Corrosión y Protección Catódica
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SARGA-Zaragoza
Marzo, 2017
Corrosión y Protección Catódica
Curso personal de MTO y gestores de
Comunidades de Regantes
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Ingeniero técnico Industrial
Dirección técnica GULDAGER ELECTRÓLISIS
10 años de experiencia en Protección catódica
CERTIFICACIÓN PC: Cathodic Protection Technician NACE-CP 2
Presentación y Contacto
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Mario Díaz Álvarez
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• Fundada en 1983.
• Con Casa Matriz ubicada en Barcelona, España
• Especializada en la lucha contra la corrosión mediante
Protección Catódica
• 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
Guldager Electrólisis
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Departamento
Industrial
Departamento
Agua Caliente
Sanitaria
• Gas y
Petróleo
• Agua
• Eléctricas
• Industria
Guldager Electrólisis
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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
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Contenidor Corrosión
Protección Catódica
Tipos de Protección Catódica
Campos de Aplicación
Requisitos para la Protección Catódica
Normativa de Protección Catódica
Diseño de Protección Catódica
Elementos de Protección Catódica
Control de la Protección Catódica
Corrientes Vagabundas
Influencias por Alterna
Estructuras Complejas
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Contenidor Corrosión
Protección Catódica
Tipos de Protección Catódica
Campos de Aplicación
Requisitos para la Protección Catódica
Normativa de Protección Catódica
Diseño de Protección Catódica
Elementos de Protección Catódica
Control de la Protección Catódica
Corrientes Vagabundas
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Definición
Corrosión Electroquímica:
Ataque que experimentan los metales por la
acción del medio (Electrolito) en el que se
encuentran (atmósfera, agua, suelo, Etc.)
Corrosión
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Definición Corrosión
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
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• Zona más electronegativa : ANODO
• Zona más electropositiva : CATODO
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.
Corrosión Zonas de Diferente Potencial
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HETEROGENEIDADES QUE DAN LUGAR A DIFERENCIAS
DE POTENCIAL EN LA SUPERFICIE DE UN METAL
DEBIDAS AL METAL
DEBIDAS A LAS CONDICIONES FÍSICAS
DEBIDAS AL ELECTROLITO
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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
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Diferente composición
química
• Concentración de sales
• pH
• Etc.
Diferente concentración de
oxígeno; diferente
permeabilidad del terreno
Velocidad / Aireación
Debidas al Electrolito
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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.
Corrosión Electrolito = Medio Agresivo
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Pila Geológica
Ejemplo pila por Electrolito
Corrosión Zonas de Diferente Potencial
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Corrientes Vagabundas (DC)
Corriente alterna
Corrientes telúricas
Corrietes de compensación
Debidas a Condiciones
Físicas
Corrosión Zonas de Diferente Potencial
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Corrosión Reacciones Electroquímicas
Sentido de los
Electrones
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Reacción de
Oxidación Fe Fe++ + 2e-
ÁNODO CORROSIÓN
Reacción de
Reducción Electrolito neutro:
O2 + 2H2O + 4e- 4OH-
Electrolito ácido:
2H+ + 2e- H2
CÁTODO NO
CORROSIÓN
Corrosión Reacciones Electroquímicas
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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.
Corrosión Pila Galvánica de Corrosión
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Ordenación
Algunos
Metales por su
Potencial
Electroquímico
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REACCIÓN OXIDACIÓN
Fe Fe +++2e
REACCIÓN REDUCCIÓN
4e +02+2H20 40H
Corrosión Pila Galvánica de Corrosión
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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
Grafito
Platino
Aleación Ni-Cr-Mo
Titanio
Acero Inoxidable Tipo Aisi 316
Acero Inoxidable Tipo Aisi 304
Plata
Niquel 200
Aleaciones cobre plata
Bronce Ni-Alu
Cuproniquel 70-30
Plomo
Acero Inoxidable Tipo Aisi 430
Cuproniquel 80-20
Cuproniquel 90-10
Plata Niquel
Acero Inoxidable Tipo 410
Bronce Estaño
Bronce Manganeso
Latón Aluminio
Cobre
Estaño
Latón Naval
Bronce Aluminio
Acero dulce
Aleación Aluminio
Zinc
Magnesio
Pila galvánica entre
dos metales
distintos El potencial de un
metal puede variar
según las condiciones.
Pila de corrosión
entre dos puntos del
mismo metal
Pila de corrosión en
el acero inoxidable
entre la zona pasiva y
la zona activa
Inox Pasivo
Inox Activo (sin
capa protectora
de oxido de Cr)
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Relación de superficies
Corrosión Pila Galvánica de Corrosión
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Corrosión habitual en la Industria
Corrosión Pila Galvánica de Corrosión
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
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Puesta a Tierra de Equipos
p.a.t. de Cu
Válvula motorizada
Corrosión Pilas Galvánicas Típicas
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Acero
Enterrado
Cable Cobre
Enterrado
Corrosión del
Acero Enterrado
Puesta a Tierra de Equipos
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Acero
Enterrado
Acero
Embebido en
Hormigón
Entre Acero Enterrado y
Acero en Hormigón
Corrosión Pilas Galvánicas Típicas
PASIVADO
POCO
ELECTRONEGATIVO
CATÓDICO
P.NATURAL
MAS
ELECTRONEGATIVO
ANÓDICO
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Tubería Acero
Enterrado
Arqueta de
Hormigón
Armado
Entre Acero Enterrado y
Acero en Hormigón
Corrosión Pilas Galvánicas Típicas
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Acero
Enterrado
Corrosión del
Acero Enterrado
Acero
Embebido en
Hormigón
Entre Acero Enterrado y
Acero en Hormigón
Corrosión Pilas Galvánicas Típicas
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Entre Acero Sumergido y
Acero en Hormigón
Corrosión Pilas Galvánicas Típicas
Acero Embebido
en Hormigón
(pasivo)
Acero Sumergido
(activo)
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Corrosión del
Acero Carbono
Flange Acero
Carbono
Perno Acero
Inoxidable
Entre Acero al Carbono y
Acero Inoxidable
Corrosión Pilas Galvánicas Típicas
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AGUA
ACERO AL CARBONO ACERO INOXIDABLE
Entre Acero al Carbono y
Acero Inoxidable
Corrosión Pilas Galvánicas Típicas
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Entre Acero al Carbono y
Acero Inoxidable
Corrosión
Corrosión interna del tubo galvanizado debido a la
pila galvánica con el filtro de acero inoxidable
Pilas Galvánicas Típicas
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Corrosión Otros casos
No siempre las armaduras embebidas en el
hormigón se pasivan. En este caso aparece la
corrosión
Armadura de hormigón
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Corrosión Riesgo de corrosión
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
Principales factores de riesgo de corrosión en
estructuras industriales:
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Corrosión Riesgo de corrosión
Diferencia de potencial entre ánodo y cátodo
Conductividad del electrolito
Relación superficies ánodo / cátodo
Oxigeno disuelto
Factores que influyen en la velocidad de corrosión
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Corrosión Modos de Evitar las Corrosión
Diseño adecuado de materiales
Metales resistentes a la corrosión
Tratamiento del agua
Revestimientos superficiales
Protección catódica Evitar la salida de corriente de
las zonas anódicas
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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
Corrosión Modos de Evitar las Corrosión
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Corrosión Modos de Evitar las Corrosión
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 Protección catódica
Diseño adecuado
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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
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Contenidor Corrosión
Protección Catódica
Tipos de Protección Catódica
Campos de Aplicación
Requisitos para la Protección Catódica
Normativa de Protección Catódica
Diseño de Protección Catódica
Elementos de Protección Catódica
Control de la Protección Catódica
Corrientes Vagabundas
Influencias por Alterna
Estructuras Complejas
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Protección Catódica
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
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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.
Protección Catódica
Concepto
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Normalmente
la PC es el
complemento
del
revestimiento
en los fallos
del mismo
Protección Catódica
Concepto
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Ordenación de
Algunos
Metales según
su Potencial
Electroquímico
Protección Catódica
Concepto
Corr
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Contenidor Corrosión
Protección Catódica
Tipos de Protección Catódica
Campos de Aplicación
Requisitos para la Protección Catódica
Normativa de Protección Catódica
Diseño de Protección Catódica
Elementos de Protección Catódica
Control de la Protección Catódica
Corrientes Vagabundas
Influencias por Alterna
Estructuras Complejas
Corr
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• 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
Tipos de Protección Catódica
Por Ánodos de Sacrificio
Corr
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ALEACIÓN
Magnesio
Aluminio
Zinc
MEDIO UTILIZADO
Tierra, Agua Dulce
Agua Salobre, Agua de Mar
Agua de Mar
Materiales Ánodo de
Sacrificio
Tipos de Protección Catódica
Por Ánodos de Sacrificio
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REACCIÓN REDUCCIÓN
4e +02+2H20 40H
REACCIÓN OXIDACIÓN
Mg Mg +++2e
Tipos de Protección Catódica
Por Ánodos de Sacrificio
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Tipos de Protección Catódica
Por Ánodos de Sacrificio
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i = V Mg V Fe prot. = 0,55 a 0,85 V = i pequeña
R R
Tipos de Protección Catódica
Por Ánodos de Sacrificio
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• Desaconsejables para ρ >10.000 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.
Inconvenientes
Tipos de Protección Catódica
Por Ánodos de Sacrificio
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Tipos de Protección Catódica
Por Ánodos de Sacrificio
Capacidad electroquímica de los ánodos de Magnesio
Si los ánodos de sacrificio de Magnesio
sacan poca corriente se pasivan.
Por debajo de 200 mA/m2 baja mucho su
capacidad de corriente electroquímica
ISO 15589-1
Densidad de corriente anódica en µA/cm2
Cap
acid
ad
de c
orr
ien
te e
n A
.h/K
g
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• 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
Tipos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
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Ánodo de Sacrificio Corriente Impresa
Tipos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
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Tipos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
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• Gran capacidad de corriente
• Adecuación a todos los tipos de suelos
• Posibilidades de regulación
• Vida útil muy importante del sistema
Ventajas
Tipos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
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Corrosión
Protección Catódica
Tipos de Protección Catódica
Campos de Aplicación
Requisitos para la Protección Catódica
Normativa de Protección Catódica
Diseño de Protección Catódica
Elementos de Protección Catódica
Control de la Protección Catódica
Corrientes Vagabundas
Influencias por Alterna
Estructuras Complejas
Contenidor
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Campos de Aplicación
Protección Catódica
Todas las estructuras metálicas enterradas o
sumergidas en agua dulce o agua de mar.
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• Gas, producto
(pequeño
diámetro)
• Agua riego,
abastecimiento
(gran diámetro)
Campos de Aplicación
Tuberías Enterradas
Wilson Walton
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• Acero enterrado /
sumergido
(siempre provisto
de revestimiento)
• Acero embebido
en hormigón
Campos de Aplicación
Tuberías Enterradas
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• Hormigón
armado con
camisa de
chapa
• Acero
galvanizado
• Acero
inoxidable
• Fundición
(Dúctil)
Campos de Aplicación
Tuberías Enterradas
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• Gasolineras
• Parque de tanques empresas
químicas (acero, inox.)
Campos de Aplicación
Depósitos/Tanques Enterrados
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Campos de Aplicación
Depósitos/Tanques Enterrados
• Esferas de
almacenamiento
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• Exterior: Base
en contacto
con suelo o
cimentaciones
• Interior:
Paredes y base
Campos de Aplicación
Tanques de Almacenamiento Verticales
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• Agua dulce: En
Embalses
• Agua de mar:
Emisarios,
gasoductos
(sea-lines)
Campos de Aplicación
Tuberías Sumergidas (Exterior)
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• Agua dulce o de mar.
• Tuberías de refrigeración de
Centrales Térmicas
Campos de Aplicación
Tuberías Agua (Interior)
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• Pilotes
pantalanes
(Puertos)
• Compuertas
• Filtros y
bombas, etc.
(Interior
Cantara)
Campos de Aplicación
Estructuras Sumergidas
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• Grandes depósitos
acumuladores de agua
caliente sanitaria
(hoteles, hospitales, etc.)
• Cajas de agua de
condensadores y
enfriadores
• Intercambiadores de
calor
• Filtros de arena
Campos de Aplicación
Interior de Recintos (Llenos de Agua)
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Campos de Aplicación
Interior de Recintos (Llenos de Agua)
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Campos de Aplicación
Interior de Recintos (Llenos de Agua)
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• Tuberías de aspiración
• Camisa exterior
Campos de Aplicación
Pozos de Extracción de Agua
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• Estructuras
hormigón
armado, pilares,
etc.
• Tableros
autopistas
Campos de Aplicación
Estructuras Aéreas Embebidas en Hormigón
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• Red de tuberías,
tanques, puestas
a tierra, etc., en el
interior de Plantas
Industriales o
Similares
Campos de Aplicación
Estructuras Complejas
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Contenidor Corrosión
Protección Catódica
Tipos de Protección Catódica
Campos de Aplicación
Requisitos para la Protección Catódica
Normativa de Protección Catódica
Diseño de Protección Catódica
Elementos de Protección Catódica
Control de la Protección Catódica
Corrientes Vagabundas
Influencias por Alterna
Estructuras Complejas
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• 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.
Requisitos Protección Catódica
Indispensables
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• 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)
Requisitos Protección Catódica
Control y Conservación del Revestimiento
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• 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)
Requisitos Protección Catódica
Control y Conservación del Revestimiento
Revestimientos Gran Calidad
en Tuberías
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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.
Requisitos Protección Catódica
Requisitos Protección Catódica
Control y Conservación del Revestimiento
Detección de Defectos/Fallos
en Tuberías ya Tapadas
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Requisitos Protección Catódica
Control y Conservación del Revestimiento
Detección de Defectos/Fallos
en Tuberías ya Tapadas
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Requisitos Protección Catódica
Control y Conservación del Revestimiento
Mal estado del revestimiento
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Control y Conservación del Revestimiento
Mal estado del revestimiento
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Control y Conservación del Revestimiento
Mal estado del revestimiento
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Requisitos Protección Catódica
Control y Conservación del Revestimiento
Mal estado del revestimiento
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Requisitos Protección Catódica
Control y Conservación del Revestimiento
CORROSIÓN EN ARQUETAS
Arqueta inundable.
Corrosión externa
habitual
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Requisitos Protección Catódica
Control y Conservación del Revestimiento
CORROSIÓN EN ARQUETAS
Dentro de la arqueta corrosión
generalizada debida a la atmósfera
húmeda o a la inmersión eventual
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Requisitos Protección Catódica
Control y Conservación del Revestimiento
REVESTIMIENTO ARQUETAS
SISTEMA WAX-TAPE
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Control y Conservación del Revestimiento
REVESTIMIENTO ARQUETAS
SISTEMA WAX-TAPE
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Requisitos Protección Catódica
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.
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Requisitos Protección Catódica
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.
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Requisitos Protección Catódica
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.
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Juntas Aislantes (Tuberías)
Requisitos Protección Catódica
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.
Aislamiento Eléctrico de la Estructura
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Requisitos Protección Catódica
Tipo Embridado
Juntas Aislantes (Tuberías)
Aislamiento Eléctrico de la Estructura
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Requisitos Protección Catódica
Tipo Embridado
Juntas Aislantes (Tuberías)
Aislamiento Eléctrico de la Estructura
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Requisitos Protección Catódica
Tipo Monoblock
Juntas Aislantes (Tuberías)
Aislamiento Eléctrico de la Estructura
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Juntas Aislantes
Requisitos Protección Catódica
Tipo Monoblock
Juntas Aislantes (Tuberías)
Aislamiento Eléctrico de la Estructura
Corr
osi
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Pro
tecció
n C
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Requisitos Protección Catódica
Ubicación:
• 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 (Protección en el caso
de junta tipo embridado).
• No recomendable instalación enterrada.
Juntas Aislantes (Tuberías)
Aislamiento Eléctrico de la Estructura
Corr
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Aislamiento de Armaduras
Requisitos Protección Catódica
Aislamiento Eléctrico de la Estructura
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Aislamiento Sistemas de
Puesta a Tierra
Requisitos Protección Catódica
Aislamiento Eléctrico de la Estructura
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Aislamiento Sistemas de
Puesta a Tierra
Requisitos Protección Catódica
Aislamiento Eléctrico de la Estructura
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Aislamiento Sistemas de
Puesta a Tierra
Requisitos Protección Catódica
Aislamiento Eléctrico de la Estructura
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Contenidor Corrosión
Protección Catódica
Tipos de Protección Catódica
Campos de Aplicación
Requisitos para la Protección Catódica
Normativa de Protección Catódica
Diseño de Protección Catódica
Elementos de Protección Catódica
Control de la Protección Catódica
Corrientes Vagabundas
Influencias por Alterna
Estructuras Complejas
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Normativa de Protección Catódica
Normativa Europea
• UNE-EN-12954 “Protección catódica de
estructuras metálicas enterradas o sumergidas.
Principios generales y aplicación para tuberías”.
• UNE-EN-12696 “Protección catódica del acero en
hormigón”.
• UNE-EN-13509 “Técnicas de medida en protección
catódica”.
• UNE-EN-14505 “Protección catódica de
estructuras complejas”
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Normativa de Protección Catódica
Normativa Europea
• UNE-EN-15280 “Evaluación del riesgo de
corrosión por corriente alterna de las tuberías
enterradas con protección catódica”.
• UNE-EN-50162 “Protección contra la corrosión
debida a corrientes vagabundas provenientes de
sistemas de corriente continua”.
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Normativa de Protección Catódica
ISO (International Organization for Standarization)
• ISO 15589-1 Protección catódica de sistema de
tuberías de transporte – Parte I: Tuberías
enterradas.
• ISO 15589-2 Protección catódica de sistema de
tuberías de transporte – Parte I: Tuberías offshore.
• ISO 18086 Criterio de protección – Determinación
de la corrosión AC – Corrosión en metales y
aleaciones.
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Contenidor Corrosión
Protección Catódica
Tipos de Protección Catódica
Campos de Aplicación
Requisitos para la Protección Catódica
Normativa de Protección Catódica
Diseño de Protección Catódica
Elementos de Protección Catódica
Control de la Protección Catódica
Corrientes Vagabundas
Influencias por Alterna
Estructuras Complejas
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Diseño Protección Catódica
Cálculo de la Corriente de Protección
I (mA) = δ(mA/m2) x S (m2)
Siendo:
δ .- densidad de corriente
S .- superficie metálica a proteger
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El valor de la densidad de corriente a aplicar
depende de la calidad del revestimiento y de la
corrosividad del electrolito.
Diseño Protección Catódica
Densidad de la Corriente de Protección
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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
Diseño Protección Catódica
Densidad de la Corriente de Protección
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MAYOR GASTO EN
REVESTIMIENTO
(PROTECCIÓN PASIVA)
MENOR COSTE DE
PROTECCIÓN CATÓDICA
(PROTECCIÓN ACTIVA)
Diseño Protección Catódica
Protección Catódica como Complemento del
Revestimiento
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Contenidor Corrosión
Protección Catódica
Tipos de Protección Catódica
Campos de Aplicación
Requisitos para la Protección Catódica
Normativa de Protección Catódica
Diseño de Protección Catódica
Elementos de Protección Catódica
Control de la Protección Catódica
Corrientes Vagabundas
Influencias por Alterna
Estructuras Complejas
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Elementos de Protección Catódica
General
Sistema de Ánodos de Sacrificio
• 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)
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Elementos de Protección Catódica
Por Ánodos de Sacrificio
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Elementos de Protección Catódica
Por Ánodos de Sacrificio
Caja de Toma
de Potencial
(Conexiones)
Tubería
Ánodo de
Sacrificio
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Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
Rectificador
Lecho
Anódico
Tubería
En una Tubería
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Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
Rectificador
Lecho
Anódico
Base Tanque
En una Base de Tanque
TANQUE
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• Acometida eléctrica
• Tipos de rectificadores: Enfriados por Aire o
Aceite.
• Modo de funcionamiento
– Manual
– Automático
Rectificadores
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Por Corriente Impresa
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Ubicación del armario
teniendo en cuenta:
• Necesidad de
alimentación eléctrica.
• Potencia de la acometida
• Cableado desde cuadro
general, interruptor
identificado, Etc.
Rectificadores
Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
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En interior:
• Sala eléctrica BT en EB, Etc.
En exterior:
• Construcción de
caseta, bancada de
hormigón, Etc.
Rectificadores
Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
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Rectificadores
Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
Entrada a.c.
Transformador
Puente Rectificador
Control Salida d.c.
Esquema Eléctrico
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Modos de operación:
• Manual
– Mantiene constante la intensidad
• Automático
– Mantiene constante el potencial
Rectificadores
Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
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Potencial
Rectificadores
Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
Intensidad
Manual Automático
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Elemento de Protección Catódica que requiere
de un estudio más completo:
Cálculo
Diseño
Ubicación
Instalación
Mantenimiento
Lecho Anódico
Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
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Cálculo del lecho
• Resistencia:
– R lecho < R máx admisible = V rect x K
I rect
R lecho = f (ρ, N, , l, L, …)
• Vida
– Ánodos
– Backfill
Lecho Anódico
Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
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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%
Lecho Anódico
Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
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Horizontal Continuo:
• Longitud zanja: (R admisible)
• Nº de ánodos
– Intensidad
– Realimentación backfill
• Profundidad 1,5 a 1,8 metros
• Longitud zanja = longitud activa
Lecho Anódico
Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
Corr
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Suelo Al
Rectificador Conexión
Aislada
Backfill
Ánodo C.I.
Lecho Anódico
Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
Horizontal Continuo
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CRA 168
ANODO
AL RECTIFICADOR
CABLE GENERAL ANODICO AL (+) DEL RECTIFICADOR
CONEXIÓN A CABLE GENERAL
VERTICAL DISCONTINUO.DETALLE INSTALACIÓN LECHO ANÓDICO
1
1
CONEXIÓN CABLE-CABLE
Lecho Anódico
Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
Ánodo C.I.
ensacado
con backfill
Conexión
Aislada
Horizontal Discontinuo
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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.
…
Lecho Anódico
Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
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Lecho Anódico
Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
En Pozo Profundo
Longitud Activa =
Ánodos C.I. +
Backfill
Longitud
Inactiva
Rectificador
Tubería
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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
Lecho Anódico
Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
Corr
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Lecho Anódico en Pozo Profundo:
• Carbón
• Cable
• Centradores
• Tubo venteo
• Lastre
• Caja cables anódicos
Otros
Componentes
Lecho Anódico
Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
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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.
Lecho Anódico
Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
Corr
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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
Lecho Anódico
Elementos de Protección Catódica
Por Corriente Impresa
Corr
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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
Elementos de Protección Catódica
Puntos de Control (Tomas de Potencial)
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Elementos de Protección Catódica
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.
Corr
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ón y
Pro
tecció
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ató
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En interior:
• Arquetas o cámaras
existentes.
En exterior:
• Poste o bastidor de
acero
Elementos de Protección Catódica
Puntos de Control (Tomas de Potencial)
Corr
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ón y
Pro
tecció
n C
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Elementos de Protección Catódica
Puntos de Control (Tomas de Potencial)
Caja de
Conexiones
Conexión de
Referencia a
Tubería
Electrodo de
Referencia
Corr
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Pro
tecció
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• Varios tipos según su instalación:
- Portátil
- Permanente (con/sin probeta)
• Varios tipos según electrolito:
- Cu/SO4Cu (tierra)
- Ag/ClAg (tierra y agua de mar)
- Zinc (agua de mar)
- Calomelanos (tierra)
Elementos de Protección Catódica
Electrodo de Referencia
Corr
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ón y
Pro
tecció
n C
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V+-
Conexión
Cable
Tubería
Electrodo
Tester externo
Caja toma potencial
referenciapermanente
Portátil
Elementos de Protección Catódica
Electrodo de Referencia
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V+-
Tubería
Tester externo
Caja toma potencial
20 cm
Electrodoreferenciapermanente
Conexión
Permanente
Elementos de Protección Catódica
Electrodo de Referencia
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Permanente
Elementos de Protección Catódica
Electrodo de Referencia
En Corriente Impresa
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• Cable – estructura
• Cable – ánodo
• Cable – cable
• Cable – otros
• 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.
Elementos de Protección Catódica
Conexiones
Cualidades de una buena conexión: Mínima
Resistencia y Máximo Aislamiento
Corr
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• Necesidad : siempre
• Tipo de aislamiento : dependerá de su
criticidad
Circuito anódico : criticidad ALTA
Circuito catódico : criticidad BAJA
Otros elementos : criticidad BAJA
Aislamiento
Elementos de Protección Catódica
Conexiones
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Contenidor Corrosión
Protección Catódica
Tipos de Protección Catódica
Campos de Aplicación
Requisitos para la Protección Catódica
Normativa de Protección Catódica
Diseño de Protección Catódica
Elementos de Protección Catódica
Control de la Protección Catódica
Corrientes Vagabundas
Influencias por Alterna
Estructuras Complejas
Corr
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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/SO4Cu.
Control de la Protección Catódica
¿Cómo Sabemos la Cantidad de Electrones Necesarios para
eliminar la Corrosión?
Corr
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Control de la Protección Catódica
Diagrama de Pourbaix
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Cuando el potencial de la estructura medido
respecto a un electrodo de referencia alcanza un
potencial suficientemente negativo, se cumple el
Criterio de Protección Catódica 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
Control de la Protección Catódica
Criterios de Protección
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Control de la Protección Catódica
Criterios de Protección
UNE EN 12954
Todos los potenciales están libres de caída óhmica IR y se
refieren a un electrodo de referencia cobre/sulfato de cobre
saturado Ecu=EH - 0,32 V.
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Control de la Protección Catódica
Técnicas de Medición
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Control de la Protección Catódica
Errores de Medida
Variación del potencial medido según la situación del
electrodo de referencia.
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V LEIDO EN TESTER = V REAL EN A + IPC x RT
IPC = 0 VLEIDO = VREAL
(-1,20 V) (-0,7 V) (-0,5 V)
Control de la Protección Catódica
Errores de Medida
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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.
Control de la Protección Catódica
Electrodo de Referencia con Probeta
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V+-
Cable tubería
Tubería
Tester externo
Caja toma potencial
20 cm
Cable probeta
Cable electrodo
Electrodoreferenciaprobeta
Control de la Protección Catódica
Electrodo de Referencia con Probeta
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Control de la Protección Catódica
Electrodo de Referencia con Probeta
Fiabilidad
de la
medida
también en
presencia
de
corrientes
vagabundas
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Registros de Potenciales
ON/OFF en Probetas
Control de la Protección Catódica
Electrodo de Referencia con Probeta
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Contenidor Corrosión
Protección Catódica
Tipos de Protección Catódica
Campos de Aplicación
Requisitos para la Protección Catódica
Normativa de Protección Catódica
Diseño de Protección Catódica
Elementos de Protección Catódica
Control de la Protección Catódica
Corrientes Vagabundas
Influencias por Alterna
Estructuras Complejas
Corr
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• 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
Corrientes Vagabundas
Concepto
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Corrientes Vagabundas
Sistema de Tracción
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Corrientes Vagabundas
Sistema de Tracción
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Corrientes Vagabundas
Sistema de Tracción
Variaciones diurnas importantes del
potencial de la tubería y pequeña
actividad nocturna
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Corrientes Vagabundas
Otras Tuberías
Influencias con otros sistemas de protección
catódica
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Corrientes Vagabundas
Otras Tuberías
Control de las
influencias
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Corrientes Vagabundas
Corrosión acelerada
Salida corriente DC
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Contenidor Corrosión
Protección Catódica
Tipos de Protección Catódica
Campos de Aplicación
Requisitos para la Protección Catódica
Normativa de Protección Catódica
Diseño de Protección Catódica
Elementos de Protección Catódica
Control de la Protección Catódica
Corrientes Vagabundas
Influencias por Alterna
Estructuras Complejas
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2 Tipos de influencias eléctricas por corriente AC:
Influencias por Alterna
Riesgos sobre Tuberías enterradas bien Revestidas
CONDUCCIÓN INDUCCIÓN
CORTA DURACIÓN LARGA DURACIÓN
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• Tensión por Conducción: aproximación a
apoyos de líneas eléctricas de alta y media
tensión.
daños mecánicos revestimiento y tubería
Influencias por Alterna
Riesgos sobre Tuberías enterradas bien Revestidas
CONDUCCIÓN
Corr
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Influencias por Alterna
Riesgos sobre Tuberías enterradas bien Revestidas
• 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.
CONDUCCIÓN
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Influencias por Alterna
Riesgos sobre Tuberías enterradas bien Revestidas
CONDUCCIÓN
• Ejemplo típico de corrosión o daño por
Conducción:
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Influencias por Alterna
Riesgos sobre Tuberías enterradas bien Revestidas
Vx
Vx = f ( V, p, d, e )
SI Vx > V MÁX. REVESTIMIENTO DESPERFECTO REVESTIMIENTO
SI Vx >> V MÁX. REVESTIMIENTO DAÑO SOBRE TUBERÍA
TIERRA
CONDUCCIÓN
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Influencias por Alterna
Riesgos sobre Tuberías enterradas bien Revestidas
TUBERÍA
CAJA CONEXIONES
CON VIA CHISPAS
PICAS DE ZINC
CONDUCCIÓN
SISTEMA DE MITIGACIÓN:
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sobretensiones peligrosas
seguridad del
personal
• Tensión por Inducción permanente: por
paralelismo con líneas eléctricas de alta
tensión
Influencias por Alterna
Riesgos sobre Tuberías enterradas bien Revestidas
CORROSIÓN
INDUCCIÓN
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Influencias por Alterna
Riesgos sobre Tuberías enterradas bien Revestidas
INDUCCIÓN
• Ejemplo típico de corrosión por inducción:
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Influencias por Alterna
Riesgos sobre Tuberías enterradas bien Revestidas
Si Vx permanente 24 Voltios Sistema puesta a tierra
Vx = f ( V,d,p,l )
l 2 Km.
Vx
d
TUBERIA
AC/DC
DISCRIMINADOR
Sistema puesta a tierra
LINEA ELECTRICA ALTA TENSION
INDUCCIÓN
SISTEMA DE MITIGACIÓN:
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Contenidor Corrosión
Protección Catódica
Tipos de Protección Catódica
Campos de Aplicación
Requisitos para la Protección Catódica
Normativa de Protección Catódica
Diseño de Protección Catódica
Elementos de Protección Catódica
Control de la Protección Catódica
Corrientes Vagabundas
Influencias por Alterna
Estructuras Complejas
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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.
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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.
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Estructuras Complejas
P.C. DE Estructuras complejas
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.
Norma UNE-EN 14505
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Estructuras Complejas
Requisitos de aplicación de PC
Continuidad eléctrica entre las diferentes
estructuras que las componen.
Evitar riesgos de corrosión por corrientes
vagabundas.
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Estructuras Complejas
Dificultades de la Protección Catódica
• 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.
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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
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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.
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Estructuras Complejas
Dimensionamiento sistema PC
Dimensionamiento rectificadores
Distribución lechos anódicos
Instalación puntos de control. Electrodos probeta
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Estructuras Complejas
Criterio de Protección
1- Criterio según UNE-EN 12954
2- 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
Corr
osi
ón y
Pro
tecció
n C
ató
dic
a
Torrent de l’Estadella, 41
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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
Presentación
Corrosión y Protección Catódica
PREGUNTAS
Muchas Gracias
por vuestra
atención!