Proteccin Catdica

Generalidades. Fundamentos y aplicaciones. Proteccin catdica en gasoducto: variables tcnicas y operativas. Sistemas de Proteccin Catdica. Fundamentos y aplicaciones de mediciones electroqumicas. Criterios de proteccin catdica: fundamentos y aplicaciones en tuberas de transporte. Revestimientos. Fundamentos y aplicaciones. Tipos, propiedades y mecanismos comunes de falla. Mtodos y tcnicas de evaluacin de revestimientos. Ensayos de campo y de laboratorio.

Proteccin Catdica: Fundamentos y Aplicaciones

Anodo

Medio (suelo o agua)

O2 O2

Fe+2 eO2 O2 OHO2 O2 O2

e-

Proteccin Catdica: Fundamentos y Aplicaciones

Ctodo

e- O2 e- O 2 e- O 2 e- O 2 e- O 2 e- O 2O2 O2 OHOHO2 OHO2

O2 O2

O2

O2

Proteccin Catdica: Fundamentos y AplicacionesLa proteccin catdica reduce la velocidad de corrosin polarizando la superficie La proteccin catdica reduce la velocidad de corrosin polarizando la superficie metlica aavalores ms negativos que el potencial de corrosin oopotencial de reposo. metlica valores ms negativos que el potencial de corrosin potencial de reposo. Si consideramos el caso del hierro disolvindose en una solucin diluida, aireada yy Si consideramos el caso del hierro disolvindose en una solucin diluida, aireada neutra, las reacciones andica (disolucin del metal) yycatdica (reduccin de alguna neutra, las reacciones andica (disolucin del metal) catdica (reduccin de alguna especie) son las siguientes: especie) son las siguientes:

Fe Fe +2 + 2e O2 + 2 H 2O + 4e 4OH

(1) (1) (2) (2)

Reaccin andica Reaccin andica Reaccin catdica Reaccin catdica

En el caso en que se alcancen potenciales muy negativos, tambin puede darse la En el caso en que se alcancen potenciales muy negativos, tambin puede darse la reduccin directa del agua con la consecuente evolucin de hidrgeno: reduccin directa del agua con la consecuente evolucin de hidrgeno:

2 H 2O + 2e H 2 + 4OH

(3) (3)

Reaccin catdica Reaccin catdica

En los nodosde sacrificio, la reaccin andica ser: En los nodos de sacrificio, la reaccin andica ser:

M M +2 + 2e

(4) (4)

Reaccin andica Reaccin andica

En los nodosdispersores, la reaccin andica dominante ser: En los nodos dispersores, la reaccin andica dominante ser:

2 H 2O O2 + 4 H + + 4e

(5) (5)

Reaccin andica Reaccin andica

Proteccin Catdica: Fundamentos y AplicacionesLas denominadas curvas de Tafel tienen su origen en la ecuacin de Butler Las denominadas curvas de Tafel tienen su origen en la ecuacin de Butler - -Volmer, que describe la cintica electroqumica de transferencia de carga Volmer, que describe la cintica electroqumica de transferencia de carga entre el metal yy el medio. En el caso de control electroqumico por entre el metal el medio. En el caso de control electroqumico por activacin (caso de generalidad relativa), la ecuacin de B - - V tiene la activacin (caso de generalidad relativa), la ecuacin de B V tiene la siguiente forma: siguiente forma: E Ecorr Ecorr E exp i = icorr exp a c E Ecorr ia = icorr exp a Ecorr E ic = icorr exp c

(1) (1) (1.a) (1.a)

(1.b) (1.b) Aplicando logaritmos aalas ecuaciones 1.a yy1.b, obtenemos las rrelaciones Aplicando logaritmos las ecuaciones 1.a 1.b, obtenemos las elaciones de Tafel: de Tafel: E Ecorr Log (ia ) = Log (icorr ) + 2.303 a Ecorr E Log (ic) = Log (icorr ) + 2.303 c

(1.c) (1.c) (1.d) (1.d)

Proteccin Catdica: Fundamentos y AplicacionesSi graficamos las relaciones de Tafel en un diagrama semilogartmico Si graficamos las relaciones de Tafel en un diagrama semilogartmico (logartmico en corrientes yy lineal en potenciales) obtendremos las (logartmico en corrientes lineal en potenciales) obtendremos las denominadas curvas de Tafel. denominadas curvas de Tafel.Curva de Tafel Acero API 5LX-52-0.500 Potencial vs. Cu/CuSO [V] 4 -0.600 -0.700

Pendiente andica de Tafel

Rama andica-0.800 -0.900 -1.000

Rama catdica Pendiente catdica de Tafel

-1.100 -7.5

-6.5

-5.5

-4.52

-3.5

Logaritmo de la Densidad de Corriente [A/cm ]

Las pendientes de Tafel (a yy c) se obtienen en la regin en donde las c) se obtienen en la regin en donde las Las pendientes de Tafel (a curvas son lineales (regin de Tafel). curvas son lineales (regin de Tafel).

Proteccin Catdica: Fundamentos y AplicacionesA modo de simplificacin, las curvas de Tafel se grafican en diagramas A modo de simplificacin, las curvas de Tafel se grafican en diagramas semilogartmicos como llneas rectas. Las curvas correspondientes aa las semilogartmicos como neas rectas. Las curvas correspondientes las reacciones andicas yycatdicas que se dan sobre la superficie del metal reacciones andicas catdicas que se dan sobre la superficie del metal se cortan en un punto nico que corresponde aala corriente yyal potencial se cortan en un punto nico que corresponde la corriente al potencial de corrosin: de corrosin:-0.3

-0.4 vs. Cu/CuSO Potencial vs . Cu /CuSO4 (V)Fe -e >F

+2 +

2e

-0.5

a Ecorr Icorr c2H + +2 e->

-0.6

-0.7

-0.8

H

2

-0.9 10-2 10-1 1 102 103 104 105 106 107 Corriente (A) (

Proteccin Catdica: Corriente ImpresaLa proteccin catdica por corriente impresa consiste en la aplicacin de La proteccin catdica por corriente impresa consiste en la aplicacin de una corriente electrnica al metal que se corroe con el propsito de una corriente electrnica al metal que se corroe con el propsito de disminuir o anular la corriente andica. La corriente aplicada es igual a: disminuir o anular la corriente andica. La corriente aplicada es igual a:Iapp = Ic Ia Ic

(2) (2)

Grficamente: Grficamente:-0.6

-0.7 vs. Cu/CuSO Potencial vs . Cu /CuSO4 (V)

Ecorrrva Cu an a di cCu rva

-0.8 Ep -0.9

Icorr

ca t

di

ca

Iapp

-1.0

Ia

Ic

-1.1

-1.2 10-2 10-1 1 102 103 104 105 106 107 Corriente (A) (

Proteccin Catdica: Corriente ImpresaEl parmetro de control ms importante es el potencial, fundamentalmente El parmetro de control ms importante es el potencial, fundamentalmente en aquellos casos en donde las condiciones de humedad yy aireacin en aquellos casos en donde las condiciones de humedad aireacin varan considerablemente, cambiando en consecuencia la pendiente varan considerablemente, cambiando en consecuencia la pendiente catdica. catdica. Grficamente: Grficamente:-0.6

-0.7 vs. Cu/CuSO Potencial vs . Cu /CuSO4 (V)

Ecorr-0.8

Control galvanosttico Ia Ia Control potenciosttico Ic Ic Ic

-0.9

Ep Ep

-1.0

-1.1

-1.2 10-2 10-1 1 102 103 104 105 106 107 Corriente (A) (

Proteccin Catdica: Anodos de SacrificioLa proteccin catdica por nodos de sacrificio se logra acoplando dos La proteccin catdica por nodos de sacrificio se logra acoplando dos metales con potenciales diferentes. En este caso, el potencial de metales con potenciales diferentes. En este caso, el potencial de proteccin alcanzado (Ep) determina la corriente aplicada: proteccin alcanzado (Ep) determina la corriente aplicada:Iapp = Icp1 Icp 2 Ip

(3) (3)

Grficamente: Grficamente:-0.6An od o1 An od oP

-0.7 vs. Cu/CuSO Potencial vs . Cu /CuSO4 (V)Ec1

-0.8

Ep Ec2 Ic1 Icp2

An

od

o2

-0.9

Ip Ic2 Icp1C tod C to do

C to

do

P

-1.0

o1

2

-1.1

-1.2 10-2 10-1 1 102 103 104 105 106 107 Corriente (A) (

Proteccin Catdica: Cada Ohmica Sistemas de Corriente ImpresaLa corriente de proteccin absorbida por la estructura produce una cada La corriente de proteccin absorbida por la estructura produce una cada de potencial debida aa tres contribuciones: la resistencia del medio, las de potencial debida tres contribuciones: la resistencia del medio, las resistencias de los nodosyyla resistencia de la estructura. Esta cada de nodos resistencias de los la resistencia de la estructura. Esta cada de potencial genera un error en el valor de potencial medido en la estructura potencial genera un error en el valor de potencial medido en la estructura protegida por lo cual es deseable conocer su valor para determinar el protegida por lo cual es deseable conocer su valor para determinar el potencial verdadero. potencial verdadero.

FUENTE

+

TUBO

ANODO D C F E BCada hmica (VON - VOFF) Ca Potencial del tubo (VOFF)

A

Proteccin Catdica: Cada Ohmica Sistemas de Corriente ImpresaLa corriente de proteccin (Ip) que circula entre el nodo dispersor yy la La corriente de proteccin (Ip) que circula entre el nodo dispersor la estructura produce una cada de potencial (V) )debida aala resistencia del estructura produce una cada de potencial (V debida la resistencia del medio (R), que se calcula como: medio (R ), que se calcula como:

V = Iap R = Ep Ep

(2) (2)

Grficamente: Grficamente:-0.6 Ecorr an a di cCu rva ca t di

-0.7 vs. Cu/CuSO Potencial vs . Cu /CuSO4 (V)

-0.8 Ep -0.9 Ep

rva Cu

Icorr Iap Iap

ca

V

-1.0 Ia -1.1 Ia Ic Ic

-1.2 10-2 10-1 1 102 103 104 105 106 107 Corriente (A) (

Proteccin Catdica: Cada Ohmica Anodos de SacrificioLa corriente de proteccin (Ip) que circula entre nodo de sacrificio yy La corriente de proteccin (Ip) que circula entre nodo de sacrificio estructura produce una cada de potencial (V) )debida aala resistencia del estructura produce una cada de potencial (V debida la resistencia del medio (R), que se calcula como: medio (R ), que se calcula como:

V = Ip R = Ec Ea

(3) (3)

Grficamente: Grficamente:-0.6 Ecorr (c)

-0.7 vs. Cu/CuSO Potencial vs . Cu /CuSO4 (V)

-0.8

Icorr (c) Ec Iap

-0.9

Iap Icorr () Icorr (p)

V

-1.0

Ea Ip

Ip

-1.1

-1.2 10-2 10-1 1 102 103 104 105 106 107 Corriente (A) (

Proteccin Catdica en Gasoducto: Preparacin de la Tubera

Deben mantenerse en un mnimo todos aquellos elementos que Deben mantenerse en un mnimo todos aquellos elementos que produzcan incrementos en la resistencia longitudinal de la produzcan incrementos en la resistencia longitudinal de la tubera al pasaje de corriente: acoples, juntas de expansin yy tubera al pasaje de corriente: acoples, juntas de expansin bridas. En lo posible, deben proveerse puentes de conduccin bridas. En lo posible, deben proveerse puentes de conduccin elctrica para estos elementos. elctrica para estos elementos. La tubera debe revestirse con un recubrimiento con la menor La tubera debe revestirse con un recubrimiento con la menor permeabilidad posible para minimizar el consumo de corriente. permeabilidad posible para minimizar el consumo de corriente. Debe verificarse que no existan contactos con otras Debe verificarse que no existan contactos con otras instalaciones (puestas a tierra, tuberas, casings, soportes de instalaciones (puestas a tierra, tuberas, casings, soportes de vvlvulas,etc.). lvulas, etc.). Deben proveerse juntas aislantes en los extremos de tuberas Deben proveerse juntas aislantes en los extremos de tuberas cortas (si existen contactos a tierra) yyen los puntos de corriente cortas (si existen contactos a tierra) en los puntos de corriente cero de tuberas largas. Es recomendable utilizar estaciones de cero de tuberas largas. Es recomendable utilizar estaciones de proteccin para limitar las regiones. proteccin para limitar las regiones.

Proteccin Catdica en Gasoducto: Caractersticas del RecubrimientoPara mantener bajos los requerimientos de corriente de proteccin, la tubera debe Para mantener bajos los requerimientos de corriente de proteccin, la tubera debe revestirse con un recubrimiento adecuado, fundamentalmente de baja permeabilidad. revestirse con un recubrimiento adecuado, fundamentalmente de baja permeabilidad. Cuando la tubera se somete aagrandes esfuerzos (instalacin en suelos rocosos, por Cuando la tubera se somete grandes esfuerzos (instalacin en suelos rocosos, por ejemplo) las propiedades importantes son la resistencia al impacto yyaala penetracin. ejemplo) las propiedades importantes son la resistencia al impacto la penetracin. En este caso, algunos factores aatener en cuenta para prevenir la ruptura mecnica En este caso, algunos factores tener en cuenta para prevenir la ruptura mecnica del revestimiento son los siguientes: del revestimiento son los siguientes: Incrementar el espesor Incrementar el espesor En tuberas revestidas con bitumen, agregar cintas para proteccin mecnica En tuberas revestidas con bitumen, agregar cintas para proteccin mecnica Proveer un escudode rocas alrededor de la tubera Proveer un escudo de rocas alrededor de la tubera Proveer una cobertura adicional de cemento Proveer una cobertura adicional de cemento Como norma general, los revestimientos para tuberas yytanques enterrados deben Como norma general, los revestimientos para tuberas tanques enterrados deben cumplir con los siguientes requerimientos: cumplir con los siguientes requerimientos: Elevada resistencia mecnica yyadherencia al substrato Elevada resistencia mecnica adherencia al substrato Estabilidad qumica bajo diversas condiciones de servicio Estabilidad qumica bajo diversas condiciones de servicio Baja permeabilidad Baja permeabilidad Alta resistencia al despegue catdico Alta resistencia al despegue catdico

Proteccin Catdica en Gasoducto: Juntas AislantesEn todas las tuberas de transporte yydistribucin, existen puntos de conexin con instalaciones de En todas lastuber tuberas de transporte distribuci distribucin, existen puntos deconexi con instalaciones de conexin baja resistencia a tierra. En estos puntos, es necesario instalar juntas aislantes (dielctricas). instalar juntas aislantes( diel ctricas baja resistencia a tierra. En estos puntos, es necesario instalar (dielctricas). Estas juntas deben tener ciertas caractersticas que satisfagan criterios de resistencia mecnica, caracter Estas juntas deben tener ciertas caractersticas que satisfagan criterios de resistenciamec mecnica, elctrica yyqumica. En componentes enterradas, es de fundamental importancia impedir el acceso el elctrica qu qumica. En componentes enterradas, es de fundamental importanciaimpedir el acceso impedir de humedad en aquellos espacios existentes entre secciones protegidas y no protegidas. protegidas y no protegidas. de humedad en aquellos espacios existentes entre secciones protegidas

7 6 5 4 3

JUNTA AISLANTE JUNTA AISLANTE 1. Perfil de aislacin 1. Perfil de aislacin 2. Tuerca hexagonal 2. Tuerca hexagonal 3. Manga aislante 3. Manga aislante 4. Disco aislante 4. Disco aislante 5. Arandela de acero 5. Arandela de acero 6. Junta de asbesto 6. Junta de asbesto 7. Aro aislante 7. Aro aislante

2 1

Proteccin Catdica en Gasoducto: Puntos de MedicinEn gasoducto, es necesario establecer aapriori puntos de medicin aalo largo dela tubera para En gasoducto, es necesario establecer priori puntos demedici medicin lo largo delatuber tubera para medicin de potenciales, corrientes y resistencias de juntas aislantes. Los puntos de medicin de medici de potenciales, corrientes y resistencias de juntas aislantes. Los puntos demedici de medicin medicin potenciales deben establecerse a intervalos que no superen los 2 kilmetros. Cada 5 puntos de kil potenciales deben establecerse a intervalos que no superen los 2 kilmetros. Cada 5 puntos de medicin de potenciales, debe establecerse un punto de medicin de corrientes. En reas medici medicin de potenciales, debe establecerse un punto de medici medicin de corrientes. En reas urbanizadas, es recomendable reducir la distancia entre puntos de medicin de potenciales a 500 e urbanizadas, es recomendable reducir la distancia entre puntosddemedici medicin de potenciales a 500 metros. metros.

Conexiones para potenciales

Conexiones para corrientes

0.5 m

5m

0.5 m

Sistemas de Proteccin Catdica: Criterios de SeleccinLa proteccin catdica es un mtodo de control de la corrosin La proteccin catdica es un mtodo de control de la corrosin basado en la disminucin de la reaccin andica (disolucin del basado en la disminucin de la reaccin andica (disolucin del metal) por medio del suministro de corriente elctrica. Esta metal) por medio del suministro de corriente elctrica. Esta corriente puede proveerse de dos formas distintas: corriente puede proveerse de dos formas distintas: Conectando el componente a proteger con un metal de potencial Conectando el componente a proteger con un metal de potencial ms negativo ((ANODODE SACRIFICIO). ms negativo ANODO DE SACRIFICIO). Conectando el componente a proteger con un nodo o grupo de Conectando el componente a proteger con un nodo o grupo de nodos dispersores de corriente a travs de un rectificador nodos dispersores de corriente a travs de un rectificador ((CORRIENTEIMPRESA). CORRIENTE IMPRESA). Los sistemas de proteccin mediante nodos de sacrificio son Los sistemas de proteccin mediante nodos de sacrificio son ms simples, ya que solamente se requiere un material andico ms simples, ya que solamente se requiere un material andico con respecto al acero en el medio en cuestin. Los sistemas de con respecto al acero en el medio en cuestin. Los sistemas de corriente impresa son ms complejos ya que requieren una serie corriente impresa son ms complejos ya que requieren una serie de dispositivos de regulacin automtica de potencial y corriente de dispositivos de regulacin automtica de potencial y corriente para funcionar correctamente lo que implica costos adicionales de para funcionar correctamente lo que implica costos adicionales de instalacin y posterior mantenimiento. instalacin y posterior mantenimiento.

Sistemas de Proteccin Catdica: Criterios de SeleccinANODOS DE SACRIFICIO ANODOS DE SACRIFICIO Simple Simple Bajo costo de mantenimiento Bajo costo de mantenimiento Funciona mejor con alta Funciona mejor con alta conductividad conductividad Instalacin econmica en Instalacin econmica en estructuras pequeas estructuras pequeas Instalacin costosa en grandes Instalacin costosa en grandes estructuras estructuras Potencial autorregulado Potencial autorregulado No presenta problemas de No presenta problemas de corrientes inducidas corrientes inducidas No presenta problemas de No presenta problemas de fragilizacin por hidrgeno fragilizacin por hidrgeno No presenta problemas de No presenta problemas de despegue catdico de despegue catdico de revestimientos revestimientos CORRIENTE IMPRESA CORRIENTE IMPRESA Complejo Complejo Elevado costo de mantenimiento Elevado costo de mantenimiento Funciona bien con baja Funciona bien con baja conductividad conductividad Instalacin costosa en estructuras Instalacin costosa en estructuras pequeas pequeas Instalacin econmica en grandes Instalacin econmica en grandes estructuras (nodos remotos) estructuras (nodos remotos) Regulacin externa del potencial Regulacin externa del potencial Presenta problemas de corrientes Presenta problemas de corrientes inducidas inducidas Presenta problemas de fragilizacin Presenta problemas de fragilizacin por hidrgeno por hidrgeno Presenta problemas de despegue Presenta problemas de despegue catdico de revestimientos catdico de revestimientos

Sistemas de Proteccin Catdica: Proteccin por Anodos de SacrificioLa proteccin sacrificial se basa en el acoplamiento galvnico de dos La proteccin sacrificial se basa en el acoplamiento galvnico de dos metales dismiles en el mismo medio. Cuando se produce la conexin metales dismiles en el mismo medio. Cuando se produce la conexin elctrica, la corriente fluye desde el metal de potencial ms negativo elctrica, la corriente fluye desde el metal de potencial ms negativo (nodo) al de potencial ms positivo (ctodo) con una intensidad que (nodo) al de potencial ms positivo (ctodo) con una intensidad que depende de la diferencia de potencial entre ambos metales, de la depende de la diferencia de potencial entre ambos metales, de la resistividad del medio yyde la dimensin, forma yydisposicin de nodosyy resistividad del medio de la dimensin, forma disposicin de nodos estructura. estructura.

I

Cable aislado Tubera enterrada Anodo de magnesio con backfill (bentonita)

Sistemas de Proteccin Catdica: Proteccin por Anodos de SacrificioRcResistencia de cables + contactos

I I EaResistencia nodo-suelo nodoEstructura

EeResistencia estructura-suelo estructura-

Re-s

Ra-sAnodos

Resistencia del suelo

RsPlanteando el balance elctrico del circuito, Planteando el balanceel elctrico del circuito, obtenemos la corriente en funcin de la obtenemos la corriente en funci funcin de la diferencia de potencial yy de las resistencias. diferencia de potencial de las resistencias. En general, Rs yy Rc son muy pequeas. En general, Rs Rc son muy peque pequeas. Conservativamente, podemos considerar Conservativamente, podemos considerar Ee~Ep (proteccin). Ee~Ep(protecci (proteccin).

Ee Ea I= Ra s + Re s + Rs + Rc

Ep Ea I Ra s + Re s

Sistemas de Proteccin Catdica: Parmetros de Seleccin de Anodos de SacrificioEn la seleccin de un nodo de sacrificio determinado para la En la seleccin de un nodo de sacrificio determinado para la proteccin de un componente, es necesario considerar los proteccin de un componente, es necesario considerar los siguientes parmetros: siguientes parmetros: Potencial de reposo (Ea) o potencial natural del nodo Potencial de reposo (Ea) o potencial natural del nodo Potencial de proteccin de la estructura (Ee) Potencial de proteccin de la estructura (Ee) Capacidad (Q) o carga elctrica por unidad de masa Capacidad (Q) o carga elctrica por unidad de masa Densidad de corriente (J) o corriente por unidad de rea Densidad de corriente (J) o corriente por unidad de rea Rendimiento (()o eficiencia Rendimiento ) o eficiencia Factor de utilizacin (U) Factor de utilizacin (U) Vida til (L) Vida til (L) Los ms importantes desde el punto de vista del diseo son los Los ms importantes desde el punto de vista del diseo son los potenciales de reposo y proteccin (fuerza impulsora), la densidad potenciales de reposo y proteccin (fuerza impulsora), la densidad de corriente ((output),la vida til (funcin de la vida requerida en de corriente output), la vida til (funcin de la vida requerida en la estructura) y el factor de utilizacin (dependiente de la la estructura) y el factor de utilizacin (dependiente de la geometra). La geometra del nodo se selecciona normalmente en geometra). La geometra del nodo se selecciona normalmente en funcin de parmetros operativos. funcin de parmetros operativos.

Sistemas de Proteccin Catdica: Parmetros de Seleccin de Anodos de SacrificiozF Q= MQR = QQ: capacidad terica (A.h/Kg) Q: capacidad terica (A.h/Kg) z: nro. de electrones z: nro. de electrones F: cte. De Faraday ==96500 (C/mol) F: cte. De Faraday 96500 (C/mol) M: peso molecular (Kg/mol) M: peso molecular (Kg/mol) QR: :capacidad real (A.h/Kg) Q capacidad real (A.h/Kg) :Reficiencia : eficiencia Ia: corriente de proteccin (A) Ia: corriente de proteccin (A) Ic: corriente de corrosin (A) Ic: corriente de corrosin (A)

=

Ia Ia + Icorr

Aleacin Al-Zn-Hg Al-Zn-Sn Al-Zn-In Zn-Al-Cd Mg-Mn Mg-Al-Zn

Potencial de operacin (V) (vs. Ag/AgCl) -1.00 a -1.05 -1.00 a -1.10 -1.00 a -1.15 -1.05 -1.7 -1.5

Mxima capacidad (A.h/Kg) 2830 2600 2700 780 1230 1230

Sistemas de Proteccin Catdica: Parmetros de Seleccin de Anodos de Sacrificio 1 ( Ep Ea ) J = Sa ( Ra s + Re s )J: densidad de corriente (A/cm2) ) J: densidad de corriente (A/cm2 Ra-s: :resistencia nodo- -suelo () Ra-s resistencia nodo suelo () Re-s: :resistencia estructura - -suelo () Re-s resistencia estructura suelo () Sa: readel nodo(cm2) ) Sa: rea del nodo (cm2 Ep: potencial de proteccin (V) Ep: potencial de proteccin (V) Ea: potencial de reposo del nodo Ea: potencial de reposo del nodo

La resistencia entre la estructura protegida yy el suelo puede despreciarse en la La resistencia entre la estructura protegida el suelo puede despreciarse en la mayora de los casos debido aaque el readel cctodoes considerable. No obstante, rea del todo es considerable. No obstante, mayora de los casos debido que el en el caso de tanques enterrados oo tuberas de pequea longitud revestidas con en el caso de tanques enterrados tuberas de pequea longitud revestidas con recubrimientos de alta resistencia, la componente catdica puede no ser recubrimientos de alta resistencia, la componente catdica puede no ser despreciable. despreciable.

M U Qr L= IA

M: masa del nodo(Kg) M: masa del nodo (Kg) U: factor de utilizacin (geomtrico) U: factor de utilizacin (geomtrico) Qr: capacidad real (A.aos/Kg) Qr: capacidad real (A.aos/Kg) A: readel nodo(cm2) ) A: rea del nodo (cm2

El factor U es proporcionado por el fabricante. Depende de la geometra yy hace El factor U es proporcionado por el fabricante. Depende de la geometra hace referencia aala fraccin de metal consumido una vez que el nodoya no puede drenar nodo ya no puede drenar referencia la fraccin de metal consumido una vez que el la corriente requerida. la corriente requerida. La seleccin de nodoscon una vida tilexcesiva no es beneficiosa. Cuando la vida La seleccin de nodos con una vida til excesiva no es beneficiosa. Cuando la vida tilcalculada no es adecuada, debe elegirse otro tipo de nodoooincrmentarse el til calculada no es adecuada, debe elegirse otro tipo de nodo incrmentarse el nnmerode nodos. mero de nodos.

Sistemas de Proteccin Catdica: Materiales de Anodos de SacrificioEl requerimiento fundamental de un nodo de sacrificio es proveer suficiente El requerimiento fundamental de un nodo de sacrificio es proveer suficiente corriente de proteccin aauna estructura en forma econmica yyestable durante su corriente de proteccin una estructura en forma econmica estable durante su vida til. Para ello, es necesario considerar los siguientes puntos aa la hora de vida til. Para ello, es necesario considerar los siguientes puntos la hora de seleccionar un nododeterminado: nodo determinado: seleccionar un El material del nodo debe proveer una diferencia de potencial suficiente para El material del nodo debe proveer una diferencia de potencial suficiente para polarizar la estructura al potencial requerido. Esto implica que el potencial de polarizar la estructura al potencial requerido. Esto implica que el potencial de operacin del nodo debe ser ms negativo que el potencial de corrosin de la operacin del nodo debe ser ms negativo que el potencial de corrosin de la estructura. estructura. El material del nodo debe mantener ms oo menos constante su potencial de El material del nodo debe mantener ms menos constante su potencial de operacin en un rango determinado de corrientes requeridas. En consecuencia, el operacin en un rango determinado de corrientes requeridas. En consecuencia, el nodono debe polarizarse fcilmente cuando drena corriente. nodo no debe polarizarse fcilmente cuando drena corriente. El material del nododebe poseer una capacidad alta yyreproducible en operacin, El material del nodo debe poseer una capacidad alta reproducible en operacin, es decir, debe drenar corrientes altas por cada hora de funcionamiento yypor cada es decir, debe drenar corrientes altas por cada hora de funcionamiento por cada kilogramo empleado. Un nodode estas caractersticas no debe pasivarse yydebe kilogramo empleado. Un nodo de estas caractersticas no debe pasivarse debe corroerse uniformemente sin fragmentarse. corroerse uniformemente sin fragmentarse. La manufactura del nodo debe ser econmica yy factible, evitando cualquier La manufactura del nodo debe ser econmica factible, evitando cualquier tratamiento posterior al salir de fbrica (esto incluye la adicin de algn backfill para tratamiento posterior al salir de fbrica (esto incluye la adicin de algn backfill para aumentar la capacidad oola necesidad de efectuar un tratamiento trmico para mejorar aumentar la capacidad la necesidad de efectuar un tratamiento trmico para mejorar las propiedades mecnicas). las propiedades mecnicas).

Sistemas de Proteccin Catdica: Materiales de Anodos de SacrificioEn la proteccin galvnica de estructuras enterradas se utiliza En la proteccin galvnica de estructuras enterradas se utiliza preferentemente el magnesio como material para nodos de preferentemente el magnesio como material para nodos de sacrificio, fundamentalmente por tres razones: sacrificio, fundamentalmente por tres razones: No se pasiva tan ffcilmentecomo el zinc o el aluminio No se pasiva tan cilmente como el zinc o el aluminio Presenta una diferencia de tensin con al acero considerable Presenta una diferencia de tensin con al acero considerable Posee una alta capacidad de drenaje de corriente Posee una alta capacidad de drenaje de corriente No obstante, el magnesio es muy susceptible a la auto --corrosin, No obstante, el magnesio es muy susceptible a la auto corrosin, fundamentalmente en presencia de altos contenidos de sales, lo fundamentalmente en presencia de altos contenidos de sales, lo cual limita su rendimiento a valores inferiores a 0.6. Para mejorar cual limita su rendimiento a valores inferiores a 0.6. Para mejorar las propiedades, los nodos de magnesio se fabrican con las propiedades, los nodos de magnesio se fabrican con adiciones de zinc (consumo uniforme), aluminio y manganeso adiciones de zinc (consumo uniforme), aluminio y manganeso (control de autoi -- corrosin). Como recomendacin general, el (control de autoi corrosin). Como recomendacin general, el uso de nodos de magnesio en suelos est limitado por la uso de nodos de magnesio en suelos est limitado por la resistividad: resistividad: Uso en tuberas: Uso en tuberas: Uso en tanques: Uso en tanques: Resistividad 10000 .cm Resistividad 10000 .cm Resistividad 25000 .cm Resistividad 25000 .cm

Sistemas de Proteccin Catdica: Materiales de Anodos de SacrificioANO DO S M A T E R IA L (% ) A lu m in io Z in c M anganeso S ilic io C o b re H ie rro N q u e l P lo m o E s ta o T IP O AZ 31 2 .5 - 3 .5 0 .7 - 1 .3 > 0 .2 0 .1 < 0 .0 5 < 0 .0 0 5 < 0 .0 0 1 < 0 .0 1 < 0 .0 1

AZ 63 5 .3 - 6 .7 2 .5 - 3 .5 > 0 .3 0 .1 < 0 .0 5 < 0 .0 1 < 0 .0 0 1 -

M 2 < 0 .0 5 < 0 .0 3 1 .2 - 2 .5 < 0 .0 5 < 0 .0 1 < 0 .0 0 1 0 .1 - 0 .5 220 - 1100= 4

P r o p i e d a d e s a 1 0 -3 N a C l a 6 0 C 0 .1 - 0 .5 0 .1 - 0 .5 Q (A .h ./K g ) 220 - 1100 220 - 1100 P o te n c ia l d e R e p o s o v s . C u /C u S O E r (V ) -1 .2 / -1 .3 -1 .1 / -1 .3 P ro p ie d a d e s e n a g u a d e m a r 0 .5 0 .5 2 Q (A .h ./K g ) 1100 1150

-1 .0 / -1 .3 0 .5 3 1150

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

Sistemas de Proteccin Catdica: Materiales de Anodos de SacrificioPotencial vs. Calomel saturado (mV) -1800 -1600 AZ63 -1400 -1200 Zn -1000 Al -800 -600 1000 Densidad de corriente (mA/dm2) 300 200 100 60 M2

20 1 10 6 2 3 4 5

10000

50000

100000

150000

Conductividad a 20 C (S/cm)

Curva 1 2 3 4 5

Anodo M2 M2 M2 AZ31 AZ63

Medio 0.1 M MgSO4 200 mg/L Na2SO4 150 mg/L NaCl 150 mg/L NaCl 150 mg/L NaCl

Conductividad a 20 C 300 S/cm 300 S/cm 300 S/cm 300 S/cm

2 0 -1.35 -1.25 -1.15 -1.05 -0.95 Potencial vs. H (V)

Sistemas de Proteccin Catdica: Backfill de Anodos de SacrificioExiste una relacin bien definida entre la resistencia de los nodos al pasaje de corriente yy la Existe una relacin bien definida entre la resistencia de los nodos al pasaje de corriente la resistencia especfica del suelo, que est sujeta aavariaciones anuales. Para minimizar el efecto de resistencia especfica del suelo, que est sujeta variaciones anuales. Para minimizar el efecto de dichas variaciones yydisminuir la resistencia de los nodos,se utilizan backfillsde soporte. Estos dichas variaciones disminuir la resistencia de los nodos, se utilizan backfills de soporte. Estos materiales cuentan con determinadas propiedades ffsico - - qumicas yy elctricas adecuadas para materiales cuentan con determinadas propiedades sico qumicas elctricas adecuadas para restringir la formacin de pelculas pasivantes de xido, para prevenir la deshidratacin yy para xido, para prevenir la deshidratacin restringir la formacin de pelculas pasivantes de para proveer densidad de corriente yy consumo uniformes. La uniformidad se logra por medio de la proveer densidad de corriente consumo uniformes. La uniformidad se logra por medio de la adicin de yeso, mientras que la bentonita (arcilla) retiene la humedad. El sulfato de sodio reduce la adicin de yeso, mientras que la bentonita (arcilla) retiene la humedad. El sulfato de sodio reduce la resistencia especfica del backfill. IMPORTANTE: no debe utilizarse coque como backfill de nodos resistencia especfica del backfill. IMPORTANTE: no debe utilizarse coque como backfill de nodos de sacrificio ya que promueve autocorrosin acelerada yycada brusca del potencial de trabajo. de sacrificio ya que promueve autocorrosin acelerada cada brusca del potencial de trabajo.BACKFILL PARA ANODOS DE MAGNESIO RESISTIVIDAD (.CM) ( YESO 65 MENOR O IGUAL A 2000 25 70 ENTRE 2000 Y 10000 75 50 65 SUPERIOR A 10000 25 75 75 10 20 40 15 15 15 5 5 10 5 BENTONITA 15 GREDA 15 Na2SO4 5

Sistemas de Proteccin Catdica: Control de Calidad de Anodos de SacrificioEl control de calidad de nodosde sacrificio se reduce fundamentalmente aala verificacin analtica El control de calidad de nodos de sacrificio se reduce fundamentalmente la verificacin analtica de la composicin qumica de la aleacin, aala evaluacin de las integridad mecnica del soporte yyaa de la composicin qumica de la aleacin, la evaluacin de las integridad mecnica del soporte la comprobacin de baja resistencia entre cable de conexin yycuerpo del nodo.En el caso de la comprobacin de baja resistencia entre cable de conexin cuerpo del nodo. En el caso de nodosde magnesio, la eficiencia proporcionada por el fabricante puede compararse con la real aa nodos de magnesio, la eficiencia proporcionada por el fabricante puede compararse con la real travs de un ensayo de polarizacin en donde se mide la corriente total drenada por el nodo.La travs de un ensayo de polarizacin en donde se mide la corriente total drenada por el nodo. La eficiencia se estima como: eficiencia se estima como:

=

Ia It

Ia: corriente de proteccin que debe drenar el nodo(A) Ia: corriente de proteccin que debe drenar el nodo (A) ItIt:corriente total drenada por el nodo(A) : corriente total drenada por el nodo (A)

Este ensayo simple puede efectuarse en el campo yycompararse los valores de eficiencia reales con Este ensayo simple puede efectuarse en el campo compararse los valores de eficiencia reales con los de diseo. Para obtener experimentalmente el valor de Ia (normalmente facilitada en el diseo), los de diseo. Para obtener experimentalmente el valor de Ia (normalmente facilitada en el diseo), debe llevarse aacabo un ensayo estandarizado de una probeta fabricada con el material del nodo. debe llevarse cabo un ensayo estandarizado de una probeta fabricada con el material del nodo. Esta probeta se polariza en una celda especial que permite medir la evolucin de hidrgeno de la Esta probeta se polariza en una celda especial que permite medir la evolucin de hidrgeno de la reaccin catdica yyestimar la corriente catdica de autocorrosin. La eficiencia es entonces igual a: reaccin catdica estimar la corriente catdica de autocorrosin. La eficiencia es entonces igual a: Ic: corriente catdica debido aaevolucin de H2 (A) Ic: corriente catdica debido evolucin de H2 (A)

Ia It Ic = = It It

Sistemas de Proteccin Catdica: Proteccin por Corriente ImpresaLa proteccin por corriente impresa se basa en el La proteccin por corriente impresa se basa en el acoplamiento elctrico de dos metales aa travs de una acoplamiento elctrico de dos metales travs de una fuente de tensin (rectificador). Para que la corriente de fuente de tensin (rectificador). Para que la corriente de proteccin fluya desde los nodos dispersores aa la proteccin fluya desde los nodos dispersores la estructura, esta ltima debe polarizarse aa un potencial ltima debe polarizarse estructura, esta un potencial ms negativo que el de los nodos. nodos. ms negativo que el de los

Rectificador

I

Cable aislado Tubera enterrada Anodo de hierro-silicio con backfill (grafito)

Sistemas de Proteccin Catdica: Proteccin por Corriente ImpresaI RcResistencia de cables + contactos

ErRectificador

I

EeResistencia estructura-suelo estructura-

EaResistencia nodo-suelo nodoEstructura

Re-s

Ra-sAnodos

Resistencia del suelo

RsLa corriente en funcin de la diferencia de potencial yyde las resistencias se obtiene del La corriente en funci funcin de la diferencia de potencial de las resistencias se obtiene del circuito. Asumiendo que Rs yyRc son muy pequeas yyque Ee~Ep, obtenemos la corriente peque circuito. Asumiendo que Rs Rc son muy pequeas que Ee~Ep, obtenemos la corriente simplificada. simplificada.

I=

Er ( Ee + Ea ) Ra s + Re s + Rs + Rc

I

Er ( Ep + Ea ) Ra s + Re s

Sistemas de Proteccin Catdica: Materiales de Anodos de Corriente ImpresaVarios materiales son apropiados para ser utilizados como nodosdispersores, pero Varios materiales son apropiados para ser utilizados como nodos dispersores, pero la disponibilidad se reduce drsticamente cuando se consideran las necesidades la disponibilidad se reduce drsticamente cuando se consideran las necesidades prcticas, tales como el costo por unidad de energa emitida, la durabilidad mecnica prcticas, tales como el costo por unidad de energa emitida, la durabilidad mecnica yyla resistencia aala corrosin. En general, los materiales utilizables en la fabricacin la resistencia la corrosin. En general, los materiales utilizables en la fabricacin de nodosdispersores se clasifican en los siguiente grupos: de nodos dispersores se clasifican en los siguiente grupos: Metales preciosos yyxidos:metales platinizados (titanio, niobio, tntalo yyplata), xidos: metales platinizados (titanio, niobio, tntalo plata), Metales preciosos platino, metales revestidos con xidode titanio yycermicos de xidode titanio. platino, metales revestidos con xido de titanio cermicos de xido de titanio. Materiales ferrosos: acero, fundiciones, hierro, aceros inoxidables, hierro al silicio, Materiales ferrosos: acero, fundiciones, hierro, aceros inoxidables, hierro al silicio, hierro al silicio-molibdeno, hierro al silicio-cromo, magnetita yyferrita. hierro al silicio-molibdeno, hierro al silicio-cromo, magnetita ferrita. Materiales plmbicos: aleacin plomo-antimonio-plata, compuesto de plomo con Materiales plmbicos: aleacin plomo-antimonio-plata, compuesto de plomo con microelectrodos de aleacin de platino, plomo/magnetita, plomo/dixido de titanio yy microelectrodos de aleacin de platino, plomo/magnetita, plomo/dixido de titanio plomo dixido de grafito. plomo dixido de grafito. Materiales carbonosos: grafito, carbono, coque, polmeros conductores yy Materiales carbonosos: grafito, carbono, coque, polmeros conductores revestimientos conductores. revestimientos conductores. Consumibles no ferrosos: aluminio yyzinc. Consumibles no ferrosos: aluminio zinc. De todos estos materiales mencionados, solamente el coque, el hierro al silicio yy De todos estos materiales mencionados, solamente el coque, el hierro al silicio hierro al silicio-cromo se utilizan directamente en suelos (sin necesidad de incorporar hierro al silicio-cromo se utilizan directamente en suelos (sin necesidad de incorporar un backfill). un backfill).

Sistemas de Proteccin Catdica: Materiales de Anodos de Corriente ImpresaEn suelos, los materiales utilizados frecuentemente en la prctica son: En suelos, los materiales utilizados frecuentemente en la prctica son: Acero (normalmente aapartir de piezas de chatarra) Acero (normalmente partir de piezas de chatarra) Hierro al silicio Hierro al silicio Grafito Grafito Magnetita (Fe3O4) ) Magnetita (Fe3O4 Coating de ferrita de litio sobre substrato de titanio Coating de ferrita de litio sobre substrato de titanioMagnetita Ferrita de Li Acero Hierro al silicio Grafito Doble T Riel Cilindro Cilindro Cilindro Cilindro 1 1 0.5 1.2 1.5 1 1.2 1.5 0.9 0.5 0.3 0.1 0.04 0.06 0.075 0.06 0.06 0.08 0.04 0.016 56 43 16 26 43 5 6 8 6 0.2 0.002 0.001 10 0.2 - 0.3 1 < 0.001 5 0.1 0.2 - 0.5 5 4 50 80 140 5 6 8 200 120 10 8 160 260 430 10 12 16 > 120 Moderado Ninguno Ninguno Moderado Alto Muy econmico en Utilizados frecuentemente para nodos Aptos para Especialmente Econmicos en suelos agresivos y en instalaciones extendidas dispersores de larga vida til y en suelos en adecuados Recomendaciones sobre suelos de escasa soluciones acuosas en donde no se aquellos casos en que no se utilice general y para lechos de utiliza backfill de coque. conductividad y utilizando backfill de coque. pozo profundo. agua. backfill de coque. (1). Consumo real sin utilizar backfill de coque (2). Consumo real utilizando backfill de coque (3). Vida til por amper de corriente drenada sin utilizar backfill de coque (4). Vida til por amper de corriente drenada utilizando backfill de coque (5). Peligro de fractura Material Geometra Longitud (m) Dimetro (m) Peso (Kg) (1) Cr (Kg/A.h) (2) Crb (Kg/A.h) (3) L1A (aos) (4) L1Ab (aos) (5) PF

Sistemas de Proteccin Catdica: Geometras de Anodos de Corriente ImpresaCon el propsito de reducir costos yy de aumentar la eficiencia, Con el propsito de reducir costos de aumentar la eficiencia, actualmente se utilizan principalmente nodos compuestos de distintos nodos compuestos de distintos actualmente se utilizan principalmente materiales que combinan adecuada resistencia mecnica, ptima materiales que combinan adecuada resistencia mecnica, ptima distribucin de corriente, mnima resistencia yyfacilidad en el montaje. En distribucin de corriente, mnima resistencia facilidad en el montaje. En general, este tipo de nodosse clasifican en los siguientes grupos: general, este tipo de nodos se clasifican en los siguientes grupos: Anodos encapsulados: consistentes en una ccpsula de acero Anodos encapsulados: consistentes en una psula de acero galvanizado que contiene un backfill de carbono que aasu vez contiene el galvanizado que contiene un backfill de carbono que su vez contiene el nodopropiamente dicho, fabricado de grafito, hierro al silicio, magnetita, nodo propiamente dicho, fabricado de grafito, hierro al silicio, magnetita, titanio platinizado u xido de titanio. titanio platinizado u xido de titanio. Lechos de tierra: consistentes en un bakcfill de coque yy grafito que Lechos de tierra: consistentes en un bakcfill de coque grafito que contiene una serie de nodos dispersores de hierro al silicio, titanio nodos dispersores de hierro al silicio, titanio contiene una serie de platinizado o niobio. platinizado o niobio. Anodos coaxiales: formados por un ncleo de cobre yyuna cobertura de Anodos coaxiales: formados por un ncleo de cobre una cobertura de plomo-plata, titanio o niobio platinizados. plomo-plata, titanio o niobio platinizados. Varilla de titanio concobertura de xido cermico cer

Dielctrico cermico Diel cer Contacto elctrico roscado el Acoplamiento de acero

Sistemas de Proteccin Catdica: Camas DispersorasEl uso de camas dispersoras permite abaratar notablemente los costos yy El uso de camas dispersoras permite abaratar notablemente los costos optimizar los tiempos de instalacin en grandes estructuras, aunque optimizar los tiempos de instalacin en grandes estructuras, aunque incrementa los valores de resistencia debido aala localizacin de la fuente incrementa los valores de resistencia debido la localizacin de la fuente de corriente. Las camas dispersoras son de dos tipos: de corriente. Las camas dispersoras son de dos tipos: Horizontales: utilizadas cuando la resistividad del suelo en las capas Horizontales: utilizadas cuando la resistividad del suelo en las capas superiores es baja. Tpicamente, la cama se construye en una zanja de 0.3 superiores es baja. Tpicamente, la cama se construye en una zanja de 0.3 aa0.5 m de ancho por 1.5 aa1.8 m de profundidad. En el fondo de la zanja se 0.5 m de ancho por 1.5 1.8 m de profundidad. En el fondo de la zanja se deposita una capa de coque (granulometra entre 55yy15 mm) yyel resto se deposita una capa de coque (granulometra entre 15 mm) el resto se rellena con el suelo extrado durante la excavacin. Los nodos se rellena con el suelo extrado durante la excavacin. Los nodos se conectan en paralelo. conectan en paralelo. Verticales de pozo profundo: uilizadas cuando la resistividad en las Verticales de pozo profundo: uilizadas cuando la resistividad en las capas superiores es elevada yy disminuye gradualmente con la capas superiores es elevada disminuye gradualmente con la profundidad. Esta instalacin se recomienda especialmente en reasmuy profundidad. Esta instalacin se recomienda especialmente en reas muy pobladas o con otras estructuras cercanas que pueden ocasionar pobladas o con otras estructuras cercanas que pueden ocasionar interferencias. En este caso, la cama se construye en un pozo de 0.3 aa0.4 interferencias. En este caso, la cama se construye en un pozo de 0.3 0.4 m de dimetro por 50 aa100 m de profundidad. Los nodosse conectan en m de dimetro por 50 100 m de profundidad. Los nodos se conectan en paralelo yy se introducen en la cama vinculados entre ss por cables de paralelo se introducen en la cama vinculados entre por cables de soporte anclados en la parte superior del pozo. El espacio libre entre soporte anclados en la parte superior del pozo. El espacio libre entre nodos yy pozo se rellena con coque. La parte superior del pozo se tapa nodos pozo se rellena con coque. La parte superior del pozo se tapa con el suelo extrado durante la excavacin. con el suelo extrado durante la excavacin.

Sistemas de Proteccin Catdica: Camas HorizontalesLas camas horizontales se construyen normalmente con una combinacin Las camas horizontales se construyen normalmente con una combinacin de suelo de excavacin (relleno), grava (filtro de pasaje de agua) yycoque de suelo de excavacin (relleno), grava (filtro de pasaje de agua) coque (backfill de baja resistividad). En general se proveen drenajes para (backfill de baja resistividad). En general se proveen drenajes para mantener niveles de humedad que aseguren una buena distribucin de mantener niveles de humedad que aseguren una buena distribucin de corriente. corriente.CAJA DE MEDICION TUBO DE DRENAJE (PVC PERFORADO) SUELO DE EXCAVACION GRAVA

HORMIGON

ACOPLES ANODOS DISPERSORES

COQUE

Sistemas de Proteccin Catdica: Camas de Pozo ProfundoSOPORTE DE HORMIGN

CABLE DE CONEXIN DE NODOS

CABLE DE ANCLAJE DE NODOS

TUBO DE PROTECCIN DE CABLES (PVC) ACOPLES ANODOS DISPERSORES

COQUE

Sistemas de Proteccin Catdica: Rectificadores

TRANSFORMADOR RECTIFICADOR

SUMINISTRO DE TENSION 1.5 m 1.0 m

ACOPLE

CABLE DE LOS ANODOS (+)

CONEXIONES AL RECTIFICADOR (-) (-

BACKFILL DE COQUE

ELECTRODO DE REFERENCIA

TUBERIA ANODOS DISPERSORES

Sistemas de Proteccin Catdica: RectificadoresLas estaciones de proteccin catdica deben instalarse considerando Las estaciones de proteccin catdica deben instalarse considerando fundamentalmente el tipo de componente aa proteger. En el caso de fundamentalmente el tipo de componente proteger. En el caso de tanques enterrados o tuberas cortas, las estaciones se conectan tanques enterrados o tuberas cortas, las estaciones se conectan directamente aauna fuente de tensin local (que consiste normalmente en directamente una fuente de tensin local (que consiste normalmente en un generador). En el caso de largas tuberas, es necesario tener en cuenta un generador). En el caso de largas tuberas, es necesario tener en cuenta la disponibilidad de accesos aa la red pblica ya que hay costos la disponibilidad de accesos la red pblica ya que hay costos considerables involucrados en la conexin de rectificadores aala red. En la considerables involucrados en la conexin de rectificadores la red. En la eleccin del lugar de instalacin intervienen las siguientes variables: eleccin del lugar de instalacin intervienen las siguientes variables: Disponibilidad de conexin aala red Disponibilidad de conexin la red Resistividad del suelo (debe ser lo ms baja posible) Resistividad del suelo (debe ser lo ms baja posible) Distancia con respecto aaotras estructuras enterradas (interferencia) Distancia con respecto otras estructuras enterradas (interferencia) Predisposicin del dueo de la propiedad Predisposicin del dueo de la propiedad Acceso fluido aavehculos Acceso fluido vehculos Todas las unidades de la estacin de proteccin deben protegerse de la Todas las unidades de la estacin de proteccin deben protegerse de la intemperie yyde posibles daos mecnicos utilizando cajas robustas yybien intemperie de posibles daos mecnicos utilizando cajas robustas bien aisladas. Debe proveerse ventilacin adecuada para la disipacin de calor aisladas. Debe proveerse ventilacin adecuada para la disipacin de calor yydeben considerarse todas las medidas requeridas por norma para evitar deben considerarse todas las medidas requeridas por norma para evitar el riesgo de electrocucin. el riesgo de electrocucin.

Sistemas de Proteccin Catdica: RectificadoresLas estaciones de proteccin catdica frecuentemente operan bajo Las estaciones de proteccin catdica frecuentemente operan bajo condiciones fluctuantes ocasionadas por: condiciones fluctuantes ocasionadas por: Corrientes de interferencia Corrientes de interferencia Cambios considerables en la resistencia de las camas dispersoras Cambios considerables en la resistencia de las camas dispersoras Variaciones en el requerimiento de corriente de la tubera debido aa las Variaciones en el requerimiento de corriente de la tubera debido las diferencias en contenidos de humedad yyconcentraciones de oxgeno diferencias en contenidos de humedad concentraciones de oxgeno Intervalos de proteccin con dos llmitesdistintos de potencial Intervalos de proteccin con dos mites distintos de potencial Cuando se dan condiciones fluctuantes en el sistema, es recomendable Cuando se dan condiciones fluctuantes en el sistema, es recomendable recurrir al uso de rectificadores de control de potencial (mantienen el recurrir al uso de rectificadores de control de potencial (mantienen el potencial constante drenando la corriente necesaria para hacerlo). Este potencial constante drenando la corriente necesaria para hacerlo). Este tipo de rectificadores cuentan con equipos potenciostticos de control que tipo de rectificadores cuentan con equipos potenciostticos de control que permiten mantener constante el nivel de proteccin, an en presencia de permiten mantener constante el nivel de proteccin, an en presencia de corrientes de interferencia. Los rectificadores de control automtico corrientes de interferencia. Los rectificadores de control automtico pueden construirse utilizando amplificadores magnticos (transductores) pueden construirse utilizando amplificadores magnticos (transductores) o tiristores (estos ltimos no deben utilizarse cuando hay dispositivos de o tiristores (estos ltimos no deben utilizarse cuando hay dispositivos de radio o lneas telefnicas cerca debido a que causan excesiva radio o lneas telefnicas cerca debido a que causan excesiva interferencia). interferencia).

Sistemas de Proteccin Catdica: Dimensionamiento del SistemaTanto en sistemas sacrificiales como de corriente impresa, la incgnita es el nmero de nodos necesarios inc n Tanto en sistemas sacrificiales como de corriente impresa, la incgnita es el nmero de nodos necesarios para proteger a estructura. La corriente de proteccin se calcula de la siguiente forma: protecci para proteger a estructura. La corriente de proteccin se calcula de la siguiente forma:

I = ie Aen donde ie es la corriente que requiere el acero por unidad de rea (/cm2)2 y A es la superficie total de la ( en donde ie es la corriente que requiere el acero por unidad de rea (/cm ) y A es la superficie total de la estructura (cm2). La resistencia elctrica Re-s se calcula como: el Reestructura (cm2). La resistencia elctrica Re-s se calcula como:

Re s =

Re A

en donde Re es la resistencia de la estructura por unidad de rea (.cm2). Finalmente, la resistencia elctrica el ( en donde Re es la resistencia de la estructura por unidad de rea (.cm2). Finalmente, la resistencia elctrica Ra-s para un grupo de nodos en paralelo igualmente espaciados es igual a: RaRa-s para un grupo de nodos en paralelo igualmente espaciados es igual a:

Ra s =

Ra n

siendo Ra la resistencia elctrica de un solo nodo y n el nmero de nodos, que se calcular como: el n calcular siendo Ra la resistencia elctrica de un solo nodo y n el nmero de nodos, que se calcular como:

n

Ra ie A Ra ie A Er (Ep + Ea ) Re ie (Ep Ea ) Re ie 1444 2444 3 1442443 4 4 4 4Corriente Impresa Sacrificia l

En el caso de sistemas de proteccin por corriente impresa, puede seleccionarse un nmero de nodos de protecci n En el caso de sistemas de proteccin por corriente impresa, puede seleccionarse un nmero de nodos de acuerdo a un criterio emprico o de distribucin y luego dimensionar el rectificador en funcin de dicho emp distribuci funci acuerdo a un criterio emprico o de distribucin y luego dimensionar el rectificador en funcin de dicho nmero (este procedimiento es ms frecuente que al anterior para este tipo de sistemas). m nmero (este procedimiento es ms frecuente que al anterior para este tipo de sistemas).

Sistemas de Proteccin Catdica: Dimensionamiento del SistemaDensidad de corriente requerida para aceros al carbono Densidad de corriente requerida para aceros al carbonoMedio Medio Medio Acido sulfrico Acido sulfrico Suelos Suelos Agua de mar en circulacin Agua de mar en circulacin Agua caliente saturada de oxgeno Agua caliente saturada de oxgeno Agua potable en circulacin Agua potable en circulacin Densidad de Corriente (A/m2) Densidad de Corriente Densidad de Corriente 350-500 350-500 0.01-0.50 0.01-0.50 0.30 0.30 0.10-0.15 0.10-0.15 0.05-0.10 0.05-0.10

Densidad de corriente requerida para aceros al carbono en suelos Densidad de corriente requerida para aceros al carbono en suelosCondicin Condicin Condicin Revestimiento en buen estado (*) Revestimiento en buen estado (*) Revestimiento en buen estado (**) Revestimiento en buen estado (**) Revestimiento en mal estado (*) Revestimiento en mal estado (*) Revestimiento en mal estado (**) Revestimiento en mal estado (**) Acero desnudo (*) Acero desnudo (*) Acero desnudo (**) Acero desnudo (**) Densidad de Corriente (A/m2) Densidad de Corriente Densidad de Corriente 0.005-0.010 0.005-0.010 0.001-0.005 0.001-0.005 0.015-0.030 0.015-0.030 0.005-0.015 0.005-0.015 0.040-0.050 0.040-0.050 0.010-0.015 0.010-0.015

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

Sistemas de Proteccin Catdica: Dimensionamiento del SistemaLa resistencia elctrica de los nodos(Ra) es dependiente de las dimensiones del La resistencia elctrica de los nodos (Ra) es dependiente de las dimensiones del nodo, de su posicin (horizontal oo vertical) yy de la resistividad del medio. Los nodo, de su posicin (horizontal vertical) de la resistividad del medio. Los nodosms comunes son de forma cilndrica ya que su resistencia es sencilla de nodos ms comunes son de forma cilndrica ya que su resistencia es sencilla de calcular yyse logra una buena distribucin de corriente. En este caso, las resistencias calcular se logra una buena distribucin de corriente. En este caso, las resistencias elctricas de nodosverticales yyhorizontales se calculan como: elctricas de nodos verticales horizontales se calculan como:

0.0016 8L Rav = 2.3 log 1 d L 4 L2 + 4 L s 2 + L2 s 0.0016 + + Rah = 2.3 log L L d s s 2 + L2 1 L

en donde es la resistividad del medio (..cm), LLes la longitud del nodo(m), ddes el en donde es la resistividad del medio (..cm), es la longitud del nodo (m), es el dimetro del nodo oo del conjunto nodo-backfill (m) yy ss es igual aa dos veces la dimetro del nodo del conjunto nodo-backfill (m) es igual dos veces la profundidad aaque se encuentra enterrado el nodo(m). Los valores de Ra pueden nodo (m). Los valores de Ra pueden profundidad que se encuentra enterrado el obtenerse fcilmente con ayuda de tablas. Solamente es necesario definir la relacin obtenerse fcilmente con ayuda de tablas. Solamente es necesario definir la relacin L/d yy conocer la resistividad del medio. Este tipo de datos son proporcionados L/d conocer la resistividad del medio. Este tipo de datos son proporcionados normalmente por los fabricantes de nodos. normalmente por los fabricantes de nodos.

Mediciones Electroqumicas: Potencial de CorrosinRP RS Anodo C ICSE

Continua

Ecorr I.RsEn ausencia de proteccin catdica I.Rs ~ 0 protecci cat

Mediciones Electroqumicas: Potencial de Corrosin1.4 1.2 Potencial vs. S.H.E. [V]

V

1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8

CORROSION

PASIVIDAD

INMUNIDAD0 1 2 3 4 5 6 7 pH 8 9 10 11 12 13 14

CSE

-1.0

SUELO TUBERIA

Mediciones Electroqumicas: Mediciones de Potencial con Flujo de CorrienteEn presencia de corriente de proteccin, siempre existir una cada hmica dependiente del valor de la corriente En presencia de corriente de proteccin, siempre existir una cada hmica dependiente del valor de la corriente drenada yyde la resistividad del medio. Desde el punto de vista de la proteccin, es muy importante medir el drenada de la resistividad del medio. Desde el punto de vista de la proteccin, es muy importante medir el potencial de la tubera libre de cada hmica (potencial OFF). Este parmetro puede medirse solamente potencial de la tubera libre de cada hmica (potencial OFF). Este parmetro puede medirse solamente interrumpiendo la corriente durante un lapso de tiempo muy corto ya que el sistema comienza aadepolarizarse interrumpiendo la corriente durante un lapso de tiempo muy corto ya que el sistema comienza depolarizarse rpidamente (la velocidad de depolarizacin depende mucho de las dimensiones del sistema yyde la calidad del rpidamente (la velocidad de depolarizacin depende mucho de las dimensiones del sistema de la calidad del revestimiento). revestimiento).-1.2 protecci Potencial de protecci n vs. Cu/CuSO4 (V) Potencial ON Potencial OFF Tubera vieja (10 aos de PC) Tuber a Tubera nueva (2 aos de PC) Tuber a -1.0

-0.8

Tubera vieja (3 aos de PC) Tuber a

Tanque enterrado luego de 1h de proteccin protecci -0.6

-0.4

0 20 40 60 Tiempo transcurrido luego de interrumpir la corriente de proteccin (horas) protecci

Mediciones Electroqumicas: Mediciones de Potencial en TuberasLos errores provenientes de la medicin de potenciales ON pueden ser considerables. La magnitud de estos Los errores provenientes de la medicin de potenciales ON pueden ser considerables. La magnitud de estos errores se incrementa si, por ejemplo, la posicin del electrodo de referencia no coincide con la cota errores se incrementa si, por ejemplo, la posicin del electrodo de referencia no coincide con la cota correspondiente aa la tubera. En el caso de que existan fallas en el revestimiento, pueden pasarse correspondiente la tubera. En el caso de que existan fallas en el revestimiento, pueden pasarse completamente por alto si el electrodo de referencia no se sita correctamente. completamente por alto si el electrodo de referencia no se sita correctamente.+A

Multmetro

Electrodo de referencia

-1.20 Coating sin defectos Potencial vs. Cu/CuSO4 (V) Coating con un solo defecto

Vr

Coating con varios defectos

-0.95 Vs -0.85 Vp -0.65 0

Vr: cada hmica Vr: ca cada hmica Vs: cada en el defecto Vs: ca cada en el defecto Vp: polarizacin Vp: polarizaci polarizacin Anodo

Distancia del electrodo de referencia a la tubera

Mediciones Electroqumicas: Mediciones de Potencial en TuberasEn general, se miden potenciales ON en la tubera protegida contra un electrodo de referencia situado En general, se miden potenciales ON en latuber protegida contra un electrodo de referencia situado tubera sobre la superficie del terreno. Este potencial contiene componentes hmicasdebidas aala resistencia sobre la superficie del terreno. Este potencial contienecomponentes hmicas debidas la resistencia componentes del suelo yydel revestimiento que no pueden cuantificarse aapriori. Por esta razn, es aconsejable del suelo del revestimiento que no pueden cuantificarse priori. Por esta raz priori. razn, es aconsejable efectuar peridicamente yyen ciertos sectores de la tubera mediciones de potenciales OFF. Para ello, peri tuber mediciones de potenciales OFF. Para ello, efectuar peridicamente en ciertos sectores de la tubera pueden conectarse dispositivos de interrupcin sincrnicos que permiten interrumpir la corriente pueden conectarse dispositivos de interrupci sincr interrupcin sincrnicos que permiten interrumpir la corriente simultneamente en varias estaciones vecinas por perodos fijos de tiempo. Debido aa que dichos simult simultneamente en varias estaciones vecinas por per perodos fijos de tiempo. Debido que dichos dispositivos se utilizan exclusivamente durante horas de trabajo, es recomendable contar con dispositivos se utilizan exclusivamente durante horas de trabajo, es recomendable contar con trabajo, interruptores en paralelo que aseguren el funcionamiento normal del sistema durante la noche. The este interruptores en paralelo que aseguren el funcionamiento normal del sistema durante la noche. The este modo, la reduccin en el suministro de corriente de proteccin se mantiene en un mnimo (las prdidas modo, lareducci en el suministro de corriente deprotecci se mantiene en unm reduccin proteccin mnimo (laspprdidas no exceden el 10 % del total de la corriente drenada en condiciones normales, aproximadamente). no exceden el 10 % del total de la corriente drenada encondiciones normales, aproximadamente). condiciones En el anlisis de las mediciones intensivas de potencial en una tubera de transporte, deben an En el anlisis de las mediciones intensivas de potencial en una tuber tubera de transporte, deben considerarse las corrientes de proteccin, la resistencia del recubrimiento utilizado, los valores de considerarse las corrientes de protecci proteccin, la resistencia del recubrimiento utilizado, los valores de potenciales ON / / OFF, las corrientes que circulan en latubera yy las resistencias en las juntas aislantes. potenciales ON OFF, las corrientes que circulan en la tuber tubera las resistencias en las juntas aislantes.

FACTOR CORRIENTE DE PROTECCION RESISTENCIA DEL RECUBRIMIENTO POTENCIAL OFF INTEGRIDAD DE JUNTAS AISLANTES

INFLUENCIA CAIDA OHMICA (SUELO Y RECUBRIMIENTO) CAIDA OHMICA Y POLARIZACION NIVEL REAL DE PROTECCION PERDIDAS DE CORRIENTE

Mediciones Electroqumicas: Mediciones de Potencial en TanquesEn la proteccin catdica de tanques enterrados, los potenciales deben medirse al menos en tres sectores distintos: en protecci cat menos En la proteccin catdica de tanques enterrados, los potenciales deben medirse al menos en tres sectores distintos: en ambos extremos y en la parte superior. Amplias diferencias en polarizacin pueden generarse en distintas zonas del tanque polarizaci ambos extremos y en la parte superior. Amplias diferencias en polarizacin pueden generarse en distintas zonas del tanque debido fundamentalmente a la escasa distancia que normalmente se deja entre los nodos dispersores y el tanque. En el debido fundamentalmente a la escasa distancia que normalmente se deja entre los nodos dispersores y el tanque. En el caso de tanques enterrados bajo una capa asfltica, es recomendable instalar, al momento de su construccin, electrodos de asf construcci caso de tanques enterrados bajo una capa asfltica, es recomendable instalar, al momento de su construccin, electrodos de referencia permanentes en lugares en donde se prevean dificultades de drenaje de corriente. Debido a que los tanques de dificultades referencia permanentes en lugares en donde se prevean dificultades de drenaje de corriente. Debido a que los tanques de almacenamiento normalmente se protegen por medio de varios nodos localizados muy cerca de los mismos, puede ocurrir almacenamiento normalmente se protegen por medio de varios nodos localizados muy cerca de los mismos, puede ocurrir que las diferencias de potencial generadas produzcan corrientes de compensacin entre distintas reas al cortar la compensaci que las diferencias de potencial generadas produzcan corrientes de compensacin entre distintas reas al cortar la proteccin para medir potenciales. Estas corrientes falsifican considerablemente las mediciones de potencial y producen protecci considerablemente proteccin para medir potenciales. Estas corrientes falsifican considerablemente las mediciones de potencial y producen fluctuaciones considerables en las mismas. En casos extremos, es necesario alejar los nodos del tanque para uniformizar la fluctuaciones considerables en las mismas. En casos extremos, es necesario alejar los nodos del tanque para uniformizar la proteccin. protecci proteccin.

Superficie libre

TANQUE

CORRIENTES DE COMPENSACION

ANODOS DISPERSORES CERCANOS AL TANQUE

Mediciones Electroqumicas: Mediciones de CorrienteAdems de las mediciones de potenciales, la medicin de las corrientes en la tubera reviste Adem Adems de las mediciones de potenciales, la medici medicin de las corrientes en la tuber tubera reviste considerable importancia, no solamente en la investigacin de las causas que promueven la corrosin, considerable importancia, no solamente en lainvestigaci de las causas que promueven lacorrosi investigacin corrosin, sino tambin en la deteccin de fallas en la proteccin catdica. La corriente que fluye aatravs de una tambi en ladetecci de fallas en laprotecci cat trav de una sino tambin deteccin proteccin catdica. La corriente que fluye travs tubera no puede medirse directamente debido aasu baja resistencia elctrica. Por consiguiente, es tuber tubera no puede medirse directamente debido su baja resistenciael elctrica. Por consiguiente, es necesario hacerlo indirectamente aatravs de la aplicacin de la Ley de Ohm aplicable aala diferencia de necesario hacerlo indirectamente trav de laaplicaci de la Ley de Ohm aplicable la diferencia de travs aplicacin potencial existente aatravs de una resistencia conocida: potencial existente trav de una resistencia conocida: travsV IT = T RT

ITI: : corriente que circula por el segmento detubera (A) corriente que circula por el segmento de tuber (A) tubera T V: :cada de tensin en el segmento de tubera (V) VT ca tensi en el segmento detuber (V) cada de tensin tubera RT: :T resistenciaelctrica del segmento de tubera () R resistencia el elctrica del segmento detuber ( tubera ()T

La resistencia del segmento de tubera se calcula como: La resistencia del segmento detuber se calcula como: tubera

RT =

T LTST

ST = e (de e )

: : resistividad de latubera (.m) T resistividad de la tuber ( tubera (.m) T LL: : longitud del segmento detubera (m) T longitud del segmento de tuber tubera (m) T SS: :seccin transversal de la tubera (m) tuber (m) T secci seccin transversal de la tubera e: T espesor de latubera (m) espesor de la tuber (m) e: tubera de: dimetro exterior de la tubera (m) di de: dimetro exterior de latuber (m) tubera

En una tubera de 24 pulgadas yyconsiderando una diferencia de potencial mensurable de 0.1 mV, una En unatuber de 24 pulgadas considerando una diferencia de potencialmensurable de 0.1mV, una tubera mensurable mV, corriente superior aa0.2 A puede medirse con suficiente precisin. No obstante, es necesario tener en precisi corriente superior 0.2 A puede medirse con suficiente precisin. No obstante, es necesario tener en cuenta que los valores pueden variar considerablemente en presencia de uniones no soldadas (bridas, cuenta que los valores pueden variar considerablemente enpresencia de uniones no soldadas (bridas, presencia acoples, etc.), por lo cual es necesario en estos casos proveer puentes cableados cuya seccin etc.), por lo cual es necesario en estos casos proveer puentes cableados cuya secci acoples, etc.), cableados seccin equivalente se asemeje aala de la tubera. Debido aaque la seccin de tuberas soldadas vara hasta en equivalente se asemeje la de latuber tubera. Debido que lasecci detuber seccin tuberas soldadasvar hasta en vara un 55 % aproximadamente, es recomendable establecer contactos separados para la medicin de un % aproximadamente, es recomendable establecer contactos separados para la medici separados medicin de corrientes yy de potenciales ya que los segundos puedenutilizarse como contactos de calibracin. de potenciales ya que los segundos pueden utilizarse como contactos decalibraci corrientes utilizarse calibracin.

Mediciones Electroqumicas: Mediciones de Resistencia Especfica de RecubrimientoLa estimacin de la resistencia especfica del recubrimiento de la tubera requiere de la medicin de tres Laestimaci de la resistenciaespec estimacin especfica del recubrimiento de latuber requiere de lamedici de tres tubera medicin parmetros: par parmetros: Corrientes de proteccin Corrientes deprotecci proteccin Potenciales ON / / OFF Potenciales ON OFF Resistencia elctrica del suelo Resistenciael elctrica del suelo A partir de la medicin de estos parmetros, la resistencia elctrica del recubrimiento puede calcularse medici de estospar A partir de la medicin parmetros, la resistenciael elctrica del recubrimiento puede calcularse como: como:RC = VON VOFF RS IP

resistencia del recubrimiento ( ( RC: : resistencia del recubrimiento ) ) RC IP: : corriente deproteccin (A) IP corriente de protecci (A) proteccin resistencia el RS: : resistenciaelctrica del suelo () ) R elctrica del suelo (S

La resistencia especfica del recubrimiento se calcula como: La resistenciaespec especfica del recubrimiento se calcula como: RU = RC AT RU: : resistenciaespecfica del recubrimiento (.m2) ) RU resistencia espec especfica del recubrimiento (.m2 rea superficial del segmento de tuber (m2 AT: : rea superficial del segmento detubera (m2) ) tubera AT

En general, la cada de potencial OFF aa lolargo de la tubera es aproximadamente lineal luego de largos En general, laca cada de potencial OFF lo largo de latuber es aproximadamente lineal luego de largos tubera perodos de polarizacin yy asumiendo condiciones medianamente estacionarias. No obstante, no per perodos de polarizaci polarizacin asumiendo condiciones medianamente estacionarias. No obstante, no obstante, ocurre lo mismo con el potencial ON yy con las resistencia Rs. Esto se debe aa que Rs depende Rs. Esto se debe ocurre lo mismo con el potencial ON con las resistencia Rs. que Rs depende fundamentalmente de la resistividad del terreno que flucta aalo largo de la tubera. Solamente cuando fluct tuber fundamentalmente de la resistividad del terreno que flucta lo largo de la tubera. Solamente cuando los segmentos de tubera medidas son muy cortos yyel revestimiento analizado est en muy buena los segmentos detuber medidas son muy cortos el revestimiento analizadoest en muy buena tubera est condicin, podemos asumir que Rs es despreciable con respecto aa Ru. Por lo tanto: Ru. Por lo tanto: condici Ru. condicin, podemos asumir que Rs es despreciable con respectoRC VON VOFF IP

Mediciones Electroqumicas: Mediciones de ResistividadLas resistencias de electrolitos se miden exclusivamente por medio de dispositivos de corriente alterna Las resistencias de electrolitos se miden exclusivamente pormedio de dispositivos de corriente alterna medio de baja frecuencia para no distorsionar los valores por causa de la polarizacin. La medicin se efecta de baja frecuencia para no distorsionar los valores por causa de lapolarizaci polarizacin. Lamedici seefect medicin efecta utilizando cuatro electrodos, lo cual elimina las diferencias de potencial provenientes de las utilizando cuatro electrodos, lo cual elimina las diferencias de potencial provenientes de las resistencias propias de los electrodos. resistencias propias de los electrodos. La medicin de resistividad de suelos se efecta por medio de resistivmetros comerciales de cuatro Lamedici medicin de resistividad de suelos seefect por medio deresistiv efecta resistivmetros comerciales de cuatro puntas. La corriente alterna circula aa travs de las dos terminales exteriores, mientras que el puntas. La corriente alterna circula trav puntas travs de las dos terminales exteriores, mientras que el potencial se mide en las dos terminales interiores. La resistividad se calcula como: potencial se mide en las dos terminales interiores. La resistividad se calcula como:V IResistivmetro Resistiv

R=

= R b + ab

b2 a

Punta de medicin medici

Suelo a

= 2 R aa=b

V

I b

Mediciones Electroqumicas: Mediciones de Resistencia Elctrica de AnodosLas resistencias de nodosindividuales oode camas dispersoras puede estimarse aatravs de una Las resistencias de nodos individuales de camas dispersoras puede estimarse trav travs de una tcnica de medicin de tres electrodos. Este tipo de ensayo es de corriente alterna yyse efecta con tcnica demedici medicin de tres electrodos. Este tipo de ensayo es de corrientealterna alterna seefect con efecta ayuda de un electrodo auxiliar oocontraelectrodo yyun electrodo de referencia. Idealmente, el electrodo ayuda de un electrodo auxiliar contraelectrodo un electrodo de referencia. Idealmente, el electrodo auxiliar debera tener una resistencia elctrica igual ooligeramente menor que la del nodooola cama auxiliardeber tener una resistenciael debera elctrica igual ligeramente menor que la del nodo la cama dispersora aamedir. El electrodo auxiliar debe situarse aauna distancia no inferior aacuatro veces la dispersora medir. El electrodo auxiliar debe situarse unadistancia no inferior cuatro veces la distancia mxima dimensin del nodo y el electrodo de referencia debe situarse a una distancia no inferior a dos mximadimensi del nodo y el electrodo de referencia debe situarse a una distancia no inferior a dos dimensin veces la mxima dimensin del nodo. veces lam mximadimensi del nodo. dimensinI R V

x > 2h Anodo

Electrodo de referencia Electrodo auxiliar L > 4h

V

0

0.5 x/L

1.0

Mediciones Electroqumicas: Localizacin de Defectos e InterferenciasLas fallas localizadas en revestimientos yy las interferencias pueden localizarse por medio de Las fallas localizadas en revestimientos las interferencias pueden localizarse por medio de pueden mediciones intensivas (paso aapaso) de potenciales ON yyOFF. Ambos tipos de problemas generan mediciones intensivas (paso paso) de potenciales ON OFF.Ambos tipos de problemas generan Ambos incrementos de potencial hacia valores ms positivos. Los defectos en el recubrimiento provocan incrementos de potencial hacia valores m ms positivos. Los defectos en el recubrimiento provocan insuficiencias en la corriente de proteccin por incrementos locales en el reaexpuesta. Las corrientes protecci por incrementos locales en el rea expuesta. Las corrientes insuficiencias en la corriente de proteccin de interferencia provocan zonas andicas locales que drenan corriente aa estructuras cercanas. de interferencia provocan zonasan andicas locales que drenan corriente estructuras cercanas.

-1400

vs. Cu/CuSO Potencial vs . Cu /CuSO4 (V)

-1200

-1000

-800

-600 Defecto en coating -400 Zona andica an local por interferencia Defecto en coating

-200

0

1

2

3

4

5

6 Distancia (m)

7

8

9

10

11

12

Criterios de Proteccin Catdica: Fundamentos y AplicacionesPrcticamente sin excepcin, todos los criterios aceptados en proteccin Prcticamente sin excepcin, todos los criterios aceptados en proteccin catdica de estructuras de acero se basan en la medicin de potenciales. catdica de estructuras de acero se basan en la medicin de potenciales. Las prcticas recomendadas por NACE RP-01-95 (NAG-100) indican cinco Las prcticas recomendadas por NACE RP-01-95 (NAG-100) indican cinco criterios posibles de evaluacin del nivel de proteccin del sistema: criterios posibles de evaluacin del nivel de proteccin del sistema:CRITERIO CRITERIO Potencial 300 mV vs. Ecorr 300 mV vs. Ecorr Polarizacin catdica Polarizacin catdica >>100 mV vs. Ecorr 100 mV vs. Ecorr Polarizacin catdica Polarizacin catdica hasta alcanzar zona de hasta alcanzar zona de Tafel Tafel Corriente neta que Corriente neta que fluye hacia la fluye hacia la estructura estructura CONDICION CONDICION Corriente ON (IR Corriente ON (IR presente) presente) Corriente ON (IR Corriente ON (IR presente) presente) Corriente OFF (IR Corriente OFF (IR ausente) ausente) Corriente variable (IR Corriente variable (IR presente) presente) No especificado No especificado COMENTARIOS COMENTARIOS Incierto debido aala Incierto debido la cada hmica cada hmica Incierto debido aala Incierto debido la cada hmica cada hmica Se necesitan tcnicas Se necesitan tcnicas de interrupcin de interrupcin Difcil de determinar Difcil de determinar debido aala cada debido la cada hmica hmica Difcil de determinar Difcil de determinar en la prctica en la prctica

Criterios de Proteccin Catdica: Fundamentos y AplicacionesLa aplicacin correcta de los 55 criterio deproteccin requiere las siguientes aclaraciones: Laaplicaci correcta de los criterio de protecci requiere las siguientes aclaraciones: aplicacin proteccin CRITERIO 11(-0.85 VVvs Cu/CuSO4):):de uso ms general debido aasu simplicidad. La efectividad en CRITERIO (-(-0.85 vs Cu/CuSO4 de usom general debido su simplicidad. La efectividad en ms su aplicacin depende fundamentalmente de la consideracin de la cada hmica (valor OFF) y de la aplicaci depende fundamentalmente de laconsideraci de laca su aplicacin consideracin cada hmica (valor OFF) y de la no existencia de interferencias. no existencia de interferencias. CRITERIO 2 (300 mV ON < Ecorr): deriva principalmente de asumir un potencial de corrosin CRITERIO 2 (300 mV ON < Ecorr): deriva principalmente de asumir un potencial decorrosi corrosin promedio de aceros enterrados del orden de -0.55 V vs Cu/CuSO4. .No considera la cada hmicani cada hmica ni promedio de aceros enterrados del orden de -0.55 V vs Cu/CuSO4 No considera laca la influencia de la formacin de pelculas pasivantes de xido sobre la superficiemetlica. depel xido sobre la superficie met la influencia de laformaci formacin pelculas pasivantes de metlica. CRITERIO 33(100 mV OFF