Corrosión y Protección Catódica

Transcripción

1 Corrosión y Curso personal de MTO y gestores de Comunidades de Regantes SARGA SARGA-Zaragoza Marzo, 2017

2 Presentación y Contacto Mario Díaz Álvarez mdiaz@guldager.es Ingeniero técnico Industrial Dirección técnica GULDAGER ELECTRÓLISIS 10 años de experiencia en catódica CERTIFICACIÓN PC: Cathodic Protection Technician NACE-CP 2

3 Guldager Electrólisis Fundada en Con Casa Matriz ubicada en Barcelona, España Especializada en la lucha contra la corrosión mediante Colabora activamente con CEN (Comité Europeo de Normalización), CEOCOR (Comité Europeo de Estudios de la Corrosión y PC), EUROCORR y CEFRACOR en la redacción de normativas europeas e internacionales (ISO) A la vanguardia en sistemas y técnicas para prevenir la corrosión Plantilla de más de 30 empleados, entre ingenieros y técnicos. Personal certificado AFNOR y NACE

4 Guldager Electrólisis Departamento Industrial Departamento Agua Caliente Sanitaria Gas y Petróleo Agua Eléctricas Industria

5 OBJETIVO El principal objetivo de la presentación es: - Introducción conceptos básicos de CORROSIÓN ELECTROQUÍMICA - Introducción conceptos básicos de PC - Aplicaciones prácticas de sistemas de PC - Casos prácticos corrosión en el mundo industrial

6 Contenidor Corrosión Tipos de Campos de Aplicación Requisitos para la Normativa de Diseño de Elementos de Control de la Corrientes Vagabundas Influencias por Alterna Estructuras Complejas

7 Contenidor Corrosión Tipos de Campos de Aplicación Requisitos para la Normativa de Diseño de Elementos de Control de la Corrientes Vagabundas Influencias por Alterna Estructuras Complejas

8 Corrosión Definición Corrosión Electroquímica: Ataque que experimentan los metales por la acción del medio (Electrolito) en el que se encuentran (atmósfera, agua, suelo, Etc.)

9 Corrosión Definición La corrosión de los metales es un fenómeno natural, que provoca una degradación de los mismos, con pérdida de sus propiedades y destrucción gradual de su estructura. Los minerales representan la situación estable de los metales en la naturaleza, siendo la composición del mineral de hierro existente en las minas similar a la de los óxidos de hierro

10 Corrosión Zonas de Diferente Potencial CORROSION, de origen electroquímico: flujo de electrones entre dos puntos de la superficie metálica de diferente potencial, en contacto con un electrolito o medio conductor. Zona más electronegativa : Zona más electropositiva : ANODO CATODO

11 Corrosión Zonas de Diferente Potencial

12 Corrosión Zonas de Diferente Potencial HETEROGENEIDADES QUE DAN LUGAR A DIFERENCIAS DE POTENCIAL EN LA SUPERFICIE DE UN METAL DEBIDAS AL METAL DEBIDAS AL ELECTROLITO DEBIDAS A LAS CONDICIONES FÍSICAS

13 Corrosión Zonas de Diferente Potencial Debidas al Metal Impurezas del metal o de la aleación Diferente acabado superficial Deformación de la estructura cristalina: soldaduras, deformaciones en caliente. Tensiones internas (ej. Soldaduras) Diferente temperatura sobre la superficie Contacto con otros materiales

14 Corrosión Zonas de Diferente Potencial Debidas al Electrolito Diferente composición química Concentración de sales ph Etc. Diferente concentración de oxígeno; diferente permeabilidad del terreno Velocidad / Aireación

15 Corrosión Electrolito = Medio Agresivo Suelo húmedo: Corrosión exterior de tuberías y tanques. Agua de mar: Corrosión exterior de estructuras sumergidas, barcos, corrosión interior de tuberías y tanques. Agua dulce: Corrosión exterior de estructuras sumergidas, corrosión interior de tuberías de agua de refrigeración y tanques. Corrosión atmosférica: Corrosión exterior por el aire húmedo.

16 Corrosión Zonas de Diferente Potencial Ejemplo pila por Electrolito Pila Geológica

17 Corrosión Zonas de Diferente Potencial Debidas a Condiciones Físicas Corrientes Vagabundas (DC) Corriente alterna Corrientes telúricas Corrietes de compensación

18 Corrosión Reacciones Electroquímicas Sentido de los Electrones

19 Corrosión Reacciones Electroquímicas ÁNODO Reacción de Oxidación Fe Fe e - CORROSIÓN CÁTODO Reacción de Reducción Electrolito neutro: O 2 + 2H 2 O + 4e - 4OH - Electrolito ácido: 2H + + 2e - H 2 NO CORROSIÓN

20 Corrosión Pila Galvánica de Corrosión Es la pila de corrosión que tiene lugar cuando se conectan dos materiales. El material mas electronegativo será el ÁNODO y sufrirá la CORROSIÓN y el más positivo el CÁTODO y no tendrá corrosión.

21 Corrosión Pila Galvánica de Corrosión Ordenación Algunos Metales por su Potencial Electroquímico

22 Corrosión Pila Galvánica de Corrosión REACCIÓN OXIDACIÓN REACCIÓN REDUCCIÓN Fe Fe ++ +2e 4e H H

23 Corrosión Pila Galvánica de Corrosión -1,6-1,4-1,2-1,0-0,8-0,6-0,4-0,2 0,0 0,2 la zona activa Grafito Platino Aleación Ni-Cr-Mo Titanio Inox Activo (sin capa protectora de oxido de Cr) Pila galvánica entre dos metales distintos Magnesio Pila de corrosión en el acero inoxidable entre la zona pasiva y Acero Inoxidable Tipo Aisi 316 Acero Inoxidable Tipo Aisi 304 Plata Niquel 200 Aleaciones cobre plata Bronce Ni-Alu Cuproniquel Plomo Acero Inoxidable Tipo Aisi 430 Cuproniquel Cuproniquel Plata Niquel Acero Inoxidable Tipo 410 Bronce Estaño Bronce Manganeso Latón Aluminio Cobre Estaño Latón Naval Bronce Aluminio Acero dulce Aleación Aluminio Zinc Inox Pasivo El potencial de un metal puede variar según las condiciones. Pila de corrosión entre dos puntos del mismo metal

24 Corrosión Pila Galvánica de Corrosión Relación de superficies

25 Corrosión Pila Galvánica de Corrosión Corrosión habitual en la Industria Estructura metálica Corrosión Electrolito (medio agresivo) Vista (atmosférica) Externa Humedad y agua sobre el metal Sumergida Externa Agua dulce o agua de mar Contiene líquido Interna Agua dulce o agua de mar Tubería o tanque enterrado Externa Suelo mas o menos húmedo Base de tanque vertical Externa Suelo mas o menos húmedo Hormigón armado aéreo Externa El propio hormigón Hormigón armado sumergido Externa El hormigón y el agua Hormigón armado enterrado Externa El hormigón y el suelo

26 Corrosión Pilas Galvánicas Típicas Puesta a Tierra de Equipos p.a.t. de Cu Válvula motorizada

27 Corrosión Pilas Galvánicas Típicas Puesta a Tierra de Equipos Corrosión del Acero Enterrado Acero Enterrado Cable Cobre Enterrado

28 Corrosión Pilas Galvánicas Típicas Entre Acero Enterrado y Acero en Hormigón Acero Embebido en Hormigón Acero Enterrado PASIVADO P.NATURAL POCO ELECTRONEGATIVO MAS ELECTRONEGATIVO CATÓDICO ANÓDICO

29 Corrosión Pilas Galvánicas Típicas Entre Acero Enterrado y Acero en Hormigón Arqueta de Hormigón Armado Tubería Acero Enterrado

30 Corrosión Pilas Galvánicas Típicas Entre Acero Enterrado y Acero en Hormigón Corrosión del Acero Enterrado Acero Embebido en Hormigón Acero Enterrado

31 Corrosión Acero Embebido en Hormigón (pasivo) Pilas Galvánicas Típicas Entre Acero Sumergido y Acero en Hormigón Acero Sumergido (activo)

32 Corrosión Pilas Galvánicas Típicas Entre Acero al Carbono y Acero Inoxidable Perno Acero Inoxidable Corrosión del Acero Carbono Flange Acero Carbono

33 Corrosión Pilas Galvánicas Típicas Entre Acero al Carbono y Acero Inoxidable ACERO AL CARBONO ACERO INOXIDABLE AGUA

34 Corrosión Pilas Galvánicas Típicas Entre Acero al Carbono y Acero Inoxidable Corrosión interna del tubo galvanizado debido a la pila galvánica con el filtro de acero inoxidable

35 Corrosión Otros casos Armadura de hormigón No siempre las armaduras embebidas en el hormigón se pasivan. En este caso aparece la corrosión

36 Corrosión Riesgo de corrosión Principales factores de riesgo de corrosión en estructuras industriales: Contacto directo o indirecto con cobre, acero embebido en hormigon u otros materiales catódicos enterrados Suelos de baja resistividad Suelos especialmente agresivos Pilas geològicas Revestimientos dañados o despegados Corrientes vagabundas Interferencias por corriente alterna Sistemas de protección catódica deficientes o mal mantenidos

37 Corrosión Riesgo de corrosión Factores que influyen en la velocidad de corrosión Diferencia de potencial entre ánodo y cátodo Conductividad del electrolito Relación superficies ánodo / cátodo Oxigeno disuelto

38 Corrosión Modos de Evitar las Corrosión Diseño adecuado de materiales Metales resistentes a la corrosión Tratamiento del agua Revestimientos superficiales catódica Evitar la salida de corriente de las zonas anódicas

39 Corrosión Modos de Evitar las Corrosión Evitar la salida de corriente de las zonas anódicas Revestimientos : Aumentar la resistencia eléctrica para impedir el paso de la corriente. El riesgo son los defectos del revestimiento

40 Corrosión Modos de Evitar las Corrosión Diseño adecuado Selección adecuada de materiales Evitar en lo posible las pilas galvánicas Atención especial a la relación de superficies ánodo cátodo Considerar los riesgos de que la geometría pueda facilitar los fenómenos de corrosión (recovecos, etc) Preveer desde el principio los sistemas más adecuados de protección contra la corrosión en cada caso (atención a las Normas Técnicas existentes) o Revestimientos o Tratamiento del agua o catódica

41 Corrosión Modos de Evitar las Corrosión Solución metalúrgica : Seleccionar un metal noble o pasivable que no forme zonas anódicas y catódicas en las condiciones de trabajo Actuar sobre el electrolíto : Modificar el medio agresivo para lograr la pasivación. Circuitos cerrados, ph alcalino en los morteros, tratamientos de agua etc Revestimientos : Aumentar la resistencia eléctrica para impedir el paso de la corriente. El riesgo son los defectos del revestimiento

42 Contenidor Corrosión Tipos de Campos de Aplicación Requisitos para la Normativa de Diseño de Elementos de Control de la Corrientes Vagabundas Influencias por Alterna Estructuras Complejas

43 Concepto La protección catódica consiste en evitar que se produzcan reacciones anódicas, que originan la disolución del metal por un proceso de corrosión, sobre la superficie de la estructura a proteger. Con una protección catódica correcta la velocidad de corrosión es inferior a 10 micras por año

44 Concepto A base de enviar electrones, convierte toda la superficie del metal en CÁTODO, donde sólo existirán Reacciones de Reducción y por lo tanto no habrá corrosión. Será preciso que en todos los fallos del revestimiento entre corriente continua procedente del terreno. Para ello se necesitará un suministrador de electrones.

45 Concepto Normalmente la PC es el complemento del revestimiento en los fallos del mismo

46 Concepto Ordenación de Algunos Metales según su Potencial Electroquímico

47 Contenidor Corrosión Tipos de Campos de Aplicación Requisitos para la Normativa de Diseño de Elementos de Control de la Corrientes Vagabundas Influencias por Alterna Estructuras Complejas

48 Tipos de Por Ánodos de Sacrificio Se basa en aprovechar la diferencia de potencial (pila galvánica) entre el tubo de acero y el ánodo de sacrificio Así se logra la circulación de corriente continua del ánodo a los defectos del revestimiento del tubo a través del suelo

49 Tipos de Por Ánodos de Sacrificio Materiales Ánodo de Sacrificio ALEACIÓN Magnesio Aluminio Zinc MEDIO UTILIZADO Tierra, Agua Dulce Agua Salobre, Agua de Mar Agua de Mar

50 Tipos de Por Ánodos de Sacrificio REACCIÓN OXIDACIÓN Mg Mg ++ +2e REACCIÓN REDUCCIÓN 4e H H

51 Tipos de Por Ánodos de Sacrificio

52 Tipos de Por Ánodos de Sacrificio i = V Mg V Fe prot. = 0,55 a 0,85 V = i pequeña R R

53 Tipos de Por Ánodos de Sacrificio Inconvenientes Desaconsejables para ρ > Ω cm Deberían instalarse con caja de conexiones Cierta incertidumbre para vidas importantes de ánodos Coste de sustitución de ánodos La corriente de cada ánodo será diferente en función del tipo de terreno en el que se haya enterrado.

54 Capacidad de corriente en A.h/Kg Tipos de Por Ánodos de Sacrificio Capacidad electroquímica de los ánodos de Magnesio ISO Si los ánodos de sacrificio de Magnesio sacan poca corriente se pasivan. Por debajo de 200 ma/m 2 baja mucho su capacidad de corriente electroquímica Densidad de corriente anódica en µa/cm 2

55 Tipos de Por Corriente Impresa La tensión de una Fuente de Poder Externa (Rectificador) fuerza la circulación de corriente continua del lecho de ánodos a los defectos del revestimiento del tubo a través del suelo Es importante seleccionar el tipo de ánodo para lograr una vida importante de los mismos

56 Tipos de Por Corriente Impresa Ánodo de Sacrificio Corriente Impresa

57 Tipos de Por Corriente Impresa

58 Tipos de Por Corriente Impresa Ventajas Gran capacidad de corriente Adecuación a todos los tipos de suelos Posibilidades de regulación Vida útil muy importante del sistema

59 Contenidor Corrosión Tipos de Campos de Aplicación Requisitos para la Normativa de Diseño de Elementos de Control de la Corrientes Vagabundas Influencias por Alterna Estructuras Complejas

60 Campos de Aplicación Todas las estructuras metálicas enterradas o sumergidas en agua dulce o agua de mar.

61 Campos de Aplicación Tuberías Enterradas Gas, producto (pequeño diámetro) Agua riego, abastecimiento (gran diámetro)

62 Campos de Aplicación Tuberías Enterradas Acero enterrado / sumergido (siempre provisto de revestimiento) Acero embebido en hormigón Wilson Walton

63 Campos de Aplicación Tuberías Enterradas Hormigón armado con camisa de chapa Acero galvanizado Acero inoxidable Fundición (Dúctil)

64 Campos de Aplicación Depósitos/Tanques Enterrados Gasolineras Parque de tanques empresas químicas (acero, inox.)

65 Campos de Aplicación Esferas de almacenamiento Depósitos/Tanques Enterrados

66 Campos de Aplicación Tanques de Almacenamiento Verticales Exterior: Base en contacto con suelo o cimentaciones Interior: Paredes y base

67 Campos de Aplicación Tuberías Sumergidas (Exterior) Agua dulce: En Embalses Agua de mar: Emisarios, gasoductos (sea-lines)

68 Campos de Aplicación Tuberías Agua (Interior) Agua dulce o de mar. Tuberías de refrigeración de Centrales Térmicas

69 Campos de Aplicación Pilotes pantalanes (Puertos) Compuertas Filtros y bombas, etc. (Interior Cantara) Estructuras Sumergidas

70 Campos de Aplicación Interior de Recintos (Llenos de Agua) Grandes depósitos acumuladores de agua caliente sanitaria (hoteles, hospitales, etc.) Cajas de agua de condensadores y enfriadores Intercambiadores de calor Filtros de arena

71 Campos de Aplicación Interior de Recintos (Llenos de Agua)

72 Campos de Aplicación Interior de Recintos (Llenos de Agua)

73 Campos de Aplicación Pozos de Extracción de Agua Tuberías de aspiración Camisa exterior

74 Campos de Aplicación Estructuras hormigón armado, pilares, etc. Tableros autopistas Estructuras Aéreas Embebidas en Hormigón

75 Campos de Aplicación Estructuras Complejas Red de tuberías, tanques, puestas a tierra, etc., en el interior de Plantas Industriales o Similares

76 Contenidor Corrosión Tipos de Campos de Aplicación Requisitos para la Normativa de Diseño de Elementos de Control de la Corrientes Vagabundas Influencias por Alterna Estructuras Complejas

77 Requisitos Indispensables Control y conservación del buen estado del revestimiento Aislamiento eléctrico de la estructura La importancia de ambos requisitos reside en la escasa corriente de protección catódica que se utiliza y que cualquier inobservancia de alguno de ellos puede anular su eficacia.

78 Requisitos Control y Conservación del Revestimiento Selección de un revestimiento de gran calidad. Durante el montaje: Control visual y eléctrico (holiday detector) Revestimiento de las uniones soldadas Reparación de los inevitables defectos según instrucciones del fabricante. Solo tuberías: Revisión del revestimiento una vez tapadas (DCVG / ACVG)

79 Requisitos Control y Conservación del Revestimiento Revestimientos Gran Calidad en Tuberías Antiguamente: revestimientos a base de pinturas o bituminosos En la actualidad: revestimientos a base de materiales termoplásticos de polietileno o polipropileno. Sistemas tricapas (capa de epoxi en polvo+adhesivo+capa de PE o PP)

80 Requisitos Control y Conservación del Revestimiento Detección de Defectos/Fallos en Tuberías ya Tapadas Sistemas DCVG (Direct Current Voltage Gradient) o ACVG (Alternating Current Voltage Gradient), permiten detectar con exactitud la localización de defectos del revestimiento de cualquier tamaño, una vez tapada la tubería.

81 Requisitos Control y Conservación del Revestimiento Detección de Defectos/Fallos en Tuberías ya Tapadas

82 Requisitos Control y Conservación del Revestimiento Mal estado del revestimiento

83 Requisitos Control y Conservación del Revestimiento Mal estado del revestimiento

84 Requisitos Control y Conservación del Revestimiento Mal estado del revestimiento

85 Requisitos Control y Conservación del Revestimiento Mal estado del revestimiento

86 Requisitos Control y Conservación del Revestimiento CORROSIÓN EN ARQUETAS Arqueta inundable. Corrosión externa habitual

87 Requisitos Control y Conservación del Revestimiento CORROSIÓN EN ARQUETAS Dentro de la arqueta corrosión generalizada debida a la atmósfera húmeda o a la inmersión eventual

88 Requisitos Control y Conservación del Revestimiento REVESTIMIENTO ARQUETAS SISTEMA WAX-TAPE

89 Requisitos Control y Conservación del Revestimiento REVESTIMIENTO ARQUETAS SISTEMA WAX-TAPE

90 Requisitos Control y Conservación del Revestimiento REVESTIMIENTO ARQUETAS SISTEMA WAX-TAPE Sistema a base de cera microcristalina, altamente resistente a la corrosión, ajustable y moldeable a cualquier tipo de superficie irregular.

91 Requisitos Control y Conservación del Revestimiento REVESTIMIENTO ARQUETAS SISTEMA WAX-TAPE Principales ventajas: Aplicación muy sencilla. No requiere ni maquinaria ni mano de obra especializada. La preparación de superficie es simplificada: No requiere limpieza a metal blanco o casi-blanco. No requiere de ventilación para su aplicación. y puede ser aplicado con la superficie húmeda. No hay necesidad de esperar a que la temperatura ambiental sea caliente o seca. No requiere de tiempos de curado. Penetra el óxido superficial. Resistente a químicos y bacterias comúnmente encontradas en el suelo.

92 Requisitos Aislamiento Eléctrico de la Estructura Instalación de Juntas aislantes en extremos, derivaciones o conexiones con otras estructuras metálicas que no se desean proteger (solo tuberías). Aislamiento de armaduras embebidas en hormigón. Sistemas de puesta a tierra.

93 Requisitos Aislamiento Eléctrico de la Estructura Juntas Aislantes (Tuberías) Existen dos (2) tipos: Tipo Embridado (Flangeada) Constituida por diversos elementos de material aislante. Instalación entre bridas (flanges) metálicas. Tipo Monoblock (Monolítica) Carrete de tubo con elementos aislantes encapsulados. Instalación, intercalada en la tubería mediante soldadura de ambos extremos.

94 Requisitos Aislamiento Eléctrico de la Estructura Juntas Aislantes (Tuberías) Tipo Embridado

95 Requisitos Aislamiento Eléctrico de la Estructura Juntas Aislantes (Tuberías) Tipo Embridado

96 Requisitos Aislamiento Eléctrico de la Estructura Juntas Aislantes (Tuberías) Tipo Monoblock

97 Requisitos Aislamiento Eléctrico de la Estructura Juntas Aislantes (Tuberías) Tipo Monoblock

98 Requisitos Ubicación: Aislamiento Eléctrico de la Estructura Juntas Aislantes (Tuberías) Instalación en el interior de una arqueta estanca. Construcción de nueva arqueta o aprovechamiento de arqueta existente. (Longitud aproximada junta aislante monoblock 1,5 metros) Instalación a la intemperie ( en el caso de junta tipo embridado). No recomendable instalación enterrada.

99 Requisitos Aislamiento Eléctrico de la Estructura Aislamiento de Armaduras

100 Requisitos Aislamiento Eléctrico de la Estructura Aislamiento de Armaduras

101 Requisitos Aislamiento Eléctrico de la Estructura Aislamiento de Armaduras

102 Requisitos Aislamiento Eléctrico de la Estructura Aislamiento de Armaduras

103 Requisitos Aislamiento Eléctrico de la Estructura Aislamiento de Armaduras

104 Requisitos Aislamiento Eléctrico de la Estructura Aislamiento de Armaduras

105 Requisitos Aislamiento Eléctrico de la Estructura Aislamiento de Armaduras

106 Requisitos Aislamiento Eléctrico de la Estructura Aislamiento Sistemas de Puesta a Tierra

107 Requisitos Aislamiento Eléctrico de la Estructura Aislamiento Sistemas de Puesta a Tierra

108 Requisitos Aislamiento Eléctrico de la Estructura Aislamiento Sistemas de Puesta a Tierra

109 Contenidor Corrosión Tipos de Campos de Aplicación Requisitos para la Normativa de Diseño de Elementos de Control de la Corrientes Vagabundas Influencias por Alterna Estructuras Complejas

110 Normativa de Normativa Europea UNE-EN catódica de estructuras metálicas enterradas o sumergidas. Principios generales y aplicación para tuberías. UNE-EN catódica del acero en hormigón. UNE-EN Técnicas de medida en protección catódica. UNE-EN catódica de estructuras complejas

111 Normativa de Normativa Europea UNE-EN Evaluación del riesgo de corrosión por corriente alterna de las tuberías enterradas con protección catódica. UNE-EN contra la corrosión debida a corrientes vagabundas provenientes de sistemas de corriente continua.

112 Normativa de ISO (International Organization for Standarization) ISO catódica de sistema de tuberías de transporte Parte I: Tuberías enterradas. ISO catódica de sistema de tuberías de transporte Parte I: Tuberías offshore. ISO Criterio de protección Determinación de la corrosión AC Corrosión en metales y aleaciones.

113 Contenidor Corrosión Tipos de Campos de Aplicación Requisitos para la Normativa de Diseño de Elementos de Control de la Corrientes Vagabundas Influencias por Alterna Estructuras Complejas

114 Diseño Cálculo de la Corriente de I (ma) = δ(ma/m 2 ) x S (m 2 ) Siendo: δ.- S.- densidad de corriente superficie metálica a proteger

115 Diseño Densidad de la Corriente de El valor de la densidad de corriente a aplicar depende de la calidad del revestimiento y de la corrosividad del electrolito.

116 Diseño Densidad de la Corriente de Valores orientativos de la densidad de corriente necesaria para la PC según el tipo y estado del revestimiento exterior: Polietileno extruido tricapa 0,05 a 0,1 ma/m2 Acero con revestimiento de brea 0,3 a 0,6 ma/m2 Pintura epoxi 0,5 a 2,0 ma/m2 Pinturas bituminosas 0,5 a 5,0 ma/m2 Acero desnudo 20,0 a 30,0 ma/m2 Materiales nobles (inox, cobre ) > 40,0 ma/m2 Acero desnudo en agua de mar en calma 50 a 80 ma/m2

117 Diseño como Complemento del Revestimiento MAYOR GASTO EN REVESTIMIENTO (PROTECCIÓN PASIVA) MENOR COSTE DE PROTECCIÓN CATÓDICA (PROTECCIÓN ACTIVA)

118 Contenidor Corrosión Tipos de Campos de Aplicación Requisitos para la Normativa de Diseño de Elementos de Control de la Corrientes Vagabundas Influencias por Alterna Estructuras Complejas

119 Elementos de Sistema de Ánodos de Sacrificio General Ánodos de sacrificio (magnesio, zinc, etc.) Cajas de toma de potencial (Test Stations) Sistema de Corriente Impresa Rectificador Lecho o camada anódica Electrodo referencia permanente Cajas de toma de potencial (Test Stations)

120 Elementos de Por Ánodos de Sacrificio

121 Elementos de Por Ánodos de Sacrificio Caja de Toma de Potencial (Conexiones) Tubería Ánodo de Sacrificio

122 Elementos de Rectificador Por Corriente Impresa En una Tubería Lecho Anódico Tubería

123 Elementos de Por Corriente Impresa En una Base de Tanque Base Tanque Rectificador TANQUE Lecho Anódico

124 Elementos de Por Corriente Impresa Rectificadores Acometida eléctrica Tipos de rectificadores: Enfriados por Aire o Aceite. Modo de funcionamiento Manual Automático

125 Elementos de Por Corriente Impresa Rectificadores Ubicación del armario teniendo en cuenta: Necesidad de alimentación eléctrica. Potencia de la acometida Cableado desde cuadro general, interruptor identificado, Etc.

126 Elementos de Por Corriente Impresa Rectificadores En interior: Sala eléctrica BT en EB, Etc. En exterior: Construcción de caseta, bancada de hormigón, Etc.

127 Elementos de Por Corriente Impresa Rectificadores Entrada a.c. Transformador Puente Rectificador Control Salida d.c. Esquema Eléctrico

128 Elementos de Por Corriente Impresa Rectificadores Modos de operación: Manual Mantiene constante la intensidad Automático Mantiene constante el potencial

129 Elementos de Por Corriente Impresa Rectificadores Potencial Intensidad Manual Automático

130 Elementos de Por Corriente Impresa Lecho Anódico Elemento de que requiere de un estudio más completo: Cálculo Diseño Ubicación Instalación Mantenimiento

131 Elementos de Cálculo del lecho Por Corriente Impresa Lecho Anódico Resistencia: R lecho < R máx admisible = V rect x K I rect Vida Ánodos Backfill R lecho = f (ρ, N,, l, L, )

132 Elementos de Por Corriente Impresa Lecho Anódico Lechos más frecuentes o típicos: Horizontal: Continuo: - Zanja L x 1,5m (h) x 0,3m (a), coque de petróleo y ánodos. Discontinuo: - Ánodos individuales separados entre sí. En Pozo Profundo: Perforación diámetro 220 a 300m. Profundidad > a 40 mts. Materiales habituales: Ánodo de titanio activado (MMO metal mixed oxides) Coque de petróleo calcinado C > 98%

133 Elementos de Horizontal Continuo: Longitud zanja: (R admisible) Nº de ánodos Intensidad Realimentación backfill Lecho Anódico Profundidad 1,5 a 1,8 metros Longitud zanja = longitud activa Por Corriente Impresa

134 Elementos de Por Corriente Impresa Lecho Anódico Suelo Conexión Aislada Al Rectificador Backfill Ánodo C.I. Horizontal Continuo

135 Elementos de Por Corriente Impresa Lecho Anódico CABLE GENERAL ANODICO AL (+) DEL RECTIFICADOR CONEXIÓN CABLE-CABLE ANODO AL RECTIFICADOR Conexión Aislada Ánodo C.I. ensacado con backfill DETALLE INSTALACIÓN LECHO ANÓDICO VERTICAL DISCONTINUO. CONEXIÓN A CABLE GENERAL 1 CRA Horizontal Discontinuo

136 Elementos de Por Corriente Impresa Lecho Anódico Lecho Anódico Horizontal: Ventajas: Construcción fácil (zanja, pozos de 1,5m profundidad) Económico Inconvenientes: Ubicación: separación 40 metros de la tubería. Posibles expropiaciones de terreno. Riesgo de influencias a estructuras ajenas.

137 Elementos de Por Corriente Impresa Lecho Anódico Rectificador Longitud Inactiva Tubería Longitud Activa = Ánodos C.I. + Backfill En Pozo Profundo

138 Elementos de Por Corriente Impresa Lecho Anódico Lecho Anódico en Pozo Profundo: Gran ventaja técnica Coste económico Limitaciones de corriente 25A Dificultades construcción Heterogeneidad terrenos Elevada exigencia en una sección muy pequeña

139 Elementos de Por Corriente Impresa Lecho Anódico Lecho Anódico en Pozo Profundo: Carbón Cable Centradores Tubo venteo Lastre Caja cables anódicos Otros Componentes

140 Elementos de Por Corriente Impresa Lecho Anódico Lecho Anódico en Pozo Profundo: Ventajas: Ubicación dentro de zona expropiada para construcción de la tubería. No influencias estructuras ajenas Inconvenientes: Dificultad de construcción del pozo en determinados tipos de terreno. Costoso.

141 Elementos de Por Corriente Impresa Lecho Anódico Factores que pueden afectar la correcta operación de un Lecho Anódico en Pozo Profundo (agotamiento prematuro): Desecación del entorno Efecto electro-osmótico Gases superficie del ánodo

142 Elementos de Puntos de Control (Tomas de Potencial) A ser instalados en puntos específicos de la estructura para: Conexión de ánodos de sacrificio (cierre de circuito) Punto de medición para controlar la efectividad de la protección catódica y posibles influencias externas

143 Elementos de Puntos de Control (Tomas de Potencial) Componentes: Caja de conexiones (metálicas o no-metálicas) Conexión de referencia a estructura (cable + pletina) Electrodo de referencia permanente (con o sin probeta) Solo cuando aplique Ubicación de las Tomas de Potencial: Fácil o cómodo acceso. Seguridad.

144 Elementos de En interior: Arquetas o cámaras existentes. Puntos de Control (Tomas de Potencial) En exterior: Poste o bastidor de acero

145 Elementos de Puntos de Control (Tomas de Potencial) Caja de Conexiones Conexión de Referencia a Tubería Electrodo de Referencia

146 Elementos de Electrodo de Referencia Varios tipos según su instalación: - Portátil - Permanente (con/sin probeta) Varios tipos según electrolito: - Cu/SO 4 Cu (tierra) - Ag/ClAg (tierra y agua de mar) - Zinc (agua de mar) - Calomelanos (tierra)

147 Elementos de Electrodo de Referencia Portátil Tester externo - V + Caja toma potencial Electrodo referencia permanente Cable Conexión Tubería

148 Elementos de Tester externo - V + Electrodo de Referencia Permanente Caja toma potencial Conexión Electrodo referencia permanente Tubería 20 cm

149 Elementos de Electrodo de Referencia Permanente En Corriente Impresa

150 Elementos de Cable estructura Cable ánodo Cable cable Cable otros Conexiones Soldadura aluminotérmica directa sobre la estructura. Teja o pletina + cable con aluminotérmica Pletina acero + tornillo Soldadura química (adhesivo conductor) Aluminotérmica controlada Habitualmente conexión mecánica. Mecánica, con conector metálico Soldadura aluminotérmica. Cualidades de una buena conexión: Mínima Resistencia y Máximo Aislamiento

151 Elementos de Aislamiento Conexiones Necesidad : siempre Tipo de aislamiento : dependerá de su criticidad Circuito anódico : criticidad ALTA Circuito catódico : criticidad BAJA Otros elementos : criticidad BAJA

152 Contenidor Corrosión Tipos de Campos de Aplicación Requisitos para la Normativa de Diseño de Elementos de Control de la Corrientes Vagabundas Influencias por Alterna Estructuras Complejas

153 Control de la Cómo Sabemos la Cantidad de Electrones Necesarios para eliminar la Corrosión? Cuando se haya modificado el potencial de la tubería hasta salir de la zona de Corrosión y entrar en la de Inmunidad en el Diagrama de Pourbaix. Este valor de potencial es medido respecto al electrodo de referencia de Cu/SO 4 Cu.

154 Control de la Diagrama de Pourbaix

155 Control de la Criterios de Cuando el potencial de la estructura medido respecto a un electrodo de referencia alcanza un potencial suficientemente negativo, se cumple el Criterio de y se considera que la velocidad de corrosión ha descendido a valores aceptables. El potencial de la estructura debe medirse libre de caídas de tensión IxR

156 Control de la Criterios de UNE EN Todos los potenciales están libres de caída óhmica IR y se refieren a un electrodo de referencia cobre/sulfato de cobre saturado E cu =E H - 0,32 V.

157 Control de la Técnicas de Medición

158 Control de la Errores de Medida Variación del potencial medido según la situación del electrodo de referencia.

159 Control de la Errores de Medida V LEIDO EN TESTER = V REAL EN A + I PC x R T (-1,20 V) (-0,7 V) (-0,5 V) I PC = 0 V LEIDO = V REAL

160 Control de la Electrodo de Referencia con Probeta Electrodo referencia permanente + probeta de acero = Cuando no es posible eliminar todas las influencias La probeta simula un defecto del revestimiento. Permite la medición de potenciales libres de caídas IxR, de acuerdo a lo exigido por la normativa. Se mide el potencial de la probeta.

161 Control de la Electrodo de Referencia con Probeta Tester externo - V + Caja toma potencial Cable electrodo Cable probeta Cable tubería Electrodo referencia probeta Tubería 20 cm

162 Control de la Electrodo de Referencia con Probeta Fiabilidad de la medida también en presencia de corrientes vagabundas

163 Control de la Electrodo de Referencia con Probeta Registros de Potenciales ON/OFF en Probetas

164 Contenidor Corrosión Tipos de Campos de Aplicación Requisitos para la Normativa de Diseño de Elementos de Control de la Corrientes Vagabundas Influencias por Alterna Estructuras Complejas

165 Corrientes Vagabundas Concepto Focos mas frecuentes: Sistemas de tracción por corriente continua Sistemas de protección catódica por corriente impresa Corrosión: Zonas de salida de la corriente continua del metal enterrado al suelo

166 Corrientes Vagabundas Sistema de Tracción

167 Corrientes Vagabundas Sistema de Tracción

168 Corrientes Vagabundas Sistema de Tracción Variaciones diurnas importantes del potencial de la tubería y pequeña actividad nocturna

169 Corrientes Vagabundas Otras Tuberías Influencias con otros sistemas de protección catódica

170 Corrientes Vagabundas Control de las influencias Otras Tuberías

171 Corrientes Vagabundas Corrosión acelerada Salida corriente DC

172 Contenidor Corrosión Tipos de Campos de Aplicación Requisitos para la Normativa de Diseño de Elementos de Control de la Corrientes Vagabundas Influencias por Alterna Estructuras Complejas

173 Influencias por Alterna Riesgos sobre Tuberías enterradas bien Revestidas 2 Tipos de influencias eléctricas por corriente AC: CONDUCCIÓN INDUCCIÓN CORTA DURACIÓN LARGA DURACIÓN

174 Influencias por Alterna Riesgos sobre Tuberías enterradas bien Revestidas CONDUCCIÓN Tensión por Conducción: aproximación a apoyos de líneas eléctricas de alta y media tensión. daños mecánicos revestimiento y tubería

175 Influencias por Alterna Riesgos sobre Tuberías enterradas bien Revestidas CONDUCCIÓN Frente a los apoyos de las líneas eléctricas de alta tensión. Gradiente generado en el terreno por la corriente de defecto a través de la puesta a tierra del apoyo. Si el valor del gradiente en el revestimiento es superior a la máxima tensión admisible en el mismo, puede ocasionarle desperfectos o incluso en el caso de elevados valores de tensión, afectar a la tubería.

176 Influencias por Alterna Riesgos sobre Tuberías enterradas bien Revestidas CONDUCCIÓN Ejemplo típico de corrosión o daño por Conducción:

177 Influencias por Alterna Riesgos sobre Tuberías enterradas bien Revestidas CONDUCCIÓN Vx = f ( V, p, d, e ) SI Vx > V MÁX. REVESTIMIENTO DESPERFECTO REVESTIMIENTO SI Vx >> V MÁX. REVESTIMIENTO DAÑO SOBRE TUBERÍA TIERRA Vx

178 Influencias por Alterna Riesgos sobre Tuberías enterradas bien Revestidas CONDUCCIÓN SISTEMA DE MITIGACIÓN: CAJA CONEXIONES CON VIA CHISPAS TUBERÍA PICAS DE ZINC

179 Influencias por Alterna Tensión por Inducción permanente: por paralelismo con líneas eléctricas de alta tensión Riesgos sobre Tuberías enterradas bien Revestidas INDUCCIÓN sobretensiones peligrosas seguridad del personal CORROSIÓN

180 Influencias por Alterna Riesgos sobre Tuberías enterradas bien Revestidas INDUCCIÓN Ejemplo típico de corrosión por inducción:

181 d Influencias por Alterna Riesgos sobre Tuberías enterradas bien Revestidas l 2 Km. INDUCCIÓN SISTEMA DE MITIGACIÓN: LINEA ELECTRICA ALTA TENSION Vx TUBERIA Sistema puesta a tierra AC/DC DISCRIMINADOR Vx = f ( V,d,p,l ) Si Vx permanente 24 Voltios Sistema puesta a tierra

182 Contenidor Corrosión Tipos de Campos de Aplicación Requisitos para la Normativa de Diseño de Elementos de Control de la Corrientes Vagabundas Influencias por Alterna Estructuras Complejas

183 Estructuras Complejas Definición Estructura constituida por instalaciones de distintos metales, con continuidad eléctrica, provistos de diferentes tipos y/o calidades de revestimiento o ausencia del mismo y posiblemente enterradas en distintos electrolitos.

184 Estructuras Complejas Diversidad de una estructura compleja Diferentes instalaciones: tuberías, tanques enterrados, bases de tanques, cimentaciones, tablestacas, pilares de estructuras, sistemas de puesta a tierra, etc. Diversos metales: acero al carbono, inoxidable, acero galvanizado, cobre, etc. Varios tipos de revestimiento: pintura, encintado, PE, PP, sin revestimiento, etc. Diferentes electrolitos: suelo (tierra, arena, grava) hormigón, agua, etc.

185 Estructuras Complejas P.C. DE Estructuras complejas Norma UNE-EN Define criterios para: - Requisitos para aplicar un sistema de P.C. - Diseño del sistema de P.C. - Criterios de P.C. - Dimensionamiento del sistema de P.C.

186 Estructuras Complejas Requisitos de aplicación de PC Continuidad eléctrica entre las diferentes estructuras que las componen. Evitar riesgos de corrosión por corrientes vagabundas.

187 Estructuras Complejas Dificultades de la Obliga a aplicar importantes cantidades de corriente: Debido a la ausencia o mala calidad de los revestimientos. Presencia de pilas galvánicas Mala distribución de la corriente: Apantallamientos Resistencias a tierra muy diferentes. Caminos preferentes de la corriente, sistemas de puesta a tierra, etc.

188 Estructuras Complejas Zonas críticas de una Estructura Compleja Zona crítica: zona con dificultad de conseguir el criterio de protección. Pilas galvánicas: - Acero enterrado y cobre - Acero enterrado y acero embebido en hormigón - Acero al carbono e inoxidable Apantallamientos

189 Estructuras Complejas Dimensionamiento sistema PC Dificultad cálculo corriente protección Propuesta norma: 1ª estimación de corriente, definir lechos anódicos, poner en marcha y reforzar localmente zonas desprotegidas.

190 Estructuras Complejas Dimensionamiento sistema PC Dimensionamiento rectificadores Distribución lechos anódicos Instalación puntos de control. Electrodos probeta

191 Estructuras Complejas Criterio de 1- Criterio según UNE-EN Criterios según UNE-EN 14505: Tres métodos: a) Método de medición de potencial Potencial ON -1,2V ó -0,8V en zonas críticas b) Método de la corriente Incremento potenciales ON 300 mv ó Corriente o variación potencial probeta c) Método de medición de la polarización Despolarización probetas (VOFF) 100 mv

192 Estructuras Complejas Riesgos por PC Falta de continuidad eléctrica: Corrientes vagabundas Circulación de corriente por instalaciones Chispas por apertura circuitos en zonas riesgo explosión Sobreprotección por proximidad a lechos anódicos

193 Presentación Corrosión y PREGUNTAS Muchas Gracias por vuestra atención!