Acondicionamiento de Señal

La señal que va a gobernar el convertidor, se selecciona mediante un conmutador, que la fuente de referencia para control a potencial constante (Medida del CSE

respecto a la estructura) o a tensión de salida constante (selección potenciométrica en el

Dado que los niveles de control del PMW del VCO se modulan con una señal de control 0 y 1 Voltio, y que, sea cual sea la señal elegida que provenga de los

es de 0,48 V, se hace necesario aportar la diferencia de tensión con un sumador, para llegar a alcanzar los 0-1 V necesarios para el control del VCO.


El valor de referencia, se facilita a través del paso de una corriente constante por una resistencia, haciéndolo estable e independiente de las variaciones de tensión.



El valor de 6K8 de la resistencia elegida, es en realidad sustituido por un potenciómetro multivuelta de valor máximo de 6K8. Él es el encargado de fijar el valor de la consigna

tensión muestreada de referencia, y cuya ganancia se ajusta para el rango de señal necesario

circuito de muestreo y comparador de error del sistema de control automático a potencial constante, es decir

, y la amplifica rio para el control del VCO.

Dado que los niveles de entrada al operacional A7 son los mismos que los ya vistos para

un conmutador, que Medida del CSE

respecto a la estructura) o a tensión de salida constante (selección potenciométrica en el

se modulan con una señal de control elegida que provenga de los

es de 0,48 V, se hace necesario aportar la diferencia de tensión necesarios para el control del VCO.


corriente constante por una resistencia, haciéndolo estable e independiente de las variaciones de tensión.


Para ello se recurre de nuevo al LM7805

El circuito trata de mantener una intensidad constante por la resistencia de 82,5 forma que el potencial se ajuste a los 0,52V deseados

La intensidad circulante es la suma de la corriente de drenado del LM 7805 y de la corriente que circula por el potenciómetro de 10 k, cuya tensión está fijada a 5 V por el integrado

La corriente de drenado típica d


La intensidad a aportar por el potenciómetro de ajuste, debe ser la diferencia entre la circulante por la resistencia de 82,5

;6E9

Para esta intensidad, el valor de la resistencia del potenciómetro se sitúa en

De igual forma que en el caso anteriormente estudiado, se elige un potenciómetro multivuelta de 10 K para el ajuste.

Para sumar los 0,52 V a los 0,48 a losamplificadores de error, se usa el cuarto operacional del integrado LTC2052HVCS, dispuesto en configuración de sumador



Página 93

se recurre de nuevo al LM7805

El circuito trata de mantener una intensidad constante por la resistencia de 82,5 potencial se ajuste a los 0,52V deseados

La intensidad circulante es la suma de la corriente de drenado del LM 7805 y de la corriente que circula por el potenciómetro de 10 k, cuya tensión está fijada a 5 V por el



; %G 0,52%82,5 6,31)'

La intensidad a aportar por el potenciómetro de ajuste, debe ser la diferencia entre la circulante por la resistencia de 82,5 Ω y la drenada por el LM7805

6E9 6,31)' h 5,2)' 1,11)'

ad, el valor de la resistencia del potenciómetro se sitúa en

G %; 5%1,11)' 5,552

De igual forma que en el caso anteriormente estudiado, se elige un potenciómetro multivuelta de 10 K para el ajuste.

sumar los 0,52 V a los 0,48 a los que se referencia los valores de los se usa el cuarto operacional del integrado LTC2052HVCS,

dispuesto en configuración de sumador no inversor.



El circuito trata de mantener una intensidad constante por la resistencia de 82,5 Ω, de tal

La intensidad circulante es la suma de la corriente de drenado del LM 7805 y de la corriente que circula por el potenciómetro de 10 k, cuya tensión está fijada a 5 V por el


La intensidad a aportar por el potenciómetro de ajuste, debe ser la diferencia entre la

ad, el valor de la resistencia del potenciómetro se sitúa en

De igual forma que en el caso anteriormente estudiado, se elige un potenciómetro

que se referencia los valores de los se usa el cuarto operacional del integrado LTC2052HVCS,


La ganancia de un sumador no inversor viene dada por la siguiente ecuación:

%Como la suma de tensiones debe ser igual a 1, y la salida también, la relación anterior queda en:

Se utilizará R2 como potenciómetro de ajuste.

Se asignan los siguientes valores:

Resolviendo,

%E 1

Para que la tensión de salida se igual a 1 V, la resistencia R2 será un potenciómetro ajustable de 10 kΩ, cuyo valor de ajuste estará aproximadamente en:

G: G5 (GjG\



Página 94


%E (%j A %:* G\Gj G: A G5G5

Como la suma de tensiones debe ser igual a 1, y la salida también, la relación anterior

1 1 G\Gj G: A G5G5

2 como potenciómetro de ajuste.

asignan los siguientes valores:

R1 = 10 KΩ

R2 = 4,7 KΩ

R3 = 4,7 KΩ

R4 = 4,7 KΩ

4,7³10³ 4,7³ A 4,7³4,7³ 0,94

Para que la tensión de salida se igual a 1 V, la resistencia R2 será un potenciómetro , cuyo valor de ajuste estará aproximadamente en:

( h G\*\ 4,7³ (10³ h 4,7³*4,7³ 5,3




Como la suma de tensiones debe ser igual a 1, y la salida también, la relación anterior

Para que la tensión de salida se igual a 1 V, la resistencia R2 será un potenciómetro

3³


9.8. Shunt de Salida del F

La función del shunt para medida de la corriente de salida defunciones para indicación y control del potencial de polarización.

No interviene en el circuito de control de la fuente. Se utilidad principal es medir los potenciales IR cuando se aplica la medida de potenciales ONpolarización de la estructura y su grado de protección contra la corrosión.

Para el shunt de medida de la intensidad de la fuente hacia la aplicación en la EPC, usa el shunt del fabricante Mbásicas son:

La potencia a disipar por el shunt es de:

Fº±9No requiere disipador adicional



Página 95

Salida del Flyback y de la EPC

La función del shunt para medida de la corriente de salida de la EPC tiene tan solo funciones para indicación y control del potencial de polarización.

No interviene en el circuito de control de la fuente. Se utilidad principal es medir los potenciales IR cuando se aplica la medida de potenciales ON-OFF que determinepolarización de la estructura y su grado de protección contra la corrosión.

de medida de la intensidad de la fuente hacia la aplicación en la EPC, usa el shunt del fabricante MuRata de referencia 3020-01097-0, cuyas características

La potencia a disipar por el shunt es de:

±9 ;: G 4:' 0,01 0,160

No requiere disipador adicional



la EPC tiene tan solo

No interviene en el circuito de control de la fuente. Se utilidad principal es medir los OFF que determinen la

polarización de la estructura y su grado de protección contra la corrosión.

de medida de la intensidad de la fuente hacia la aplicación en la EPC, se 0, cuyas características


10. Especificación del Cuadro Eléctrico

El cuadro deberá tener un grado de protección mínimo IP 54, cal menos dos orificios, ambos dotados con filtro, situados uno en la parte inferior del cuadro, y el otro en la superior, que permitan la entrada de aire a menor temperatura por la parte inferior, y la salida de aire caliente por

Todas conexiones de entradas y salidas al cuadro eléctrico se realizarán por la parte inferior del mismo.

Los bornes se adecuaran a las intensidades que manejen, y cumplirán con los criterios establecidos en el REBT. No se admitirá más

Todos los bornes y el cableado deberá estar identificados.

Inmediatamente después de la entrada de alimentación de Continua, se situará un interruptor de corte omnipolar que permita el corte total de tensión a todo el cuadro.

Dado que trabaja con corriente continua, que la tensión es inferior en todo momento a la tensión de seguridad (50 Vcc), y que la tierra del cuadro permanece aislada de los circuitos de medida y control, el uso de un interruptor diferencial no es necesario, aunque sí aconsejable.

Se estudiará la posibilidad de separar el cuadro de la EPC de otro cuadro eléctrico de gestión energética.

Para la EPC, cada circuito dispondrá de un interruptor magnetotérmico de corte: Uno para la alimentación del primario del transformdel convertidor hacia los ánodos de difusión.

El frontal del cuadro dispondrá de al menos, dos indicadores de servicio, formados por un piloto Rojo que indique que el cuadro está bajo tensión, y un segundo pilotorojo, que indique que la EPC está en servicio. Como medidores, se dispondrá de dos voltímetros, uno que indique la tensión de alimentación procedente de las baterías, y un segundo que indique la tensión de salida hacia los ánodos difusores.

Se instalará un tercer medidor, un amperímetro, que leerá la corriente tomando los valores del shunt instalado para ello. El instrumento usado como Amperímetro será un voltímetro cuya impedancia sea al menos 100.000 veces mayor que la del shunt, para impedir que influya en la medida de la caída IR.

El conjunto de indicadores y protecciones del cuadro será siempre interno, no visible desde el exterior, y dispondrá de una llave para la apertura de la puerta. Se justifica esta medida porque, al estar instalado en contenido puede evitar algunos actos de vandalismo sobre el mismo.



Página 96

Especificación del Cuadro Eléctrico para la EPC.

El cuadro deberá tener un grado de protección mínimo IP 54, con ventilación natural, de al menos dos orificios, ambos dotados con filtro, situados uno en la parte inferior del cuadro, y el otro en la superior, que permitan la entrada de aire a menor temperatura por la parte inferior, y la salida de aire caliente por la parte superior.

Todas conexiones de entradas y salidas al cuadro eléctrico se realizarán por la parte

Los bornes se adecuaran a las intensidades que manejen, y cumplirán con los criterios establecidos en el REBT. No se admitirá más de un cable por borne.

Todos los bornes y el cableado deberá estar identificados.


e trabaja con corriente continua, que la tensión es inferior en todo momento a la tensión de seguridad (50 Vcc), y que la tierra del cuadro permanece aislada de los circuitos de medida y control, el uso de un interruptor diferencial no es necesario,

Se estudiará la posibilidad de separar el cuadro de la EPC de otro cuadro eléctrico de

Para la EPC, cada circuito dispondrá de un interruptor magnetotérmico de corte: Uno para la alimentación del primario del transformador del convertidor, y otro para la salida del convertidor hacia los ánodos de difusión.

El frontal del cuadro dispondrá de al menos, dos indicadores de servicio, formados por un piloto Rojo que indique que el cuadro está bajo tensión, y un segundo pilotorojo, que indique que la EPC está en servicio. Como medidores, se dispondrá de dos voltímetros, uno que indique la tensión de alimentación procedente de las baterías, y un segundo que indique la tensión de salida hacia los ánodos difusores.

nstalará un tercer medidor, un amperímetro, que leerá la corriente tomando los valores del shunt instalado para ello. El instrumento usado como Amperímetro será un voltímetro cuya impedancia sea al menos 100.000 veces mayor que la del shunt, para

ue influya en la medida de la caída IR.

El conjunto de indicadores y protecciones del cuadro será siempre interno, no visible desde el exterior, y dispondrá de una llave para la apertura de la puerta. Se justifica esta medida porque, al estar instalado en campo y sin vigilancia, no hace visible su contenido puede evitar algunos actos de vandalismo sobre el mismo.



on ventilación natural, de al menos dos orificios, ambos dotados con filtro, situados uno en la parte inferior del cuadro, y el otro en la superior, que permitan la entrada de aire a menor temperatura por

Todas conexiones de entradas y salidas al cuadro eléctrico se realizarán por la parte

Los bornes se adecuaran a las intensidades que manejen, y cumplirán con los criterios


e trabaja con corriente continua, que la tensión es inferior en todo momento a la tensión de seguridad (50 Vcc), y que la tierra del cuadro permanece aislada de los circuitos de medida y control, el uso de un interruptor diferencial no es necesario,

Se estudiará la posibilidad de separar el cuadro de la EPC de otro cuadro eléctrico de

Para la EPC, cada circuito dispondrá de un interruptor magnetotérmico de corte: Uno ador del convertidor, y otro para la salida

El frontal del cuadro dispondrá de al menos, dos indicadores de servicio, formados por un piloto Rojo que indique que el cuadro está bajo tensión, y un segundo piloto, también rojo, que indique que la EPC está en servicio. Como medidores, se dispondrá de dos voltímetros, uno que indique la tensión de alimentación procedente de las baterías, y un

nstalará un tercer medidor, un amperímetro, que leerá la corriente tomando los valores del shunt instalado para ello. El instrumento usado como Amperímetro será un voltímetro cuya impedancia sea al menos 100.000 veces mayor que la del shunt, para

El conjunto de indicadores y protecciones del cuadro será siempre interno, no visible desde el exterior, y dispondrá de una llave para la apertura de la puerta. Se justifica esta

campo y sin vigilancia, no hace visible su


El cuadro deberá protegerse contra descargas atmosféricas. Se instalará un descargador que derivará a tierra cualquier sobrecarga que pueda productanto de entrada como de salida.

La estructura metálica del cuadro de la EPC estará unida a tierra, y será independiente de las cuatro conexiones de las que dispone: electrodos difusores y Electrodo CSE de medida independiente de la energía, se mantendrá el criterio de independencia entre Tierra y Masa. En cualquier caso, se identificará esta circunstancia a los operadores y mantenedores del sistema.

La gestión de la carga de las baterías y la entrega de energía a la EPC se realiza por medio de reguladores de carga. Si la disposición fuese suministrar dos armarios eléctricos independientes, un armario debe estar dedicado en exclusiva a la gestión energética y el otro sólo para la EPC.

Dentro del armario eléctrico, la disposición de los elementos de mayor disipación de potencia, como pueden ser los reguladores de carga, deberán situarse en la parte inferior del mismo.

Al contrario, el diseño de la placnunca deben situarse en la parte inferior, para evitar que el calor que generen pueda influir en el calentamiento de los demás componentes.

11. Requisitos mínimos de Obra Civil

Para la instalación y soportesfuerzos que estos deban sufrir por acción del viento según la zona en la que se instalen.

Siempre que sea posible, el cuadro se montará a la sombra. Dependiendo del soportado utilizado para los paneles solares, una posible ubicación podría ser a su sombra, orientación norte.

Las baterías de acumuladores quedarán protegidas del ambiente, dentro de un habitáculo especialmente dedicado a ellas, que impida la acumulación de gases susceptibles de provocar una explosión. Una buena ubicación para las mismas sería la peana de soportado del cuadro eléctrico de la EPC.

En el caso de que el suministrador decida separar la gestión de la energía y el control de la protección contra la corrosión (EPC), en cuadrossituarían en la misma ubicación donde se encuentre el cuadro de gestión de la energía, junto a los reguladores de carga.

Todo el sistema deberá permanecer vallado, impidiendo el acceso de intrusos que pudieran robar los paneles o manipular la EPC.



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El cuadro deberá protegerse contra descargas atmosféricas. Se instalará un descargador que derivará a tierra cualquier sobrecarga que pueda producirse en los conductores, tanto de entrada como de salida.

La estructura metálica del cuadro de la EPC estará unida a tierra, y será independiente de las cuatro conexiones de las que dispone: electrodos difusores – Estructura a proteger

medida – Estructura a proteger. En el caso de un cuadro de gestión independiente de la energía, se mantendrá el criterio de independencia entre Tierra y Masa. En cualquier caso, se identificará esta circunstancia a los operadores y

La gestión de la carga de las baterías y la entrega de energía a la EPC se realiza por medio de reguladores de carga. Si la disposición fuese suministrar dos armarios eléctricos independientes, un armario debe estar dedicado en exclusiva a la gestión

rgética y el otro sólo para la EPC.

Dentro del armario eléctrico, la disposición de los elementos de mayor disipación de potencia, como pueden ser los reguladores de carga, deberán situarse en la parte inferior

Al contrario, el diseño de la placa PCB, los elementos de mayor disipación de potencia, nunca deben situarse en la parte inferior, para evitar que el calor que generen pueda influir en el calentamiento de los demás componentes.

Requisitos mínimos de Obra Civil

Para la instalación y soportado de los paneles solares, se deberá tener en cuenta los esfuerzos que estos deban sufrir por acción del viento según la zona en la que se

Siempre que sea posible, el cuadro se montará a la sombra. Dependiendo del soportado neles solares, una posible ubicación podría ser a su sombra,

Las baterías de acumuladores quedarán protegidas del ambiente, dentro de un habitáculo especialmente dedicado a ellas, que impida la acumulación de gases susceptibles de

ar una explosión. Una buena ubicación para las mismas sería la peana de soportado del cuadro eléctrico de la EPC.

En el caso de que el suministrador decida separar la gestión de la energía y el control de la protección contra la corrosión (EPC), en cuadros eléctricos separados, las baterías se situarían en la misma ubicación donde se encuentre el cuadro de gestión de la energía, junto a los reguladores de carga.

Todo el sistema deberá permanecer vallado, impidiendo el acceso de intrusos que los paneles o manipular la EPC.



El cuadro deberá protegerse contra descargas atmosféricas. Se instalará un descargador irse en los conductores,

La estructura metálica del cuadro de la EPC estará unida a tierra, y será independiente Estructura a proteger

Estructura a proteger. En el caso de un cuadro de gestión independiente de la energía, se mantendrá el criterio de independencia entre Tierra y Masa. En cualquier caso, se identificará esta circunstancia a los operadores y

La gestión de la carga de las baterías y la entrega de energía a la EPC se realiza por medio de reguladores de carga. Si la disposición fuese suministrar dos armarios eléctricos independientes, un armario debe estar dedicado en exclusiva a la gestión

Dentro del armario eléctrico, la disposición de los elementos de mayor disipación de potencia, como pueden ser los reguladores de carga, deberán situarse en la parte inferior

a PCB, los elementos de mayor disipación de potencia, nunca deben situarse en la parte inferior, para evitar que el calor que generen pueda

ado de los paneles solares, se deberá tener en cuenta los esfuerzos que estos deban sufrir por acción del viento según la zona en la que se

Siempre que sea posible, el cuadro se montará a la sombra. Dependiendo del soportado neles solares, una posible ubicación podría ser a su sombra,

Las baterías de acumuladores quedarán protegidas del ambiente, dentro de un habitáculo especialmente dedicado a ellas, que impida la acumulación de gases susceptibles de

ar una explosión. Una buena ubicación para las mismas sería la peana de

En el caso de que el suministrador decida separar la gestión de la energía y el control de eléctricos separados, las baterías se

situarían en la misma ubicación donde se encuentre el cuadro de gestión de la energía,

Todo el sistema deberá permanecer vallado, impidiendo el acceso de intrusos que


12. Posibles Futuras Mejoras en revisiones posteriores del proyecto.

• A continuación se indican una serie de posibles mejoras a incorporar a la EPC en revisiones posteriores del proyecto.

• Indicador de Tensión de alimentación co

• Prever futuras alimentaciones a sistemas de adquisición de datos para monitorización del proceso.

• Incorporar el sistema de medición ON

• Microprocesar el sistema de control para incorporar nuevas funcionalidades.

• Incorporar puntos de indicac

• Si la capacidad de las baterías lo permite, añadir un ondulador de 12 Vcc a 230 Vcc, con conexión temporizada, para disponer de tensión alterna para uso ocasional de herramientas en campo.

• Incorporar un sistema DATA LOGGER de registro perióla EPC que permita determinar un histórico de la protección de la estructura, para mantenimiento preventivo de la misma, y que pueda ser volcado mediante aplicación informática para su análisis.

• Incorporar un sistema de “arranque alta intensidad en el momento de la puesta en servicio.

• Incorporar alarmas de intrusión y acceso

13. Presupuesto

Se realiza un pequeño presupuesto, con precios del materia a emplear y sin considerar otros factores que encarecen el producto faccesorios de montaje, instalaci

a) Partida Energética

Item Denominación1 Acumulador de Plomo

Tudor Eixide 2 Panel Solar

SPM130-123 Regulador de carga

Morningstar Corporation

• Total partida Energética, sin instalación ni obra civil



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Posibles Futuras Mejoras en revisiones posteriores del proyecto.

A continuación se indican una serie de posibles mejoras a incorporar a la EPC en revisiones posteriores del proyecto.

Indicador de Tensión de alimentación correcta.

Prever futuras alimentaciones a sistemas de adquisición de datos para monitorización del proceso.

Incorporar el sistema de medición ON-OFF.

Microprocesar el sistema de control para incorporar nuevas funcionalidades.

Incorporar puntos de indicación y alarma.

Si la capacidad de las baterías lo permite, añadir un ondulador de 12 Vcc a 230 Vcc, con conexión temporizada, para disponer de tensión alterna para uso ocasional de herramientas en campo.

Incorporar un sistema DATA LOGGER de registro periódico de la evolución de la EPC que permita determinar un histórico de la protección de la estructura, para mantenimiento preventivo de la misma, y que pueda ser volcado mediante aplicación informática para su análisis.

Incorporar un sistema de “arranque suave” del convertidor, para evitar picos de alta intensidad en el momento de la puesta en servicio.

Incorporar alarmas de intrusión y acceso

Se realiza un pequeño presupuesto, con precios del materia a emplear y sin considerar otros factores que encarecen el producto final, tales como Obra civil, transporte, accesorios de montaje, instalación, puesta en marcha.

ética

Denominación Pz. Precio Acumulador de Plomo-ácido Tudor Eixide T-1250

6 305,36

Panel Solar BLUE SOLAR 12

28 198,40

egulador de carga ProStar PS-30, Morningstar Corporation

7 138.38

Total partida Energética, sin instalación ni obra civil……… 8 356,02



Posibles Futuras Mejoras en revisiones posteriores del proyecto.

A continuación se indican una serie de posibles mejoras a incorporar a la EPC

Prever futuras alimentaciones a sistemas de adquisición de datos para

Microprocesar el sistema de control para incorporar nuevas funcionalidades.

Si la capacidad de las baterías lo permite, añadir un ondulador de 12 Vcc a 230 Vcc, con conexión temporizada, para disponer de tensión alterna para uso

dico de la evolución de la EPC que permita determinar un histórico de la protección de la estructura, para mantenimiento preventivo de la misma, y que pueda ser volcado mediante

suave” del convertidor, para evitar picos de

Se realiza un pequeño presupuesto, con precios del materia a emplear y sin considerar es como Obra civil, transporte,

Total 1 832,16

5 555,20

968,66

8 356,02 €


b) Partida electrónica

Item Denominación4 Nucleo de ferrita

Flux Toroids5 Condensador 0,2 F 63 V6 Regulador de carga

Morningstar Corporation7 Disipador Disipa U8 VCO LTC69929 LM 7805 10 Diodo Schoktty MBR1010011 Disipador Disipa U12 Cuadruple A.Op 13 Potenciómetros ajustables 10 K14 Potrenciómetro panel multivuelta

10 k 15 Shunt Murata 302016 Cuadro eléctrico Poliester

600 x 350

• Total partida electónica• Total Presupuesto

14. Referencias Documentales

• Practice SCP0169-Submerged Metallic Piping System.

• Curso NACE Básico de protección catódica

• Control of pipeline corrosion

• Pipeline Corrosion and Cathodic Protection Professional Publishing, 3ª ed

• NACE Standard TM04Techniques Related to Criteria for Cathodic Protection on Underground or Sumerged Metallic Piping Systems

• Power Electronic Handbook

• Switch Mode Power Supply Handbo1989



Página 99

ónica

Denominación Pz. Precio Nucleo de ferrita Magnetics High Flux Toroids 58585

1 6,70

Condensador 0,2 F 63 V 2 35,40 egulador de carga ProStar PS-30,

Morningstar Corporation 1 4,99

Disipador Disipa U6425 1 6,79 VCO LTC6992 1 4,68

4 2,08 Diodo Schoktty MBR10100 1 1,55 Disipador Disipa U38071 1 1,24 Cuadruple A.Op LTC2052HVC 2 7,77 Potenciómetros ajustables 10 K 4 0,68 Potrenciómetro panel multivuelta 6K8 4,50

Shunt Murata 3020 1 21,95 Cuadro eléctrico Poliester 1000 x 1 480,00

ónica, sin montaje …………………….. 629,78Total Presupuesto ………………………………………………

Referencias Documentales

-2007. Control of External Corrosion on Underground or ic Piping System.

Curso NACE Básico de protección catódica - 2004

Control of pipeline corrosion - A.W. Peabodt 2001 - NACE International

Pipeline Corrosion and Cathodic Protection - Parker & Peattie Professional Publishing, 3ª ed

NACE Standard TM0474 - 2002 / NACE Standard Test Method Techniques Related to Criteria for Cathodic Protection on Underground or Sumerged Metallic Piping Systems

Power Electronic Handbook - Muhammad H. Rashid - Academic Press 2001

Switch Mode Power Supply Handbook - Keith H. Billings - Ed Mc Graw



Total 6,70

70,80 4,99

6,79 4,68 8,32 1,55 1,24

15,54 2,72 4,50

21,95 480,00

629,78 € … 8 985,80 €

2007. Control of External Corrosion on Underground or

NACE International

Parker & Peattie - Gulf

2002 / NACE Standard Test Method - Measures Techniques Related to Criteria for Cathodic Protection on Underground or

Academic Press 2001

Ed Mc Graw-Hill


• Catálogos de fabricantes: Fairchaild Semiconductors, Vishay, Analogic Devices, On-Semi, Magnetics



Página 100

Catálogos de fabricantes: Fairchaild Semiconductors, Vishay, Analogic Devices, Semi, Magnetics, Tudor-Exide, Hispasolar, Linear Technolo



Catálogos de fabricantes: Fairchaild Semiconductors, Vishay, Analogic Devices, , Linear Technology.

15. Plano



Página 101

diseño y control de un sistema de protección galvánica...

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