P2035301 - PROTECCION CATODICA

SUBDIRECCION DE TECNOLOGIA Y DESARROLLO PROFESIONAL
UNIDAD DE NORMATIVIDAD TECNICA
ESPECIFICACION TECNICA PARA PROYECTO DE OBRAS
SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
(CATHODIC PROTECTION SYSTEMS)
P.2.0353.01
PRIMERA EDICION
SEPTIEMBRE, 2000
SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
Primera edición
P.2.0353.01:2000 UNT
PREFACIO
Pemex Exploración y Producción (PEP) en cumplimiento del decreto por el que se reforman,
adicionan y derogan diversas disposiciones de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización,
publicado en el Diario oficial de la Federación de fecha 20 de mayo de 1997 y acorde con el Programa
Nacional de Modernización de la Administración Pública Federal 1995 - 2000, así como con la
facultad que le confiere la “Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios del Sector Público”, la
“Ley de Obras Públicas y Servicios relacionado con las mismas” y la sección 4 de las Reglas
Generales para la Contratación y Ejecución de Obras Públicas y Servicios relacionados con las
mismas, expide la presente especificación a fin de que se aplique en los sistemas de protección
catódica.
Esta especificación se elaboró tomando como base la segunda edición de la norma No. 2.413.01,
emitida en 1990 por Petróleos Mexicanos de la que se llevó a cabo su revisión, adecuación y
actualización, a fin de adaptarla a los requerimientos de Pemex Exploración y Producción.
En la elaboración de esta especificación participaron:
Subdirección de Región Norte
Subdirección de Región Sur
Subdirección de Región Marina Noreste
Subdirección de Región Marina Suroeste
Dirección Ejecutiva del Proyecto Cantarell
Subdirección de Perforación y Mantenimiento de Pozos
Coordinación Ejecutiva de Estrategias de Exploración
Auditoría de Seguridad Industrial y Protección Ambiental
Subdirección de Planeación
Subdirección de Administración y Finanzas
Subdirección de Tecnología y Desarrollo Profesional
Unidad de Normatividad Técnica
1/54
SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
Primera edición
P.2.0353.01:2000 UNT
INDICE DE CONTENIDO
Página
0.
Introducción. ............................................................................
3
1.
Objetivo. ...................................................................................
3
2.
Alcance. …………...……………..….........................................
3
3.
Actualización. ...........................................................................
3
4.
Campo de aplicación. ..............................................................
3
5.
Referencias. .............................................................................
3
6.
Definiciones. …………………....………....................................
3
7.
Generalidades. …………………………....................................
5
7.1
Sistemas de protección catódica. .………….............................
5
7.2
Mediciones. ……………………….…………..............................
6
7.3
Recubrimientos anticorrosivos. ……………..............................
7
7.4
Aislamiento eléctrico. …………….………….............................
7
7.5
Pruebas de requerimiento de corriente. …...............................
7
7.6
Dispositivos para impresión de corriente. .…...........................
9
7.7
Camas anódicas de pozo profundo. ……….............................
9
7.8
Criterios para protección catódica. …………............................
11
7.9
Consideraciones de diseño. …………………...........................
11
7.10
Objetivos principales. ...............................................................
12
7.11
Dibujos. ………………………….………….…............................
12
8.
Diseño. .………………………………………….….....................
12
8.1
Tuberías enterradas y/o sumergidas. ………...........................
12
8.2
Plataformas Marinas. …………….………….............................
14
8.3
Muelles y embarcaderos. ……………………............................
19
8.4
Monoboyas y transporte marino. .…………..............................
19
8.5
Tanques de almacenamiento. ………………............................
20
8.6
Condensadores e intercambiadores de calor...........................
21
8.7
Control de corrientes parásitas. …………….............................
24
9.
Procedimiento de cálculo. .......................................................
25
10.
Concordancia con otras normas. .............................................
29
11.
Bibliografía. ..............................................................................
29
Figuras. ....................................................................................
30
Tablas. .....................................................................................
49
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SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
Primera edición
0.
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Introducción.
3.
Dentro de las principales actividades que se llevan
a cabo en Pemex Exploración y Producción (PEP),
se encuentran el diseño, construcción, operación y
mantenimiento
de
las
instalaciones
para
extracción, recolección, procesamiento primario,
almacenamiento, medición y transporte de
hidrocarburos, así como la adquisición de
materiales y equipos requeridos para cumplir con
eficiencia y eficacia los objetivos de la Empresa.
En vista de ésto, es necesaria la participación de
las diversas disciplinas de la Ingeniería, lo que
involucra diferencia de criterios.
Con el objeto de unificar criterios, aprovechar las
experiencias dispersas, y conjuntar resultados de
las investigaciones nacionales e internacionales,
Pemex Exploración y Producción emite a través
del Unidad de Normatividad Técnica, esta
especificación, para aplicarse en el diseño de
sistemas de protección catódica.
1.
Objetivo.
Actualización.
A las personas e instituciones que hagan uso de
este documento normativo técnico, se solicita
comuniquen por escrito las observaciones que
estimen pertinentes, dirigiendo su correspondencia
a:
Pemex Exploración y Producción.
Unidad de Normatividad Técnica.
Dirección: Bahía de Ballenas # 5, 9° piso.
Col. Verónica Anzures, México, D.F. 11300
Teléfono directo: 5 5-45-20-35.
Conmutador 5 7-22-25-00, ext. 3-80-80
Fax: 3-26-54
E-mail: mpacheco @pep.pemex.com
4.
Campo de aplicación.
Esta especificación establece los requisitos
mínimos para diseñar Sistemas de Protección
Catódica en estructuras metálicas enterradas o
sumergidas que por su utilización en la
explotación, transporte y almacenamiento de
hidrocarburos y sus derivados, están expuestos a
los efectos de la corrosión.
Este documento aplica en todas las áreas de
Pemex Exploración y Producción que diseñan,
inspeccionan o utilizan sistemas de protección
catódica; Así mismo es de observancia obligatoria
por los contratistas o prestadores de servicio que
desarrollen
esta
actividades
para
Pemex
Exploración y Producción.
2.
5.
Alcance.
Esta especificación establece los criterios y
requerimientos para el diseño de sistemas de
protección catódica, a través de corriente impresa
o camas anódicas de pozo profundo, para la
protección contra la corrosión de sistemas tuberías
enterradas o sumergidas, plataformas marinas,
muelles y embarcaderos, monoboyas, tanques de
almacenamiento, entre otras instalaciones y
equipos, utilizados en las actividades de
transporte,
reparación,
distribución
y
procesamiento primario de hidrocarburos en
Pemex Exploración y Producción.
3/54
Referencias.
NOM-008-SECRE-1999
“Control de la corrosión
externa en tuberías de acero enterradas y/o
sumergidas”.
6.
Definiciones.
6.1
Anodo.
Es el electrodo en el cual ocurre el fenómeno de
oxidación.
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6.2
P.2.0353.01:2000 UNT
Anodo galvánico o de sacrificio.
6.10
Es un metal con potencial normal de oxidación,
mayor que el de la estructura metálica por proteger
y que al emitir corriente de protección, se
consume.
Proceso de naturaleza electroquímica por medio
del cual los metales se deterioran, debido a la
interacción con el medio que los rodea .
6.11
6.3
Es la corriente directa por área unitaria, expresada
usualmente en miliamperios por metro cuadrado o
miliamperios por pie cuadrado.
Cama anódica.
6.12
Es el grupo de ánodos inertes o galvánicos que
forman parte del circuito de protección catódica.
6.5
Cama anódica profunda.
Uno o más ánodos instalados verticalmente a una
profundidad de 15.0 m o más, bajo la superficie de
la tierra en un pozo perforado, para suministrar
protección catódica a la superficie externa de una
estructura metálica en contacto con un electrólito.
6.6
Densidad de corriente.
Anodo inerte.
Es aquel que no produce corriente eléctrica.
6.4
Corrosión.
Cama anódica superficial.
Electrólito.
Es un conductor iónico de corriente directa, se
refiere al subsuelo o al agua en contacto con una
estructura metálica enterrada o sumergida.
6.13
Elemento de medición.
Es una resistencia calibrada, contenida en el
interior del poste de señalamiento y registro; sirve
para medir corriente de protección catódica.
6.14
Junta de aislamiento.
Uno o más ánodos instalados vertical u
horizontalmente a una profundidad menor de 15.0
m para suministrar protección catódica a una
estructura metálica enterrada o sumergida.
Elemento de material aislante que se intercala en
el
sistema
de
tubería
para
seccionar
eléctricamente la estructura metálica por proteger.
6.7
6.15
Cátodo.
Es el electrodo de una celda electroquímica, en el
cual ocurre el fenómeno de reducción y por
consiguiente el área que no es atacada por la
corrosión.
Mezcla de materiales sólidos que envuelven al
ánodo para incrementar su conductividad eléctrica
en el terreno donde se alojan.
6.16
6.8
Polarización.
Corriente de protección catódica.
Corriente directa necesaria para obtener los
valores de potencial de protección de una
estructura metálica enterrada o sumergida en un
electrólito.
6.9
Material de relleno (Backfill).
Corriente parásita.
Es la corriente eléctrica de origen desconocido que
llega a la estructura metálica a través del
electrólito.
4/54
Es la magnitud de variación de un potencial de
circuito abierto de un electrodo, causado por el
paso de una corriente eléctrica.
6.17
Poste de señalamiento y registro.
Es aquel que indica la trayectoria y localización de
la (s) estructura (s) metálica (s) por proteger;
sirviendo además para medir el potencial de la (s)
estructura (s) al electrólito, ya sea natural o de
protección.
SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
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6.18
P.2.0353.01:2000 UNT
Potencial natural.
6.27
Es la diferencia de tensión entre una estructura
metálica en su estado natural y un electrodo de
referencia en contacto con un electrólito.
Es la resistencia eléctrica específica de un terreno,
se expresa en ohms-cm.
6.28
6.19
Pozo cerrado.
Es la instalación en la cual los ánodos son
rodeados por un relleno especial (backfill).
6.21
Protección Catódica.
Procedimiento eléctrico para proteger contra la
corrosión externa un metal enterrado o sumergido
en contacto con un electrólito, convirtiendo al metal
en el cátodo de una celda electroquímica mediante
el paso de la corriente que proviene de un ánodo.
6.22
Prueba de requerimiento de corriente.
Es la aplicación de corriente directa en la
estructura metálica por proteger, con el fin de
determinar la corriente de protección y determinar
los alcances de protección para cada uno de los
puntos de drenaje eléctrico.
6.23
Puenteo.
Es la unión de estructuras metálicas por medio de
un
conductor
eléctrico
y
soldadura
por
aluminotermia.
6.24
Punto de drenaje.
Es el sitio en el que se suministra corriente de
protección a una estructura metálica.
6.25
Rectificador.
El equipo que convierte corriente alterna a una
corriente directa controlada.
6.26
Soldadura por aluminiotermia.
Pozo abierto.
Es la instalación en la cual los 41 anodos son
rodeados únicamente por un electrólito acuoso.
6.20
Resistividad del terreno.
Proceso que se utiliza para soldar conductores
eléctricos a estructuras metálicas, consiste de una
mezcla pulverizada de óxido de cobre, aluminio y
pólvora que se activa mediante una chispa.
7.
Generalidades.
7.1
Sistemas de protección catódica.
Existen dos tipos de sistemas de protección
catódica que pueden utilizarse individualmente o
combinados y son:
-
Por medio de corriente impresa.
-
Por medio de ánodos galvánicos.
7.1.1
Corriente impresa.
Este sistema requiere de una fuente de corriente
directa y un electrodo auxiliar (ánodo), situado a
cierta distancia de la estructura a proteger. El
terminal positivo de la fuente de corriente directa
se conecta al ánodo y el terminal negativo a la
estructura a proteger, de este modo la corriente
fluye del ánodo a través del electrólito a la
estructura. (fig. 1).
En suelos y aguas de resistividad elevada, el
voltaje aplicado debe ser más alto que en medios
de baja resistividad.
La fuente de corriente suele ser un rectificador que
suministra corriente directa.
Los ánodos para corriente impresa pueden ser de
grafito, fierro fundido con alto contenido de silicio,
plomo-plata, platino, aceros, etc.
Recubrimientos anticorrosivos.
Son los materiales y revestimientos que se usan
para prevenir la corrosión de una estructura
metálica por el aislamiento del medio.
5/54
Los ánodos se instalan enterrados o sumergidos y,
según el tipo de material, desnudos o
empaquetados con
relleno
especial. Ver
referencia No. P.3.413.01.
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7.1.2
P.2.0353.01:2000 UNT
7.2.2
Anodos galvánicos (de sacrificio).
Este sistema utiliza la diferencia de potencial entre
el material del ánodo y la tubería como fuente de
corriente. En este tipo de instalación el material de
los ánodos se consume rápidamente (dependiendo
de la resistividad del electrólito y del material
usado como ánodo) durante el proceso de
descarga del mismo. Los materiales de uso más
común como ánodos de sacrificio son el zinc, el
magnesio y el aluminio (fig. 2). Los ánodos se
pueden instalar enterrados o sumergidos,
desnudos o empaquetados con un relleno
especial, se pueden conectar a la estructura
metálica individualmente o en grupos. Su corriente
de salida esta limitada por la diferencia de
potencial entre el ánodo y el tubo y por la
resistividad del electrólito.
7.2
Mediciones.
7.2.1
Medición de potenciales.
Con la medición de potenciales se obtiene el nivel
de protección en todo fenómeno de corrosión
electroquímica. Ver fig. 3.
Aplicación:
a)
Medición de potenciales naturales para:
-
Pruebas de protección catódica.
-
Estudio de interferencias.
Medición de la resistividad.
Esta medición se debe de efectuar con el fin de
conocer la conductividad eléctrica del terreno en
contacto con la estructura metálica; de este valor
depende la exactitud del diseño.
La resistividad del terreno se determina circulando
una cantidad conocida de corriente eléctrica por la
tierra y midiendo el cambio de potencial resultante.
Se utilizan cuatro varillas metálicas instaladas en la
tierra, separadas de acuerdo a la profundidad
deseada y al método empleado.
Los instrumentos más usados para medir la
resistividad del terreno son el Magger y el
Vibroground (fig. 4); en la fig. 5 se muestra la
medición de resistividad utilizando un voltamperímetro. En estructuras metálicas bien
recubiertas se miden las resistividades sólo en los
lugares que se consideren de baja resistividad,
tales como zonas pantanosas, agrícolas, etc. En
estructuras metálicas pobremente recubiertas se
deben efectuar mediciones cada 100 metros,
pudiendo variar esta distancia según lo amerite el
caso. Los datos obtenidos se grafican en papel
semilogarítmico de tres ciclos, tomando el eje
logarítmico para las resistividades y el eje de
escala natural para las distancias; con la gráfica se
determinan los puntos críticos que son los que
registran los valores más bajos.
Se debe levantar un perfil de resistividades en los
lugares donde se considere conveniente, de
acuerdo al tipo de diseño.
7.2.3
-
Investigación de corrientes parásitas.
-
Conductancia de recubrimientos.
-
Localización de áreas anódicas.
b)
Medición de potenciales de protección para:
-
Pruebas de protección catódica.
-
Localización de fallas en el cable colector de la
cama anódica.
Valores de medios corrosivos.
0-1000 Ohms-cm
6/54
Altamente corrosivos.
1000-5000 Ohms-cm
Moderadamente corrosivos.
5000-10000 Ohms-cm
Poco corrosivos.
10000-en delante Ohms-cm
Muy poco corrosivos.
Debe tomarse en cuenta la relatividad de estos
valores al considerar los valores criticos.
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7.3
P.2.0353.01:2000 UNT
Recubrimiento anticorrosivo.
3.
A la estructura metálica por proteger se le debe
aplicar un recubrimiento anticorrosivo para aislarla
del medio, mitigar la corrosión y hacer más efectiva
la protección catódica. Ver normas Pemex y
especificación PEP del capítulo de Referencias.
En la entrada y salida de la tubería a
estaciones de medición y/o regulación de
presión.
4.
En estaciones de bombeo o de compresión,
en la tubería de succión y descarga o en la
línea principal, corriente arriba y corriente
abajo de las estaciones.
5.
En áreas donde existan corrientes parásitas.
6.
En las uniones de metales diferentes para
protección contra la corrosión galvánica.
7.
En el origen y final del sistema de tuberías
que se desea proteger, para prevenir
continuidad eléctrica con otro sistema
metálico, en este caso se utilizan las juntas
aislantes monoblock.
8.
En la unión de una tubería recubierta con una
tubería desnuda.
7.4
Aislamiento eléctrico.
La estructura metálica que se desea proteger debe
quedar eléctricamente aislada de cualquier otro
tipo de estructura metálica o del concreto que no
esté considerado en el proyecto de protección
catódica, tales como soportes de tubería,
estructuras de puentes, túneles, pilotes, camisas
protectoras, recubrimiento de lastre, etc. Los
aislamientos eléctricos además de impedir fugas
de corriente de protección, dividen eléctricamente
a la tubería en secciones o tramos, lo que facilita el
mantenimiento y control de un sistema de
protección catódica eficiente.
7.4.1
Los
aislamientos
eléctricos
deben
seleccionarse considerando la temperatura,
presión y resistencia dieléctrica que estén
presentes en la operación del ducto.
Deben evitarse la instalación de estos aislamientos
en lugares cerrados donde sea probable la
presencia de atmósferas combustibles.
7.5
Pruebas
corriente.
de
requerimiento
de
1.
En estaciones de medición y cabezales de
pozos.
Estas pruebas de campo forman la parte esencial
de las bases de diseño para elaborar un buen
proyecto del sistema de protección catódica de una
estructura metálica enterrada o sumergida. Las
pruebas consisten en aplicar corriente directa a la
estructura metálica por proteger, obteniendo datos
suficientes para determinar la cantidad necesaria
de corriente de protección. También se usan para
determinar las atenuaciones de potencial que
sirven como base para espaciar los puntos de
drenaje, así como para poder calcular el por ciento
de área desnuda y diseñar el sistema de
protección más conveniente; tales pruebas se
deben efectuar en los puntos seleccionados
durante el recorrido inicial sobre el derecho de vía;
considerando principalmente disponibilidad de
energía eléctrica, resistividad del terreno y
actividad de las corrientes parásitas.
2.
En conexiones con la tubería principal, tales
como líneas colectoras y sistemas de
distribución laterales.
El número de pruebas de requerimiento de
corriente lo determina el estado del recubrimiento
de la estructura metálica por proteger.
En cruzamientos de ríos cuya longitud es
considerable, deben instalarse juntas aislantes en
los extremos de dichos cruces y así esta sección
de
la
estructura
puede
protegerse
independientemente. Ver norma Pemex No.
2.421.01 y especificación PEP P.3.413.01.
7.4.2
Localización
eléctricos.
de
aislamientos
Se deben instalar aislamientos eléctricos en los
lugares siguientes:
7/54
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7.5.1
Desarrollo
de
la
requerimiento de corriente.
P.2.0353.01:2000 UNT
prueba
de
El equipo y material necesario para hacer esta
prueba es el siguiente:
-
Fuente de energía eléctrica de corriente
directa (máquina de soldar, rectificador
portátil, acumulador de automóvil, etc.).
-
Voltímetros de corriente directa con una
resistencia interna mínima de 1000 ohms por
volt. y con escalas desde 20 mV hasta 10 V.
-
Electrodo (s) de referencia (cobre/ sulfato de
cobre saturado).
-
Derivador de corriente.
-
Conductores eléctricos de cobre de diferentes
calibres y tipos.
-
Soldadura por aluminotermia.
-
Picos, palas.
-
Tramos de tubo o chatarra para el sistema de
tierra.
El polo negativo de la fuente se debe conectar a la
estructura metálica, intercalando un derivado que
sirve para conectar el instrumento de medición de
potenciales y corriente; el polo positivo se debe
conectar a una pieza metálica cualquiera, que
puede ser tubería de desecho o chatarra, para que
muestre una gran área de contacto y facilite la
dispersión de corriente hacia el terreno, esta pieza
metálica constituirá el dispositivo provisional de
tierra y se deberá enterrar a una distancia mínima
de 25 metros y máxima de 500 metros de la
estructura metálica. Se debe humedecer el terreno
para que la pieza metálica haga mejor contacto
con el suelo, en caso de seleccionarse un punto
donde no existan depósitos o corrientes de agua.
Antes de efectuar la prueba se deben instalar
puntas soldadas a la tubería a cada 5 kilómetros,
en caso de que la tubería cuente con derecho de
vía transitable, de no ser así las puntas se deben
instalar en aquellos lugares de fácil acceso. Se
debe aislar perfectamente la conexión entre la
8/54
punta (alambre de cobre No. 12 AWG) y el tubo
para evitar la pérdida de corriente protectora.
Antes de aplicar la corriente se debe medir los
potenciales naturales en el punto de drenaje y en
las puntas de prueba, esto nos indica el grado de
aislamiento
y
el
estado
dieléctrico
del
recubrimiento anticorrosivo de la tubería enterrada.
También se debe determinar la resistividad en el
lugar donde se instala el dispositivo provisional de
tierra.
Es factor importante para la selección de los
puntos de drenaje, la existencia de líneas de
conducción eléctrica de las siguientes tensiones:
110, 220, 440V; 6.6, 13.2, 15, 23 ó 34.5 KV,
cercanas al lugar donde se efectuarán las pruebas
de requerimiento de corriente, sobre todo si se
piensa instalar un sistema de protección a base de
corriente impresa.
La aplicación de corriente se debe hacer sin
exceder el potencial estructura-electrólito, de –2.5
volts en el punto de drenaje para no dañar el
recubrimiento de la estructura metálica. Se deben
medir la tensión y la corriente de la fuente
aplicados al principio y periódicamente se anotan
los valores de potencial estructura electrólito,
tensión y corriente aplicadas, y la hora en que se
efectúan.
El potencial estructura-electrólito tiende a subir a
un valor máximo constante, mientras que con la
tensión y la corriente sucede lo contrario: Esto se
debe a la polarización de la estructura metálica y el
tiempo en que esto se logra es muy variable,
dependiendo principalmente, del estado del
recubrimiento y de la resistividad del electrólito.
Durante el tiempo de la prueba se deben medir y
anotar los potenciales estructura-electrólito, la hora
en que se efectuaron a lo largo de la estructura
metálica, suspendiéndose las pruebas en el punto
en que se obtiene un valor de –0.85 volts, esto
mismo se debe aplicar a toda la estructura
metálica por proteger. Con los valores así
obtenidos se determina el por ciento de área
desnuda y la corriente de protección.
SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
Primera edición
7.6
Dispositivos
corriente.
P.2.0353.01:2000 UNT
de
b)
Son más caras en su instalación que las
camas superficiales con similar corriente de
salida.
Los sistemas de protección catódica por medio de
corriente
impresa,
generalmente
utilizan
rectificadores de corriente alterna como fuente de
corriente directa.
c)
Existen otras fuentes de corriente que pueden
usarse bajo circunstancias especiales como son:
Generadores mecánicos, generadores de viento,
baterías, celdas solares y turbinas.
La inspección, reemplazo o reparación de
componentes de la cama puede ser difícil en
instalaciones de camas anódicas profundas
de pozo cerrado.
d)
Las camas anódicas profundas de pozo
cerrado
requieren
de
consideraciones
especiales
de
diseño,
porque
son
susceptibles a bloqueo de gas.
e)
La compactación del material de relleno
alrededor del ánodo en una cama anódica
profunda es difícil de lograr. Con el material
de relleno de alta densidad puede lograrse la
compactación. Una compactación pobre en
ausencia de material de relleno puede causar
un deterioro acelerado del ánodo.
f)
Las camas profundas de pozo
requieren de un electrólito acuoso.
7.7
para
impresión
Camas anódicas de pozo profundo.
Las ventajas y desventajas siguientes son
características de las camas anódicas de pozo
profundo y deben considerarse en el diseño.
Ventajas.
a)
Pueden localizarse en áreas congestionadas
donde las camas anódicas superficiales
tienen interferencias o en derechos de vía
problemáticos.
abierto
b)
Tienen menor resistencia que las camas
anódicas superficiales en áreas de alta
resistividad.
g)
Las camas profundas de pozo abierto pueden
requerir de una envolvente no conductora
para prevenir derrumbes.
c)
Distribuyen mejor la corriente.
h)
d)
Se eliminan los posibles daños accidentales
que puedan ocurrir en camas anódicas
superficiales, como excavaciones y labores
agrícolas.
La determinación del funcionamiento de la
cama anódica profunda es más difícil y
menos exacta que las camas anódicas
superficiales.
e)
f)
Los
afectan
menos
las
variaciones
temporales de humedad y están menos
propensos a heladas.
El uso de camas profundas de pozo abierto y
pozo cerrado, diseñadas específicamente
para reemplazo de ánodos facilitan la
inspección, reparación y el reemplazo de los
componentes de la cama ánodica.
7.7.1
Selección del sitio de alojamiento de
la cama anódica del tipo profundo.
Debe obtenerse toda la información concerniente a
la estratigrafía, hidrología y litología del lugar
donde se pretenda ubicar una cama anódica de
este tipo.
Deben considerarse los factores geográficos que
se presenten por futuras congestiones urbanas en
el terreno.
Desventajas.
a)
Es difícil efectuar pruebas de requerimiento
de corriente para efectuar el diseño de una
cama anódica de este tipo.
9/54
Para el terreno y las características geológicas del
lugar, se deben averiguar si se requiere el uso de
revestimientos u otros dispositivos de protección
para evitar contaminación o daños al medio.
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P.2.0353.01:2000 UNT
Debe considerarse el aprovechamiento de la
energía eléctrica del lugar.
Debe considerarse la prevención de daños
mecánicos y eléctricos a toda estructura ajena,
como tuberías, pozos, minas y túneles en las
cercanías de la cama anódica.
corriente de salida total de proyecto, el tamaño, la
forma, el peso y la relación de área al peso de los
ánodos, el relleno, la resistencia de la cama
anódica calculada, la vida útil y otros factores de
diseño.
7.7.4
Alambre conductor del ánodo.
Las mediciones de la resistividad del suelo son
datos de diseños útiles.
Cada ánodo debe
conductor aislado.
7.7.2
El calibre mínimo para el conductor eléctrico debe
ser de 8 AWG.
Pozo del ánodo.
El diámetro del pozo puede variar de acuerdo al
diseño de la cama anódica, de 6 a 12 pulgadas (15
a 30 cm).
La profundidad del pozo depende del estrato de la
superficie, el número y la longitud de los ánodos.
7.7.3
Debe evitarse
conductores.
el
contar
con
empalme
un
de
alambre
alambres
Los ánodos pueden requerir un soporte adicional
para el bajado o colgado en el pozo del ánodo.
Selección de materiales.
La selección de materiales
consideración especial.
debe
tener
una
Los materiales como el grafito, acero al alto silicio
y cromo platino y hierro pueden considerarse para
ánodos en camas de pozo profundo.
La selección del aislamiento del alambre conductor
debe basarse en las condiciones del medio.
El aislamiento debe ser continuo, tener
propiedades dieléctricas, tener alta resistencia a la
abrasión y a las rupturas por esfuerzo.
7.7.5
Debe considerarse el área de superficie del ánodo,
su peso y su descarga de corriente.
Los ánodos de grafito son útiles en forma tubular,
cilíndrica o barra cuadrada.
El hierro al alto silicio es útil en barras cilíndricas o
en formas tubulares ya que es resistente en
medios con halógenos.
El revestimiento de platino y los ánodos
platinizados con materiales de titanio, nobelio o
tántalo, son útiles en forma de alambres de
diámetro pequeño, malla de alambre y barras.
El acero en formas tales como rieles, barras,
tubos, pueden instalarse como ánodos continuos;
la parte superior puede ser recubierta para
minimizar la descarga de corriente de esta área.
El número de ánodos y el material de estos, lo
determinan los factores siguientes: El medio, la
10/54
Conexión conductor ánodo.
Esta conexión debe ser de baja resistencia, de
sello hermético contra la humedad y tener
resistencia mecánica para soportar al ánodo.
7.7.6
Relleno.
En pozos cerrados, debe usarse relleno conductivo
para bajar la resistencia total de la cama anódica,
proporcionar una adecuada distribución de
corriente y prolongar la vida del ánodo, retardar
derrumbes y presentar un medio permeable para la
migración de gases.
El coque metalúrgico y calcinado y el coque de
petróleo son recomendables como material de
relleno.
En la selección de un relleno, se deben considerar
la resistividad, el tamaño de partícula, el peso
específico y el análisis químico.
SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
Primera edición
P.2.0353.01:2000 UNT
Si no se requiere que el relleno sea permanente, el
gráfito en escamas puede usarse como material de
relleno conductivo.
b)
El relleno no conductivo como la arena y gravilla
pueden usarse arriba o abajo del relleno
conductivo para prevenir derrumbes y dar
permeabilidad.
7.7.7
Para una interpretación valida se debe
efectuar la corrección a que haya lugar
debido a la caída de voltaje óhmica originada
durante la medición.
Camisa o envolvente.
La camisa puede requerirse para el control de
derrumbes y para prevenir descargas de corriente
no deseadas.
c)
Un cambio de voltaje negativo (catódico)
mínimo de 300 milivolts respecto del potencial
natural, producido por la aplicación de la
corriente de protección. El cambio de voltaje
se mide entre la superficie de la estructura y
un electrodo de referencia de Cu/Cu SO4
saturado, en contacto con el electrólito. Este
criterio no se aplica a estructuras en contacto
con metales diferentes.
d)
Un cambio de voltaje de polarización negativo
(catódico) mínimo de 100 milivolts medido
entre la superficie de la estructura y un
electrodo de referencia de Cu/Cu SO4
saturado, en contacto con el electrólito.
Pueden usarse camisas metálicas tales como
acero, hierro y aluminio si la camisa no provoca
descargas de corriente indeseable en (o) cerca del
nivel del terreno.
Pueden usarse camisas no metálicas tales como
cemento-asbesto y termoplástico para prevenir
descargas de corriente cerca del nivel del terreno.
7.7.8
Ventilación.
En las camas de pozo profundo puede haber
presencia de gases producidos por electrólisis, por
lo que deben de contar con un tubo de ventilación
adecuado, para que los gases puedan disiparse a
la atmósfera.
Para la ventilación pueden usarse
metálicos, como los plásticos.
tubos no
La selección de materiales debe basarse en las
condiciones ambientales y en los requerimientos
mecánicos.
7.8
Un
potencial
de
protección
negativo
tubo/suelo de 0.95 volts, cuando la tubería se
encuentre en condiciones anaeróbicas y
estén presentes baterías sulfato-reductoras.
Criterios para protección catódica.
Este cambio de voltaje de polarización debe
determinarse interrumpiendo la corriente de
protección y midiendo el abatimiento de la
polarización.
Al interrumpir la corriente, ocurre un cambio
inmediato de voltaje. La lectura del voltaje después
del cambio inmediato debe usarse como base de
la lectura a partir de la cual se mide al abatimiento
de la polarización.
7.9
Consideraciones de diseño.
Para proporcionar protección catódica a las
estructuras de hierro fundido y acero es necesario:
En el diseño de un sistema de protección catódica
para
estructuras
metálicas
enterradas
o
sumergidas debe considerarse:
a)
a)
Un diseño económico en su instalación
operación y mantenimiento.
b)
La selección y especificación de materiales y
procedimientos de instalación que aseguren
una buena operación del sistema, durante el
tiempo para el cual fue diseñado.
Un voltaje negativo (catódico) de 0.85 volts
como mínimo, medido entre la superficie de la
estructura y un electrodo de referencia de
Cu/CuSo4 saturado (ver tabla 1) en contacto
con el electrólito. La determinación de este
voltaje debe hacerse con la corriente de
protección aplicada.
11/54
SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
Primera edición
c)
7.10
P.2.0353.01:2000 UNT
Un diseño que evite excesiva corriente de
protección la cual puede causar efectos
adversos en la estructura metálica por
proteger, en el recubrimiento o en estructuras
metálicas enterradas o sumergidas vecinas.
Objetivos principales.
Los objetivos principales que debe cumplir un
sistema de protección catódica son los siguientes:
Proporcionar suficiente corriente a las estructuras
metálicas para su protección y distribución, de tal
manera que se cumpla con el criterio de protección
seleccionado.
Minimizar las corrientes de interferencia que
afecten a estructuras metálicas vecinas.
Proporcionar al sistema anódico una vida útil
congruente con la vida de la estructura metálica.
c)
Especificaciones de la tubería, conexiones y
otros accesorios.
d)
Tipo y calidad del recubrimiento anticorrosivo
y/o del lastre de concreto, años de servicio.
e)
Instalaciones adyacentes.
f)
Camisas.
g)
Aislamientos eléctricos.
h)
Puenteos eléctricos.
i)
Requisitos de seguridad.
j)
Cruzamientos aéreos y subfluviales.
k)
Condiciones de operación de tubería.
8.1.2
Lugar donde se aloja la tubería.
Proporcionar una tolerancia adecuada al sistema
para cambios en los requerimientos de corriente
con el tiempo.
a)
Sistemas de protección catódica existentes o
propuestos.
Colocar los ánodos donde la posibilidad de daños
sea mínima.
b)
Posibles fuentes de interferencia.
c)
Condiciones especiales del ambiente
d)
Estructuras metálicas enterradas vecinas.
e)
Accesibilidad a la tubería.
f)
Disponibilidad de energía eléctrica.
g)
Factibilidad de aislamiento eléctrico de las
estructuras vecinas.
Corrientes de agua.
7.11
Dibujos.
Deben prepararse todos los dibujos que muestren
el sistema de protección catódica empleado con
detalle y precisión, incluyendo anotaciones y
especificaciones. (Ver 8.1.6.).
8.
Diseño.
h)
8.1
Tuberías enterradas y/o sumergidas.
8.1.3
8.1.1
Información útil para el diseño.
a)
Requerimientos de corriente de protección y
número total de puntos de drenaje de
corriente.
b)
Resistividad del electrólito.
c)
Continuidad eléctrica.
a)
b)
Planos de ruta, cartas de navegación (en
tubería submarina).
Datos constructivos.
12/54
Investigaciones y pruebas de campo.
SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
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d)
Aislamiento eléctrico.
e)
Registro de fugas.
f)
Corrientes de interferencia.
g)
Potenciales tubo-electrólito.
h)
Análisis químico del medio.
i)
Otros datos de operación y mantenimiento.
P.2.0353.01:2000 UNT
8.1.4
Consideraciones que influyen en la
selección del tipo de sistema de protección
catódica.
a)
La falta de corriente eléctrica excluye el uso
de un sistema de corriente impresa.
b)
Las corrientes parásitas que causan
fluctuaciones significativas de potencial tubosuelo, pueden excluir el uso de ánodos
galvánicos.
c)
Los efectos de las corrientes de interferencia
producidas por un sistema de protección
catódica con corriente impresa sobre
estructuras adyacentes, puede limitar su uso.
e)
La instalación a futuro de otras tuberías en el
mismo derecho de vía.
g)
Los costos de
mantenimiento.
instalación,
operación
y
8.1.5
Factores que determinan la corriente
de salida de los ánodos, su vida útil y su
eficiencia.
Las pruebas de campo previas al diseño no
siempre se requieren, sobre todo si hay
experiencias anteriores o hay datos disponibles
para estimar requerimientos de corriente,
resistividad y otros factores de diseño.
d)
f)
En tuberías donde no hay corrientes parásitas
y donde hay disponibilidad de corriente
eléctrica, la magnitud de la corriente de
protección que se requiere es el factor
determinante. La posibilidad de protección
con ánodos galvánicos puede establecerse
cuando los requerimientos de corriente, la
resistividad del electrólito y el potencial tubosuelo han sido razonablemente estimados
mediante pruebas de campo.
La disponibilidad de espacio, la proximidad de
otras estructuras y las facilidades de acceso,
instalación y mantenimiento.
13/54
a)
Para una corriente de salida determinada, la
vida de un ánodo depende del material del
ánodo, de su peso y del número de ánodos
en el sistema de protección catódica.
b)
Los datos sobre dimensiones, profundidad y
configuración de los ánodos, así como la
resistividad del electrólito, pueden utilizarse
para calcular la resistencia al electrólito de un
solo ánodo o de un grupo de ánodos.
c)
El comportamiento de los ánodos galvánicos
en la mayoría de los suelos puede mejorarse
utilizando un material especial de relleno
(Backfill). Mezclas de yeso, bentonita y sulfato
de sodio son las comúnmente usadas.
d)
El número de ánodos para corriente impresa
puede reducirse y su vida útil alargarse
mediante el uso de un relleno especial
(Backfill) alrededor de los ánodos. Los
materiales más comunes son coque y grafito
natural o fabricado.
e)
En el diseño de un sistema a base de
corriente impresa con ánodos extensamente
distribuidos, debe considerarse la atenuación
del voltaje y de la corriente a lo largo del
conductor de conexión. En tal caso, el
objetivo del diseño será optimizar el tamaño
de la cama anódica, el espaciamiento, las
dimensiones de los ánodos y el calibre del
conductor para conseguir un control eficiente
contra la corrosión en toda la tubería.
f)
Donde
pueda
anticiparse
que
el
entrampamiento de gas, generado por las
reacciones anódicas, pudiera perjudicar la
habilidad de la cama anódica de corriente
impresa para liberar la corriente requerida, se
tomarán las precauciones adecuadas para
SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
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ventear los ánodos. Un incremento en el
número de ánodos puede reducir el
bloqueo de gas.
g)
h)
i)
j)
k)
8.1.6
Donde pueda anticiparse que efectos electroosmóticos pudieran perjudicar la habilidad de
la cama anódica de corriente impresa para
liberar la corriente requerida, se tomarán las
precauciones convenientes para asegurar
una adecuada humedad del suelo alrededor
de los ánodos aumentando el número de
ánodos
de corriente impresa pueden
reducirse los efectos electro-osmóticos.
En tuberías submarinas, el método usado
para fijar los ánodos a la tubería debe estar
de acuerdo con el tipo y aplicación de estos,
debiendo mantenerse la continuidad eléctrica.
Los ánodos de magnesio son muy activos y
se desgastan rápidamente en agua de mar,
por lo que no se recomienda su uso, ya que
de hacerlo deben reponerse con frecuencia,
para este caso, se recomienda utilizar ánodos
de aluminio-indio.
Un recubrimiento de lastre que no haya sido
aplicado adecuadamente puede anular
totalmente o reducir parcialmente la eficacia
del sistema de protección catódica.
Los ánodos o cables arriba de la línea de lodo
del lecho marino están expuestos a daños
causados por dragados, anclas, buques,
redes, etc.
b)
Ubicación de las instalaciones de protección
catódica.
-
Acceso a las instalaciones de protección
catódica.
-
Tipo de cable y soldadura empleados.
-
Número, tipo, peso,
profundidad ánodos.
-
Resistividad del terreno.
-
Cantidad y tipo de relleno.
-
Arreglo del sistema de protección catódica.
-
Nombre del dueño del terreno donde se
localiza la instalación de protección catódica.
espaciamiento
y
Para corriente impresa:
Además
de
galvánicos:
los
incluidos
para
ánodos
-
Capacidad del rectificador o de la fuente de
corriente impresa empleada.
-
Capacidad de la subestación eléctrica.
-
Tipo de caseta
rectificador.
c)
Número y tipo de postes de señalamiento y
registro.
de
protección
para
el
Dibujos de diseño.
Deben prepararse todos los dibujos que muestren
con detalle y precisión el sistema de protección
catódica empleado. Los dibujos deben incluir:
a)
-
Datos de la tubería por proteger, tales como
diámetro, servicio, longitud, estructuras
vecinas
enterradas
y/o
sumergidas,
aislamiento eléctrico, etc.
Datos del sistema de protección catódica para
ánodos galvánicos:
14/54
Todas las desviaciones de las especificaciones
deben anotarse en los dibujos.
8.2
Plataformas marinas.
8.2.1
Información útil para el diseño de un
sistema de protección catódica.
a)
Reglamentos de construcción.
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b)
Datos de construcción en tierra y en mar.
-
Densidad de corriente de protección para
encontrar el criterio aplicable.
c)
Número, tamaño y localización de tuberías de
elevación.
-
Resistividad del agua.
d)
Recubrimiento.
-
Especificaciones de construcción.
e)
Aprovechamiento de energía eléctrica.
-
Aislamiento y continuidad eléctrica.
f)
Puntos de medición de control de corrosión.
-
Corrientes de interferencia.
g)
Requerimientos de seguridad.
-
Mantenimiento y datos de operación.
h)
Accesibilidad de instalación de equipo.
-
Verificar si existen otros sistemas
protección catódica en ese medio.
i)
Vida prevista de la plataforma.
j)
Nivel del agua.
8.2.2
8.2.4
Selección del sistema de protección
catódica.
Condiciones del lugar.
De acuerdo al lugar en que se encuentra la
estructura metálica, debe considerarse lo
siguiente:
-
Profundidad del lecho, contenido de oxígeno,
velocidad,
turbulencia,
temperatura,
resistividad, sedimentos, arena y sólidos en
suspensión.
En la tabla 9 se observan los factores
ambientales para el Golfo de México.
-
Confiabilidad en el mecanismo futuro y en el
mantenimiento, incluyendo los factores del
costo.
-
Instalaciones vecinas, incluyendo tuberías.
-
Aislamiento eléctrico de otras estructuras
metálicas que puedan provocar fugas de
corriente.
-
de
Sistemas de protección catódica existentes o
propuestos.
8.2.3
Reconocimiento del terreno, pruebas
de corrosión y experiencia de operación.
Las áreas sumergidas de las estructuras marinas
de acero deben protegerse con protección
catódica, pudiendo usarse el sistema de ánodos
galvánicos, el de corriente impresa o una
combinación de estos métodos, considerando la
disponibilidad de energía eléctrica y su
confiabilidad.
a)
Sistema de corriente impresa.
Este tipo de sistema se puede diseñar para
un montaje directo en la estructura, si es que
se aprobó este tipo de protección durante el
diseño y construcción de la estructura.
En los casos en que el sistema de corriente
impresa debe ser instalado en estructuras
marinas existentes, los ánodos pueden ser
montados en la estructura o colocados en el
fondo del mar alrededor de dicha estructura.
La tabla 8 muestra el consumo de materiales
para ánodos de corriente impresa.
Por seguridad y economía las plataformas
marinas pueden protegerse con un punto de
drenaje de corriente impresa, instalado en la
misma plataforma.
Ventajas:
Para este caso se necesitan los siguientes datos:
15/54
SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
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P.2.0353.01:2000 UNT
-
Se le añade poco peso a la estructura por
proteger.
-
Variabilidad de entrega de corriente.
-
Costo inicial de instalación menor que el
costo inicial de un sistema de ánodo
galvánico.
-
Resistividad del electrólito.
-
Tensión del
plataforma.
a
la
-
Prevención del daño mecánico en
instalación, el montaje y la operación.
la
-
Vida útil del material del ánodo.
-
Limitación en cuanto al área en la plataforma.
ánodo
con
respecto
Desventajas:
-
Pérdida completa del sistema de protección
catódica en el caso de una falla en la fuente
de energía o en las conexiones de los
ánodos.
Distribución de los ánodos.
La cantidad calculada de ánodos debe quedar
distribuida
proporcionalmente,
ver
Figuras
11,12,13,14,15,16 y 17 y deben sujetarse como lo
muestra las figuras 9 y 10.
-
La distribución de corriente no es muy
adecuada.
-
La instalación requiere un mantenimiento
mayor que el de los ánodos galvánicos,
durante el servicio de la estructura.
La Figura 18 muestra una idea general de la
estructura metálica sumergida.
b)
Sistema de ánodos galvánicos.
8.2.5
Zonas principales de la actividad de
corrosión en plataformas marinas.
Los ánodos galvánicos deben ser aleaciones
de metales como Magnesio, Zinc o Aluminio;
estas aleaciones se presentan en varias
formas y tamaños. El comportamiento de los
ánodos galvánicos en agua de mar depende
de su aleación, ver tabla 7.
En la mayoría de los casos el metal del ánodo se
funde alrededor de un soporte de tubería gruesa y
estos soportes se sueldan a la estructura cuando
está siendo construida.
a)
Zona atmosférica.- Es la parte de la
estructura que se encuentra continuamente
sobre el nivel del mar. Los problemas de
corrosión en esta zona se resuelven con el
uso de recubrimientos anticorrosivos. Ver
especificaciones PEP Nos. P.2.411.01,
P.3.411.01 y norma Pemex No. 4.411.01.
b)
Zona de marea y oleaje.- Es la parte de la
estructura expuesta intermitentemente a la
acción de las olas y mareas. En el Golfo de
México esta zona es aproximadamente igual
a dos metros. La integridad estructural de la
plataforma se mantiene normalmente por el
uso de placas de refuerzo usualmente de 13
a 19 mm. de espesor recubriendo la
estructura para dar un espesor adicional
contra la corrosión, estas placas de refuerzo
deben
contar
con
un
recubrimiento
anticorrosivo. (Ver especificaciones PEP Nos.
P.2.411.01, P.3.411.01 y norma Pemex No.
4.411.01).
c)
Zona sumergida.- Es la parte de la estructura
que se encuentra sumergida continuamente.
La cantidad necesaria de material del ánodo,
depende de los requisitos de corriente para la
protección catódica y de la duración deseada del
servicio.
El método empleado para conectar los ánodos a la
plataforma,
depende
de
las
condiciones
atmosféricas y las facilidades para su instalación,
pero debe mantenerse una baja resistencia del
contacto eléctrico durante la operación de los
ánodos. Puede establecerse la protección con
ánodos de sacrificio y la selección de la aleación
del ánodo debe hacerse considerando lo siguiente:
16/54
SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
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La protección catódica
protección de esta zona.
d)
P.2.0353.01:2000 UNT
se
usa
para
la
Zona por debajo del fondo del mar, se debe
considerar que cierta cantidad de corriente de
protección catódica es captada por esta zona.
8.2.6
Factores
que
determinan
los
requisitos de la corriente total para la
protección catódica.
a)
Areas sumergidas.
El total de áreas sumergidas que comprenden
el área bajo el agua y el área bajo la línea de
fango.
En las plataformas que contengan pozos, el
número actual o el previsto de pozos por
perforar.
Las estructuras metálicas próximas sin aislar
y sin proteger.
b)
Densidad de corriente.
Densidad de corriente de protección mínima
anticipada del área sumergida. (Este valor
puede verse en la tabla 9).
La densidad de corriente de la zona bajo el
2
fondo del mar se considera de 11 a 33 mA/m
2
(1-3 mA/pie ).
En la corriente de diseño total debe in cluirse
de 1.5 a 5 amperes por pozo para compensar
la carga de corriente de la tubería de ademe
bajo el fondo del mar.
c)
Recubrimientos.
Por razones económicas, los recubrimientos
se aplican en la zona de marea y oleajes.
Donde no exista tal recubrimiento debe
considerarse en el diseño de protección
catódica la superficie del aislamiento y su
deterioro por el tiempo, pues esto incrementa
la demanda de corriente de la plataforma.
El recubrimiento calizo formado sobre la
armadura de la plataforma, origina que al
17/54
aplicar la corriente de protección se reduzca
la densidad de corriente requerida para
mantener los potenciales de protección pero
mejora la distribución de corriente.
d)
Eficiencia de la distribución de corriente para
ánodos de sacrificio y de corriente impresa.
La eficiencia de la distribución de corriente en
el sistema de corriente impresa, puede
mejorarse instalando ánodos remotos donde
sea posible.
El sistema de ánodos de sacrificio con varias
fuentes de corriente distribuidas (de 3 a 6
amperes cada una), alcanza su eficiencia
máxima de distribución de corriente;
normalmente se toma una eficiencia máxima
de distribución designada para el diseño, si se
colocan los ánodos a una distancia mínima de
30.5 cm. (12 pulg.) fuera de la armadura de la
plataforma.
Los ánodos de corriente impresa tienen una
eficiencia de distribución de corriente
reducida, si son pocos y se diseñan para
salidas de corriente mayor que la de los
ánodos de sacrificio. La salida de alta
corriente, generalmente provoca sobreprotección de la superficie de la estructura
metálica más cercana. Para compensar lo
ineficiente en la distribución de corriente, se
usa un factor de eficiencia generalmente
dentro del rango de 67-80%. El sistema de
protección catódica debe diseñarse para
suministrar de 1.25 a 1.5 veces la corriente
total calculada.
Los ánodos, independientemente del tipo de
sistema de protección catódica, deben
distribuirse vertical u horizontalmente de
acuerdo a la corriente calculada de los
elementos de la estructura metálica protegida.
8.2.7
Factores que determinan la corriente
de salida del ánodo, vida de operación y
eficiencia.
La vida del ánodo depende tanto de su material
como de su peso. Los datos del comportamiento
del ánodo instalado, deben usarse para calcular el
valor probable de consumo.
SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
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P.2.0353.01:2000 UNT
Los ánodos galvánicos deben diseñarse con la
suficiente área expuesta a fin de producir la
corriente de protección requerida durante la vida
del sistema anódico; un cálculo típico de la
corriente de salida de un ánodo galvánico puede
verse en (9.2.e).
El sistema anódico debe contar con material
suficiente para suministrar corriente durante el
tiempo deseado, basado en los datos de
comportamiento del ánodo instalado.
El diseño del ánodo galvánico debe considerar
entre otros factores, el potencial entre plataforma
ánodo, la corriente de salida resultante del mismo
y la resistencia del conductor del ánodo.
El tiempo de vida del ánodo galvánico, se
determina con la expresión:
V=
P.u
C.I
V = Vida útil de los ánodos, (años).
P = Peso neto de los ánodos, (lb).
u = Factor de utilización determinado por la
cantidad de material anódico consumido
cuando los residuos de material anódico no
pueden liberar la corriente requerida.
C = Rango de consumo del ánodo, (lb/A- año).
Entrega de corriente del ánodo, (A).
La forma del ánodo puede afectar el factor de
utilización. La selección apropiada de longitud,
diámetro y diámetro del núcleo nos da un factor de
utilización dentro del rango 0.9 – 1.0.
8.2.8
Los elementos de la plataforma deben reforzarse
para soportar los ánodos de mayor peso al
ponerlos en su punto de conexión, por medio de
placas de refuerzo o por otros métodos aprobados,
de modo que sus esfuerzos sean mínimos en ese
punto.
Debe evitarse la zona de fango ya que algunas
aleaciones de aluminio de los ánodos, se
deterioran al recubrirse con dicho material.
Para el sistema de corriente impresa debe tenerse
más cuidado, pues el daño mecánico es mayor por
ser pocos los ánodos, ya que cada uno descarga
una cierta cantidad de corriente de protección y la
pérdida de un ánodo afecta el funcionamiento del
sistema.
La conexión eléctrica entre el cable de conexión y
el cuerpo del ánodo debe ser sólida y a prueba de
agua para prevenir el daño mecánico que pueda
ser causado por las tormentas y por la inspección
de rutina y mantenimiento, además los materiales
aislantes del cable deben ser resistentes al cloro,
hidrocarburos y materiales químicos nocivos.
Donde:
I=
hincado de pilotes, y el tiempo de tormentas y
huracanes.
Aspectos mecánicos y eléctricos.
En sistemas de corriente impresa de plataformas
localizadas en mares profundos, se instalan los
ánodos en el fondo del mar, montados sobre
deslizadores de concreto para estabilizarlos y
evitar que se cubran con lodo o sedimento. La
mayoría de los materiales para el sistema de
corriente impresa funcionan con la máxima
eficiencia en agua marina.
Los ánodos de corriente impresa deben localizarse
lejos de cualquier elemento de la plataforma a una
distancia aproximada de 1.5 m (5 pies). Si por
alguna razón no es posible esta distancia, se usa
un protector dieléctrico para reducir al mínimo el
desgaste de la corriente de protección.
La instalación de un sistema de protección
catódica debe ser durable y segura.
Es preferible usar un equipo de corriente impresa
simple y de fácil mantenimiento, con rectificador de
ajuste normal con protección de sobrecarga tanto
de corriente alterna como de corriente directa.
Los núcleos de los ánodos se seleccionan de
acuerdo a su peso y a los esfuerzos a que se
someten durante el montaje de la plataforma, el
En el proyecto debe considerarse tanto el sistema
de corriente impresa como el de ánodos
galvánicos.
18/54
SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
Primera edición
8.2.9
P.2.0353.01:2000 UNT
Bridas o uniones aislantes.
Deben emplearse bridas o uniones aislantes en la
tubería vertical para aislar eléctricamente ambas
secciones de tubería y evitar el riesgo de un
cortocircuito causado por falla de la unión aislante,
acumulación de sales, residuos metálicos u otros
materiales conductores. Las bridas o uniones
aislantes no deben localizarse bajo la línea de
agua y debe considerarse el peligro potencial de
chispazos de estos dispositivos para los casos en
que la corriente drenada sea alta.
8.3
Sistemas de corriente impresa.
b)
Sistemas de ánodos galvánicos.
8.4
Monoboyas y transporte marino.
8.4.1
Monoboyas.
En las monoboyas existen tres zonas principales
de actividad de la corrosión y son:
a)
Zona Atmosférica. Ver 8.2.5.a.
b)
Zona de Marea y Aleaje. Ver 8.2.5.b.
c)
Zona Sumergida. Ver 8.2.5.c.
Muelles y embarcaderos.
Estas instalaciones tienen las mismas zonas
problemáticas que las plataformas.
El diseño del sistema de protección catódica debe
incluir los medios para establecer la continuidad
eléctrica de todas las partes metálicas sumergidas
de la estructura.
Las superficies metálicas de las estructuras de los
muelles y de los embarcaderos normalmente
requieren protección catódica en el lado del agua
así como, en el lado de la tierra.
Los parámetros a considerar en el diseño de
protección catódica para muelles y embarcaderos
son los siguientes:
a)
Si la superficie está recubierta o desnuda.
b)
Si la protección se obtiene con sistemas de
corriente impresa o con ánodos galvánicos.
c)
a)
Si los cascos metálicos de los barcos,
barcazas, etc., atracarán al muelle o
embarcadero con frecuencia y si dichos
cascos se conectan eléctricamente a la
estructura metálica de los muelles y
embarcaderos. Esto pudiera necesitar un
exceso de corriente de protección catódica
que habría que considerar durante el diseño
para obtener y mantener niveles de
protección catódica adecuados en el muelle o
embarcadero.
Los medios para establecer la protección catódica
son:
19/54
El sistema de protección catódica por medio de
ánodos galvánicos es el más indicado para
proteger monoboyas contra la corrosión.
En la selección de la aleación del ánodo se deben
considerar los siguientes puntos.
-
Resistividad del electrólito.
-
Tensión del ánodo con
estructura de la monoboya.
a
la
-
Prevención del daño mecánico en
instalación, el montaje y la operación.
la
-
Vida útil del material del ánodo.
respecto
Los ánodos deben distribuirse proporcionalmente.
8.4.2
Transporte marino.
La técnica de protección catódica es diferente
según el navío que se desea proteger, ya sea
barco petrolero o barco no petrolero.
La protección catódica de la totalidad del casco no
siempre se requiere, limitándose la protección a la
popa del barco que es la parte del casco que
resulta más dañada por la corrosión.
Las soluciones de protección catódica aplicada al
transporte marino admite numerosas variantes. El
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diseñador debe evaluar si el casco del barco
requiere
protección
catódica
completa
o
únicamente la popa.
8.4.2.1
El peso de magnesio se debe determinar
sobre la base de 1 A-h de magnesio
consumido; este peso es teórico y debe
añadirse un 25% para tener en cuenta la
corrosión del magnesio sobre si mismo.
Barcos no petroleros.
Se pueden proteger por alguno de los métodos
siguientes:
a)
b)
Anodos independientes. No es posible control
alguno en el suministro del ánodo. Es
conveniente para barcos pequeños.
Anodos en paralelo. Los ánodos se unen
entre si por vástagos conductores que
terminan en el reostato de ajuste, gracias al
conductor de ánodo que atraviesa un
manguito estanco. El ajuste del reostato
puede ser automático o manual.
8.4.2.2
Barcos petroleros.
Dado el riesgo de chispazos inherentes al sistema
que comprende un rectificador, se recomienda el
uso de ánodos galvánicos.
a)
Anodos de Magnesio.
El ánodo de magnesio debe durar como
mínimo dos años, el lugar recomendado para
su fijación es a ambos lados de la quilla de
balanceo, para lograr una mejor simetría de
protección.
b)
Para el zinc basta con prever un 10% de
margen; se calcula el zinc a partir de un
desgaste de 0.740 A-h de zinc consumido.
Anodos de Zinc y Magnesio.
El cálculo de los ánodos de zinc y de
magnesio se efectúa en la forma siguiente:
§
Densidad de trabajo del ánodo:
§
Anodo de
2
mA/cm .
§
Anodo de magnesio que forma parte de un
sistema montado en paralelo: no sobrepasar
2
los 50 mA/cm .
§
Anodos de
2
50 mA/cm .
magnesio
zinc,
independiente:
en
todos
70
casos
20/54
En general se cuenta con una duración de
dos años para estos ánodos y para los
recubrimientos anticorrosivos modernos en
muy buen estado, o tras revisión en dique
seco. Toda protección debe dar un suministro
superior en 30% al calculado teóricamente
sobre las bases indicadas.
8.4.2.3
Barcos Encallados.
En barcos encallados, la protección catódica por
corriente impresa es más simple que en barcos
activos, ya que los ánodos pueden ser colocados a
cualquier distancia del casco y dar una distribución
de corriente uniforme. Puede considerarse el uso
de ánodos portátiles para dar protección durante el
encallado, reajuste o rehabilitación.
8.5
Tanques de almacenamiento.
8.5.1
Protección catódica.
Para la protección catódica de cualquier tanque de
almacenamiento se deben instalar las juntas de
aislamiento en todas las tuberías de conexión de
entrada y salida.
La protección catódica debe instalarse en el fondo
exterior de todos los tanques de almacenamiento
que se encuentren en contacto directo con el
terreno.
La protección catódica para el interior de los
tanques de almacenamiento debe diseñarse
atendiendo a las propiedades electroquímicas del
producto que produzcan éstas, dependiendo de las
propiedades electroquímicas del producto que se
va a almacenar, ya que de éstas depende el grado
de protección del área interna.
SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
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8.5.2
P.2.0353.01:2000 UNT
Protección exterior.
8.5.5
Colocación de los ánodos.
Para la parte exterior del fondo del tanque (la que
se encuentra en contacto directo con el terreno) se
deben emplear ánodos galvánicos distribuidos en
tantos grupos como se necesite; el peso de los
ánodos se seleccionan, en función del valor de la
resistividad del terreno donde se alojarán.
Los ánodos deben localizarse aproximadamente a
la mitad de la altura del volumen amortiguador
(colchón de agua) y se distribuyen simétricamente
en la envolvente, conectados como mínimo 30 cm
sobre el fondo para permitir la libre circulación del
electrólito.
Si se cuenta con disponibilidad de energía eléctrica
puede usarse un sistema de corriente impresa y
los rectificadores deben de ser a prueba de
explosión. Cualquiera que sea el sistema
empleado, se deben instalar tantos postes de
registro como puntos de drenaje existan; éstos
sirven para verificar las condiciones de operación
del sistema.
Los soportes del ánodo se deben fijar con
soldadura eléctrica al fondo del tanque.
En las inmediaciones del tanque, debe medirse la
resistividad del terreno, principalmente en los
lugares en que se tenga posibilidad de contar con
una fuente de corriente alterna para el sistema de
corriente impresa.
8.5.3
Corriente de protección.
Para determinar la corriente de protección, se debe
efectuar una prueba de requerimiento de corriente.
En el lugar de más baja resistividad se aplica la
corriente y se verifica su efecto en todo el contorno
del fondo. Para que la distribución de corriente sea
uniforme, debe considerarse una distribución
geométrica de los ánodos.
8.5.4
8.5.6
Como los ánodos deben revisarse cada vez que el
tanque salga de operación, debe tenerse fácil
acceso para medir los potenciales en el exterior
mediante registros comunes de medición y en el
interior, usando un dispositivo que permita medir el
potencial en el centro del tanque.
8.6
calor.
Condensadores e intercambiadores de
8.6.1
Condensadores.
Luego de llegar a la conclusión de que se requiere
protección catódica para las cajas de agua de los
condensadores, se deben seguir los siguientes
pasos:
1.
Considerar la naturaleza de los metales a
utilizar en la caja de agua de los
condensadores, la chapa tubular y las
extremidades de los tubos, a fin de poder
evaluar la seriedad del acoplamiento
galvánico que ocurrirá.
2.
Calcular las áreas de metal a proteger. Estas
áreas comprenden las cajas de agua de los
condensadores, la chapa tubular y el total de
las extremidades de los tubos hasta una
profundidad equivalente a dos veces el
diámetro del tubo (aproximadamente).
3.
Luego de considerar si las cajas de agua de
los
condensadores
se
revestirán
o
permanecerán descubiertas, se procede a
calcular la cantidad de corriente que se
requiere para proteger estas cajas, la chapa
tubular y las extremidades de los tubos, lo
Protección interior.
Para esta protección, dependiendo del producto
que se almacene, se emplean ánodos galvánicos o
de corriente impresa colocados de tal manera que
se obtenga una distribución uniforme de corriente
en toda el área que se va a proteger.
Para la protección catódica interior de tanques de
almacenamiento de crudo con ánodos galvánicos,
cuyo registro se encuentre arriba del nivel del
fondo del tanque, la cantidad de corriente de
protección se debe determinar considerando la
cantidad de superficie expuesta estimada,
incluyendo la altura del volumen amortiguador
(colchón de agua), después de aplicar el
recubrimiento anticorrosivo en el fondo del tanque.
21/54
Accesibilidad de los ánodos.
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cual
se
calcula
con
base
de
aproximadamente 3 mA de corriente por cada
pie cuadrado de superficie cubierta.
La
cantidad
de
corriente
depende
básicamente
de
la
naturaleza
del
revestimiento y del acoplamiento galvánico
que se haya establecido entre la chapa
tubular y las extremidades de los tubos, así
como también entre estas dos y las cajas de
agua de los condensadores, tomándose en
cuenta que se experimenta un enorme efecto
despolarizante como resultado de la
turbulencia del agua, en la caja de agua de
los condensadores.
8.6.1.1
Sistema de corriente impresa.
Debido a las grandes cantidades de corriente que
se requieren para proteger completamente las
cajas de agua de los condensadores, se suelen
utilizar los sistemas de corriente impresa.
Se pueden utilizar ánodos de grafito, de aleación
de plomo y plata, de hierro forjado con alto
contenido de sílice o de titanio platinizado; el
ingeniero encargado del diseño del sistema de
protección catódica debe evaluar las ventajas y
desventajas de los distintos tipos de ánodos, al
seleccionar el tipo de ánodo que proporcione un
servicio satisfactorio.
agua de los condensadores, directamente debajo
de cada ánodo, a fin de disminuir la gran
concentración de corriente en esta zona o bien,
instalar barras más largas en los ánodos para, de
este modo, separar los ánodos de las paredes de
las cajas de agua de los condensadores,
permitiendo una mejor distribución de la corriente
de cada uno de los ánodos.
Se pueden utilizar rectificadores tipo estándar,
pero en ocasiones en las que, debido al cambio
periódico de la resistividad del agua, puede ser
conveniente emplear un rectificador de potencial
constante a fin de asegurar el nivel de salida
adecuado de los ánodos, para que las cajas de los
condensadores cuenten con una protección total.
Otras instalaciones pueden utilizar rectificadores
de corriente constante para asegurar que la
cantidad de corriente que se emite, sea la que se
requiere para proteger totalmente las cajas de
agua de los condensadores, la chapa tubular y las
extremidades tubulares, sin consideración de la
resistividad del agua.
8.6.1.2
Sistemas de ánodos galvánicos.
Este sistema de protección se puede emplear en
los casos en que las cajas de agua de los
condensadores,
las
chapas
tubulares
y
extremidades tubulares, están revestidas.
Al diseñar un sistema de corriente impresa para la
protección de las cajas de agua de los
condensadores, se debe tomar en cuenta la alta
concentración de corriente en la caja, en aquellas
áreas inmediatamente adyacentes a los ánodos.
Esto se presenta especialmente en aquellos
sistemas en que el agua de circulación del
condensador no es agua de mar. Es así mismo un
problema especial en aquellas áreas en que las
cajas de agua de los condensadores están
revestidas ya que, ésta elevada concentración de
corriente puede resultar en un alto potencial
polarizado en estas áreas adyacentes a los
ánodos. A su vez ello desunirá el revestimiento
como resultado de la evolución del hidrógeno y
dañará el revestimiento de las cajas de agua de los
condensadores.
Se recomienda utilizar ánodos de magnesio, uno
por compartimiento, en la caja de agua de los
condensadores de superficie cuando se presenten
las condiciones siguientes.
En este caso, es recomendable instalar refuerzos
de plástico pegados o atornillados a las cajas de
22/54
a)
Agua de enfriamiento en el interior de los
tubos.
b)
Los espejos y/o tubos son de aleación de
cobre mientras que la caja es de acero.
c)
El diámetro interior de la caja de agua es
mayor de 406 mm.
d)
La profundidad de la caja de agua o canal es
mayor de 366 mm.
e)
El claro libre del compartimiento de la caja de
agua es mayor de 203 mm.
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La instalación de los ánodos debe efectuarse
preferentemente sobre las placas de partición de la
caja de agua.
No es recomendable el empleo de ánodos
galvánicos en los casos en que los acoplamientos
galvánicos, que se forman entre las últimas y las
paredes de las cajas de agua de los
condensadores, son muy críticos o en los casos en
que el agua que circula a través del condensador
es de alta resistividad.
§
Electrodos Permanentes.
Debido a la imposibilidad de penetrar las cajas de
agua para tomar lecturas de potencial, se puede
instalar un electrodo permanente de zinc, que sirve
de referencia. Este electrodo se instala en el
interior de la caja de agua, traspasando su perno la
pared y aislándolo de ella, para luego conectarlo a
una terminal exterior.
Es recomendable instalar dos o tres de estos
electrodos de referencia permanentes, en sitios
críticos distribuidos en la caja de agua. Ellos
facilitan la lectura del potencial entre la pared de la
caja de agua y los electrodos de referencia de zinc,
para así tener información del grado de protección
que se está logrando.
decisión se debe basar en los tipos de metales que
se empleen en las distintas estructuras de la
cámara y la cantidad de corriente que se requiere
para la protección completa de las estructuras en
el interior de la cámara.
Si la cantidad de corriente que se requiere es
grande, se elige el sistema de corriente impresa y
los ánodos deben ser de hierro forjado con alto
contenido de silicio o de grafito; el sistema que se
diseña, debe especificar un sistema de instalación
que proteja los ánodos contra los posibles daños,
que la turbulencia del agua dentro de las cámara
de entrada, pueda ocasionar. Cuando se utilizan
ánodos galvánicos, las distintas estructuras dentro
de la cámara de entrada suelen protegerse
independientemente,
entre
las
estructuras
principales, las rejillas giratorias y las rejillas de
malla angosta y malla ancha.
Los ánodos de zinc o de aluminio se utilizan en los
casos en que la resistividad del agua es muy baja.
Estos ánodos pueden soldarse directamente a las
estructuras dentro de la cámara. Los ánodos de
magnesio pueden utilizarse si la resistividad del
agua es mayor; los ánodos se sujetan
directamente a los miembros de acero de las
estructuras de la cámara de entrada.
8.6.2
§
Este electrodo se ha desarrollado para hacer
pruebas dentro de la caja de agua del
condensador. Se trata de un electrodo de
referencia de zinc o de un electrodo de referencia
de cobre/sulfato de cobre, que se instala en la
extremidad de una barra larga. Se introduce esta
barra a través de una válvula y caja de estopas,
instalada en la caja de agua, moviéndola delante
de la chapa tubular para medir el grado de
protección que se está obteniendo en distintos
puntos a lo largo de la chapa tubular de la caja de
agua.
§
Intercambiadores de calor.
Electrodo de Sonda.
Debido a que las cajas de agua de los
intercambiadores de calor son considerablemente
más pequeñas que las del condensador, se suele
utilizar ánodos galvánicos para obtener la
protección catódica.
En aquellos intercambiadores de calor cuya agua
de circulación es de muy baja resistividad (agua de
mar, por ejemplo), se recomienda utilizar ánodos
galvánicos de zinc o aluminio.
En los casos en el que el agua es de mayor
resistividad se recomienda utilizar ánodos de
magnesio.
Cámaras de Entrada.
Cuando se determine que se requiera la protección
catódica para la cámara de entrada de un
condensador, el sistema puede ser de tipo
corriente impresa o de tipo ánodo galvánico. La
23/54
En las cajas de agua de los intercambiadores de
calor de mayor tamaño, se pueden soldar ánodos
galvánicos sujetados con flejes alrededor de la
periferia de la pared de la caja de agua. En las
cajas de agua de los intercambiadores de calor
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más pequeños, se emperna un ánodo galvánico de
tipo disco a la tapa de la caja de agua. En cada
uno de los casos hay que reemplazar los ánodos
aproximadamente cada año o cada 18 meses. Es
aconsejable que de ser posible, se efectúen estos
reemplazos durante los períodos de mantenimiento
periódico de la planta.
Tal como en el caso del condensador, las áreas a
proteger en el intercambiador de calor han de ser
calculadas a fin de determinar el número y el
tamaño de los ánodos, para obtener una
protección adecuada para las cajas de agua. Ello
permite asimismo, calcular la duración del sistema
de ánodos galvánicos.
8.7
Control de corrientes parásitas.
8.7.1
Fuentes de corrientes parásitas.
Las fuentes constantes son las salidas fijas de
corriente directa, tales como rectificadores para
protección catódica y generadores termoeléctricos.
Las fuentes fluctuantes son las que tienen una
variación en la salida de corriente directa tales
como, las alimentaciones para ferrocarriles
eléctricos, las máquinas de soldadura eléctrica, los
sistemas de fuerza de corriente directa y las
corrientes telúricas. Generalmente las corrientes
naturales de la tierra no son importantes desde el
punto de vista de la corrosión, ya que su magnitud
es pequeña o su duración corta.
de torres de transmisión
enterrados y contrapesos.
8.7.2
Separación y ruta de la estructura metálica
dañada y la causante de la interferencia,
además la ubicación de la fuente de las
corrientes parásitas.
b)
Magnitud y densidad de la corriente.
c)
Calidad del recubrimiento o ausencia de él en
las estructuras metálicas involucradas.
d)
Presencia y ubicación de juntas mecánicas de
alta resistencia eléctrica.
Debe mantenerse una separación mínima de 3
metros entre las tuberías de transporte y las bases
24/54
cables
Detección de corrientes parásitas.
El personal de control de corrosión debe estar
atento para detectar indicios de interferencia de
una fuente vecina, tales como:
a)
Cambios de potencial estructura- electrólito
en la estructura afectada por una corriente
parásita.
b)
Cambios en la magnitud o dirección de la
corriente, causada por una corriente parásita.
c)
Picaduras localizadas en áreas cercanas a la
estructura que causan la interferencia.
d)
Falla del recubrimiento de protección en una
área cercana a la cama anódica o cerca de
cualquier fuente de corriente de interferencia.
En áreas donde se sospeche la presencia de
corrientes parásitas, se deben efectuar una o
varias de las pruebas siguientes:
a)
Medición de potencial estructura-electrólito.
b)
Medición del flujo de corriente en la estructura
metálica interferida.
c)
Medición de las variaciones en la corriente de
salida de la corriente de interferencia.
La severidad de la corrosión causada por las
corrientes parásitas depende de varios factores:
a)
eléctrica,
8.7.3
Métodos generales para resolver
problemas
de
corrosión
causados
por
corrientes parásitas.
a)
Prevención de picaduras o limitaciones del
flujo de corrientes parásitas a través de las
estructuras metálicas por proteger.
b)
Remoción de los daños causados por las
corrientes parásitas en la estructura por
proteger, mediante un conductor metálico
conectado al lado negativo de la fuente de las
corrientes de interferencia.
c)
Impedir el efecto de las corrientes parásitas
por medio de protección catódica.
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d)
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Quitar o reubicar la fuente de las corrientes
de interferencia.
8.7.4
Métodos específicos para resolver
problemas
de
corrosión
causados
por
corrientes parásitas (estos métodos pueden
usarse solos o combinados).
Diseño e instalación de conectores metálicos de
resistencia apropiada.
a)
b)
c)
d)
Dispositivos de control unidireccional tales
como diodos o interruptores de corriente
invertida, pueden requerirse junto con los
conectores metálicos, si existen corrientes
fluctuantes.
Un resistor puede necesitarse en el círculo
del conector metálico para controlar el flujo de
corriente eléctrica, desde la estructura
metálica afectada a la estructura causante de
la interferencia.
Si la estructura metálica que esta interfiriendo
cuenta con protección catódica, la colocación
de conectores metálicos puede reducir la
magnitud del voltaje de protección. Para
compensar este efecto puede ser necesaria
una protección catódica suplementaria.
Un conector metálico puede no ser apropiado
en el caso de una tubería pobremente
recubierta o desnuda, que esta causando
interferencia en una tubería recubierta, ya que
puede incrementar la descarga de corriente.
Recubriendo la tubería desnuda o instalando
ánodos galvánicos en la tubería recubierta, se
pueden reducir los efectos de la interferencia
figuras 6, 7 y 8.
La corriente de protección catódica puede
aplicarse en la estructura afectada, en aquellos
puntos donde la corriente de interferencia esta
siendo descargada. Esta descarga puede ocurrir
en puntos donde las estructuras se cierran. Los
ánodos deben ser instalados en los puntos donde
la estructura afectada esta descargando corriente.
a)
La fuente de protección catódica puede ser
del tipo corriente impresa o por ánodos
galvánicos.
25/54
b)
Ajustando las salida de corriente de los
rectificadores
pueden
resolverse
los
problemas de interferencia.
c)
La reubicación de las camas anódicas de
corriente impresa, pueden reducir o eliminar
las picaduras causadas por corrientes
parásitas en estructuras cercanas.
d)
Cambiando el trazo de las estructuras,
evitando fuentes de corrientes parásitas.
e)
Colocar apropiadamente accesorios aislantes
en la estructura afectada.
f)
La aplicación de recubrimientos en las áreas
estratégicas.
9.
Procedimiento de cálculo.
9.1
Procedimiento
de
cálculo
sistemas de corriente impresa.
para
Para el diseño de un sistema de corriente impresa,
se deben considerar los puntos siguientes:
Selección de la capacidad de la fuente de corriente
directa, para obtener el balance óptimo entre el
costo de la cama ánodica y el costo de la energía
eléctrica.
La intensidad de corriente (corriente directa), es un
dato conocido, pues se refiere a la corriente de
protección que se ha determinado, por lo general,
mediante pruebas de requerimiento de corriente.
El voltaje (corriente directa) de salida en el
rectificador se calcula con la fórmula:
V = Rt I + 3
Donde:
V = Voltaje (C.D.) de salida del rectificador, Volts.
Rt = Resistencia total del circuito, ohms.
I = Intensidad de corriente requerida, Amperes.
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3 = Factor que involucra el potencial de ánodos
de grafito y la celda de referencia.
S=
Espaciamiento entre ánodos, pies.
o=
Relleno.
La resistencia total del circuito, Rt es igual a:
Considerando una cama anódica en posición
horizontal tenemos.
Rt = Rc + Re + Rg o Rh
Donde:
Rh =
Rc = Resistencia de los cables del circuito, se
calcula conociendo el calibre y longitud de los
cables, Ver tabla 2.


0.00521ρ 
4L2 + 4L S 2 + L2 S S2 + L2

Ln
10
+
−
1


L
ds
L
L




Donde:
Re = Resistencia de contacto a tierra de la
estructura por proteger. Su valor puede
obtenerse directamente en el campo y es
igual al cambio de potencial obtenido en la
estructura, con la corriente de prueba dividido
entre esta.
Rg = Resistencia del dispositivo de tierra o cama
anódica, es la que tiene mayor influencia en
el valor de Rt.
Rg =
0.00521 ρ 
8L
2L
 Ln
-1+
Ln
NL
d
S

0 . 656

N

Rh= Resistencia de la cama anódica en posición
horizontal, conectados en paralelo, ohms.
S = El doble de la profundidad del ánodo, pies.
L = Longitud del ánodo incluyendo el relleno,
pies.
Capacidad del transformador.
La capacidad del transformador se calcula con la
fórmula:
C=
Cuando los ánodos de grafito se instalan con
relleno se aplica:
IV
E F 1000
(KVA)
Donde:
Rg =
0.00521ñ 
2Lo
 1
Ln 0. 565N  +
 Ln8Lo − 1 +
do
S

 N
C = Capacidad del transformador.
E = Eficiencia del rectificador (0.85).
 0.00521ρο  8L
 0.0521ρο  8Lo

− 1
− 1 
 Ln
 Ln

L
D
Lo
do





I
Donde:
V = Voltaje (C.D.) del rectificador (Volts).
ρ = Resistividad del suelo, ohm-cm.
F = Factor de potencia del transformador (0.80).
N = Número
de
ánodos
en
vertical,conectados en paralelo.
posición
L = Longitud del ánodo, pies.
= Intensidad de corriente (C.D.) del rectificador
(Amperes).
9.2.
Procedimiento
de
cálculo
sistemas con ánodos galvánicos.
para
Para el diseño de un sistema con ánodos
galvánicos se deben considerar los puntos
siguientes:
D = Diámetro del ánodo, pies.
26/54
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a)
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Selección del material de los
ánodos a
utilizar,de acuerdo a la resistividad del
terreno, costo, disponibilidad, eficiencia del
ánodo y vida útil deseada.
b)
Selección de la configuración de los ánodos.
c)
Seguridad de funcionamiento.
Ia =
150,000 f
ρ
Im =
150,000 fY
ρ
z=
150,000 fY
ρ
Cálculos.
a)
Donde:
Corriente de diseño.
Ia = Salida de corriente de un ánodo de aluminio
(mA).
Éd= At Ad dc fs
Donde:
Im = Salida de corriente de un ánodo de Magnesio
(mA).
Id = Corriente de diseño, amperes.
Iz = Salida de corriente de un ánodo de Zinc (mA).
At = Area total por proteger.
f
Ad = Por ciento de área desnuda.
Y = Factor de corrección (tabla 4).
dc = Densidad de corriente.
ρ = Resistividad del suelo, ohms-cm.
fs = Factor de seguridad (1.5)
b)
El porciento de área desnuda de una
estructura metálica nueva, se considera para
efectos de cálculo, dentro del rango de 2-5%.
c)
La densidad de corriente del acero en agua
2
de mar es de 5-6 mA/pies y en suelos es de
2
1-3 mA/pies .
d)
= Factor de corrección (tabla 3).
Intensidad de corriente drenada por ánodo.
Las fórmulas siguientes y los datos de la tabla
3 se utilizan para estimar aproximadamente,
la salida de corriente de ánodos de Aluminio,
Magnesio y Zinc, suponiendo una distancia
ánodos- estructura de 3 m. y una resistividad
mayor a 500 ohms-cm. Se considera una
estructura
metálica
desnuda
o
con
recubrimiento muy pobre.
Los factores de corrección “Y” (tabla 4)
corrigen la salida de corriente anticipada para
otros valores de potencial tubo-suelo diferente
a –0.85 volts en la estructura que va a ser
protegida.
27/54
Para estimar la corriente de salida de una
tubería bien recubierta, las constantes
150,000 y 50,000 deben multiplicarse por
0.80. Esto supone un promedio de 20%
menos de corriente de salida de los ánodos,
que la corriente anticipada.
Instalación de grupos de ánodos.
En este caso la corriente total de salida se puede
determinar calculando la salida de un solo ánodo y
multiplicando su valor por el factor apropiado (tabla
5).
Esta tabla esta basada en la resistencia a tierra de
ánodos múltiples, utilizando ánodos verticales de
17 lb empacados en paralelo. Para cálculos
aproximados la tabla, puede aplicarse a cualquier
otro tamaño de ánodos.
Las fórmulas anteriores y las tablas deben usarse
únicamente como una guía para estimar las
corrientes de salida de los ánodos galvánicos; las
verdaderas corrientes de salida solo pueden
obtenerse por medición directa en el campo, una
vez que se han instalado los ánodos.
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e)
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Cálculo de la corriente de salida de un ánodo
galvánico.
De una modificación de la ecuación de la
Dwight´s, la resistencia de un ánodo cilíndrico
al electrólito es igual al producto de la
resistividad específica del electrólito y ciertos
factores relacionados con la forma del ánodo:
K 
f)
Número de camas anódicas:
Nc =
Donde:
Nc = Número de camas anódicas.
Id = Corriente de diseño.

R = ρ  Ln
− 1
L 
r

4L
Ic = Corriente por cama anódica.
g)
Donde:
Separación entre camas anódicas.
R = Resistencia ánodo-electrólito (ohms).
S =
ρ = Resistividad del electrólito (ohms-cm).
K = 0.159, si L y r se expresan en cm; 0.0627, si L
y r se expresan en pulgadas; 0.00521, si L y r
se expresan en pies.
L = Longitud del ánodo (en pulgadas, pies o cm).
Para determinar la corriente de salida de un
ánodo galvánico se utiliza la Ley de ohm.
S = Separación entre camas anódicas.
L = Longitud del tubo a proteger.
Material anódico necesario.
La cantidad de material anódico necesario se
determina con la expresión:
I = E/R
w =
La ecuación de Dwyht´s es válida cuando
4L/R 16.
Para ánodos donde 4L / R<16 o para ánodos
que no tengan forma cilíndrica, pueden
emplearse ecuaciones como la de Crennell´s
(Mc Coy´s).
0.315
L
Nc
Donde:
h)
r = Radio del ánodo.
R =
Id
Ic
It
Ca
Va
EP
Donde:
w = Cantidad de material anódico necesario en
(lb) o (Kg).
It = Corriente total requerida (Amperes).
Ca = Consumo de material anódico (lb / A- año) (kg
/ A-año) de acuerdo a la tabla 6. Para
aleaciones específicas se debe usar el valor
correspondiente.
ñ
A
Donde:
Va = Vida útil esperada del sistema (años).
R = Resistencia (ohms).
Ep = Eficiencia práctica del material anódico (0.8).
ρ = Resistividad del agua (ohms-cm).
La vida útil de un sistema de protección se
considera generalmente de 10 años.
2
A = Area de exposición del ánodo (cm ).
28/54
SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
Primera edición
10.
P.2.0353.01:2000 UNT
Concordancia con otras normas.
11.5
Estandares
NACE.
Association of Corrosion Engineers).
Esta especificación concuerda parcialmente con la
norma oficial mexicana NOM-008-SECRE-1999 en
lo referente a algunas definiciones y conceptos
básicos de los sistemas de protección catódica,
principalmente en ductos.
(National
RP-01-69 Control de corrosión externa de sistemas de tuberías metálicas subterráneas o sumergidas.
RP-05-72 Diseño, instalación, operación y mantenimiento de lechos profundos de
corriente impresa.
11.
11.1
PEP.
2.421.01
4.411.01
Bibliografía.
Normas Pemex
y Especificaciones
Sistemas de Tuberías para Transporte y Recolección de Hidrocarburos.
Recubrimientos
Anticorrosiva.
para
RP-06-75 Control de corrosión externa
tuberías de acero costa-fuera.
en
RP-01-75 Control de corrosión interna en tubos y
sistemas de tubería de acero.
RP-01-77 Mitigación de efectos de corriente alterna y rayos en estructuras metálicas y
sistemas de control de corrosión.
Protección
P.2.411.01 Sistemas de Protección Anticorrosiva a
Base de Recubrimientos.
P.3.411.01 Aplicación e Inspección de Recubrimientos para Protección Anticorrosiva.
P.3.413.01 Instalación de Sistemas para Protección Catódica.
P.3.411.02 Recubrimiento Anticorrosivo Externo
para Tuberías de Conducción Costa
afuera
que
operan
a
Altas
Temperaturas.
11.2
Manual de Procedimientos Generales.
Pemex.
Sección prevención de corrosión. Gerencia de
Producción.
11.3
Corrosion and its control - Marschall
E. Parker The Oil and Gas Journal.
11.4
Control of Pipeline Corrosion – A.W.
Peabody.
29/54
RP-03-87 Requisitos metalúrgicos y de inspección
para ánodos de sacrificio fundidos para
aplicaciones costa-fuera.
Publicación No. 54276 Monitoreo de la protección
catódica en tuberías enterradas
SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
Primera edición
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Figura No. 1
Protección catódica con corrientes impresa.
CASETA DE PROTECCION
SUBESTACION ELECTRICA
TIPO POSTE
POSTE TIPO "R" Ó "RA"
AL INICIO Y FINAL DE LA
CAMA ANODICA
RECTIFICADOR DE
CORRIENTE ALTERNA
POSTE TIPO "R" Ó "RA"
PARA MEDICION DE
POTENCIAL
+
TUBERIA PROTEGIDA
CABLE ANODICO
CABLE CATODICO
SOLDADURA
CADWELD
ANODO DE GRAFITO
RELLENO DE COQUE
30/54
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Figura No.2
Protección catódica con ánodos galvánicos.
POSTE DE REGISTRO
NIVEL DE TERRENO
SOLDADURA
CADWELD
0.8 m
SOLDADURA
CADWELD
1.5 m
MINIMO PARA
ANODO DE
Mg o DE Zn
CON
RELLENO
Mg
3 A 4.5 m
4.5 m SUGERIDA PARA Mg
1.5 m SUGERIDA PARA Zn
ANODO DE
Mg o Zn
CON
RELLENO
TUBERIA POR
PROTEGER
INSTALACION DE UN SIMPLE ANODO
INSTALACION DE GRUPOS DE ANODOS
31/54
SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
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Figura No. 3
Medición de potenciales.
VOLTMETRO
VOLTMETRO
V
V
-
-
+
+
ELECTRODO DE
REFERENCIA
COBRE-SULFATO
DE COBRE
NIVEL DE
NIVEL DE
AGUA
TERRENO
AGREGAR AGUA EN
TERRENOS SECOS
ELECTRODO DE
REFERENCIA
PLATA-CLORURO
DE PLATA
TUBERIA SUMERGIDA
TUBERIA ENTERRADA
NOTA: COLOCAR EL ELECTRODO DE REFERENCIA LO MAS CERCA POSIBLE DE LA ESTRUCTURA.
32/54
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Figura No. 4
Medición de resistividad del suelo con el Vibroground, Método de cuatro electrodos “Wenner”.
+
A
+
+
-
ELECTRODO DE
V
ELECTRODO DE CORRIENTE
CORRIENTE
TERRENO NATURAL
P2
a
C2
a
a
P1
SUELO
C1
VIBROGROUND
C2
P2
P1
RESISTIVIMETRO
(VIBROGROUND)
C1
ELECTRODOS DE
POTENCIAL
a
a
a
SUELO
ELECTRODO DE
CORRIENTE
f = 191.5 (o) (R)
ELECTRODOS DE
o en pies.
POTENCIAL
ELECTRODO DE
CORRIENTE
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Figura No. 5
Método del volt-amperimetro (multicombinado) para medir la resistencia
del suelo a diferentes profundidades.
VO
L
M
TI
T
AL
A
ET
RE
RO
S
SI
TE
O
RE
V
T
OL
IM
ET
AL
RO
TA
Y
RE
AM
SI
RE
S
PE
M
RI
N
TE
T
OS
CI
A
ET
NC
ST
IA
AT
O
RO
ELECTRODO DE
CORRIENTE
C
A
(-)
P
TO
(+)
P
C
ELECTRODO DE
CORRIENTE
TERRENO
NATURAL
34/54
ELECTRODO DE
POTENCIA
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Figura No. 6
Influencia de la corriente de protección de una tubería en el cruzamiento con una línea sin protección.
CAMA ANODICA
RECTIFICADOR
TUBERIA PROTEGIDA
TUBERIA SIN
PROTECCION
ZONA CATODICA
LINEAS ISOPOTENCIALES
CORRIENTE DE PROTECCION
EN EL PISO
ZONA ANODICA
35/54
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Figura No. 7
Uso de ánodos galvánicos para el control de corrientes parásitas en cruzamientos de tuberías.
PUNTA DE PRUEBA, UN CONDUCTOR CONECTADO
A LA TUBERIA Y OTRO A LA CAMA ANODICA.
LOS OTROS CONDUCTORES PARA PRUEBAS DE
POTENCIAL.
NIVEL DE
TERRENO
ELECTRODO DE REFERENCIA
PERMANENTE (ANODO DE Zn
DE 5 lb CON RELLENO).
AREA DE DEPRESION
DE POTENCIALES
TUBERIA RECUBIERTA Y PROTEGIDA
CATODICAMENTE, AFECTADA POR
CORRIENTES PARASITAS PROVENIENTES
DE UNA LINEA DESNUDA PROTEGIDA
0.80 m.
0.30 m
0.6 a 1.5 m
ANODOS DE Mg o Zn DE 1.8 m.
DE LONGITUD CON RELLENO.
TUBERIA DESNUDA O CON
POBRE RECUBRIMIENTO
POTENCIAL
36/54
SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA
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Figura No. 8
Uso de recubrimientos para eliminar efectos causados por corrientes parásitas.
A Y B SON AREAS DE DEPRESION DE POTENCIALES
EN LA TUBERIA BAJO PRUEBA, ANTES DE LAS
MEDIDAS CORRECTIVAS.
S
A´
LINEA AJENA CAUSANTE DE
LA INTERFERENCIA.
S
B
RECUBRIMIENTO CON BUENA
RESISTENCIA MECANICA Y
ELECTRICA , APLICADA A LA
LINEA AJENA.
LIMITE DEL AREA DE DEPRESION
B´
DE POTENCIAL.
A
S
S
TUBERIA PROTEGIDA.
A´ Y B´ IGUAL A DISTANCIAS A Y B, REPRESENTA LA
LONGITUD DE LA LINEA AJENA A SER RECUBIERTA.
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Figura No. 9
Anodo de aluminio en plataforma marina.
SECCION
"A
DETALLE
DE
Y
5
NOMENCLATURA
A"
6
1
RECUBRIMIENTO ANTICORROSIVO
A 0.040 cm DE ESPESOR.
2
ARMADURA DE
PLATAFORMA.
3
SOLDADURA DE FILETE DE 0.638 cm.
(1/4") ASTM-A-233.
4
SOLERA DE ACERO GALVANIZADO
5
SOLDADURA A 6
.
TUBO ESTANDAR.
SOLERA
3
10
6
3
8
10
9
A
6
ROLDANA ESTANDAR DE ACERO
SOLDADA A
7
8
8
.BARRA DE ACERO DE ESFUERZO
CON ROSCA ESTANDAR EN EL
EXTREMO.
TUERCA EXAGONAL CON SU DIAMETRO
NOMINAL .
A
1
2
3
4
7
5
3
38/54
9
ANODO DE ALUMINIO.
10
ROLDANA DE PRESION DE ACERO.
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Figura No. 10
Sistema de sujeción de ánodos en plataformas marinas.
ROLDANA DE PRESION
TUERCA HEXAGONAL
TUERCA HEXAGONAL
ANODO DE ALUMINIO
ANODO DE ALUMINIO
RECUBRIMIENTO
ANTICORROSIVO
SOPORTE
SOLERA DE ACERO GALVANIZADO
SOLDADURA ELECTRICA
SOLDADA AL TUBO ESTANDAR
BARRA DE ACERO
V I S TA
LATERAL
ROLDANA DE
PRESION
TUBO ESTANDAR
TUERCA
HEXAGONAL
ANODO DE
ALUMINIO
TUERCA HEXAGONAL
SOLERA DE ACERO GALVANIZADO
ROLDANA DE PRESION
TUBO DE PRESION
SOLDADURA DE FILETE
DE 0.036 cm. (1/4)"
ASTM-A-233
RECUBRIMIENTO
ANTICORROSIVO
BARRA DE ACERO
ARMADURA DE LA PLATAFORMA
ROLDANA ESTANDAR DE PRESION
SOLDADURA AL TUBO ESTANDAR
BARRA DE ACERO
ISOMETR ICO
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Figura No. 11
Elevación de ejes 1 y 4.
SECCION A - B
A
B
NIVEL ( + ) X m
NIVEL DEL MAR O m.
NIVEL ( - ) X1 m
NIVEL ( - ) x2 m
NIVEL ( - ) x3 m
NIVEL ( - ) X4 m
NOTA: LAS DOS SECCIONES LLEVAN LA MISMA DISTRIBUCION DE LOS ANODOS
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Figura No. 12
Elevación de ejes 2 y 3
SECCION A - B
A
B
NIVEL ( + ) X m
NIVEL DEL MAR O m.
NIVEL ( - ) X1 m
NIVEL ( - ) X2 m
NIVEL ( - ) X3 m
NIVEL ( - ) X4 m
NOTA: LAS DOS SECCIONES LLEVAN LA MISMA DISTRIBUCION DE LOS ANODOS
41/54
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Figura No. 13
Elevación de ejes A y B.
1
2
3
NIVEL ( + ) X
m MAR
NIVEL DEL
O m.
NIVEL ( - ) X1 m
NIVEL ( - ) X2 m
NIVEL ( - ) X3 m
NIVEL ( - ) X4 m
SECCION 1
-4
NOTA: LAS DOS SECCIONES LLEVAN LA MISMA DISTRIBUCION DE LOS ANODOS
42/54
4
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Figura No. 14
Distribución de ánodos nivel ( - ) X1 m.
ANODOS
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Figura No. 15
Distribución de ánodos nivel ( - ) X2 m.
ANODOS
44/54
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Figura No. 16
Distribución de ánodos nivel ( - ) X3 m.
ANODOS
45/54
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Figura No. 17
Distribución de ánodos ( - ) x4 m.
ANODOS
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Figura No. 18
Localización de los ánodos en la estructura sumergida.
NIVEL DEL MAR, 0 m
NIVEL DEL MAR, 0 m.
NIVEL ( +NIVEL
) X m (+) X m
NIVEL
DEL0 MAR,
NIVEL DEL
MAR,
m. 0 m
NIVEL ( NIVEL
- ) X 1 (-)
mX 1 m
NIVEL NIVEL
( - ) X 2(-)mX 2 m
NIVEL (-) X 3 m
NIVEL ( - ) X 3 m
NIVEL (-) X 3 m
NIVEL ( - ) X 4 m
47/54
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Figura No. 19
Protección de la carena de un barco montaje de los ánodos sobre la quilla antibalanceo.
CARENA
CARENA
CARENA
CONEXION SOLDADA
CINEXION SOLDADA
CABLE DE
ENLACE
CABLE
DE ENLACE
ELECTRICO
ELECTRICO
LAMINA DE MATERIAL AISLANTE
LAMINA DE MATERIAL AISLANTE
ANODO
ANODO
AREA
ANODO
QUILLA ANTIBALANCEO
QUILLA ANTIBALANCEO
ANODO DE
PESTAÑA
ANODO DE
CLAVIJA
48/54
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P.2.0353.01:2000 UNT
- 0.53
- 0.85
- 0.80
- 0.78
0
0.316
0.25
0.242
PROTECCION (COLTS)
POTENCIAL SIN
POTENCIAL DE
PROTECCION (VOLTS)
Tabla 1.
Equivalencias entre electrodos de referencia.
HIDROGENO COBRE - SULFATO DE PLATA - CLORURO DE CALOMEL SATURADO
COBRE SATURADO
PLATA
NOTAS:
1.
EL ELECTRODO DE COBRE – SULFATO DE COBRE SATURADO SE USA EN MEDICIONES
DE POTENCIAL DE ESTRUCTURAS ENTERRADAS.
2.
EL ELECTRODO PLATA – CLORURO DE PLATA SE USA EN MEDICIONES DE POTENCIAL
ESTRUCTURAS SUMERGIDAS EN AGUA DE MAR.
3.
EL ELECTRODO DE CALOMEL SATURADO SE USA EN LABORATORIO.
49/54
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Tabla 2
Calibres de alambres estándar americano ( AWG )
resistencias típicas de alambre de cobre comercial.
OHMS POR 303 m ( 1000 PIES)
CALIBRE
AWG)
CAPACIDAD DE CORRIENTE
( AMPERIOS )
(
21 °C
75 °C
AISLAMIENTO DE
HULE
OTRO
AISLAMIENTO
( 70 °F )
( 167 °F )
4/0
0.050
0.060
160 – 248
193 –510
3/0
0.062
0.075
138 – 215
166 – 249
2/0
0.080
0.095
120 – 185
145 – 372
1/0
0.100
0.119
105 – 160
127 – 325
1
0.127
0.150
91 – 136
110 – 280
2
0.159
0.190
80 – 118
96 – 241
4
0.254
0.302
60 – 87
72 – 180
6
0.403
0.480
45 – 65
54 - 134
8
0.645
0.764
35 – 48
41 - 100
10
1.02
1.216
25 - 35
31 - 75
12
1.62
1.931
20 - 26
23 - 57
14
2.57
3.071
15 - 20
18 - 43
16
4.10
4.884
6
10
18
6.51
7.765
3
6
20
10.3
12.35
------
------
22
16.5
19.63
------
------
USO
RECOMENDADO
CAMAS ANODICAS
CORRIENTE IMPRESA
INSTALACION ANODOS
GALVANICOS
PUNTAS DE MEDICION
50/54
CONDUCTORES PARA
INSTRUMENTOS
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Tabla 3
actores “f” para ánodos.
PESO DEL ANODO
lbs
FACTOR
“f”
3
0.59
5
0.66
9
0.81
17
1.00
32
1.16
50
1.22
Tabla 4
Factores de corrección “Y”.
POTENCIAL
TUBO - SUELO
FACTORES DE CORRECIÓN “Y”
MAGNESIO
ZINC
-
0.70
1.14
1.60
-
0.80
1.07
1.20
-
0.85
1.00
1.00
-
0.90
0.93
0.80
-
1.00
0.79
0.40
-
1.10
0.64
0.00
-
1.20
0.50
0.00
51/54
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Tabla 5
Factores de ajuste.
FACTORES DE AJUSTE
NUMERO DE ANODOS
EN PARALELO
ESPACIAMIENTO DE LOS ANODOS (PIES)
5
10
15
20
2
1.893
1.920
1.946
1.964
3
2.455
2.705
2.795
2.848
4
3.036
3.455
3.625
3.714
5
3.589
4.188
4.429
4.563
6
4.125
4.902
5.223
5.411
7
4.652
5.598
6.000
6.232
8
5.152
6.277
6.768
7.032
9
5.670
6.964
7.536
7.875
10
6.161
7.643
8.304
8.679
Tabla 6
Consumo de material.
CONSUMO DE MATERIAL
METAL
Lb/A - año
Kg/A - año
ALUMINIO
6.5
3.0
MAGNESIO
8.8
4.0
ZINC
23.6
10.7
52/54
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Tabla 7
Entrega de corriente y rangos de consumo de ánodos
galvánicos en agua de mar.
ALEACION
ANODO GALVANICO
CAPACIDAD DE
ENTREGA DE CORRIENTE
RANGOS DE CONSUMO
POTENCIAL ANODO – AGUA
CON ELECTRODO Ag/Ag CL.
A – h/lb
A – h/kg
lb/A - año
kg/A - año
Aluminio - Zinc
Mercurio.
1250-1290
2750-2840
7.0 - 6.8
3.2 – 3.1
- 1.0 a - 1.05
Aluminio – Zinc –
Indio.
1040-1180
2290-2600
8.4 – 7.4
3.8 – 3.4
- 1.05 a - 1.1
Aluminio – Zinc –
Estaño.
420-1180
925-2600
20.8 – 7.4
9.5 – 3.4
- 1.0 a - 1.05
Zinc (MI I–A-18001 H).
354-370
780-815
24.8 – 23.7
11.2 – 10.7
- 1.0 a - 1.05
Magnesio (aleación
H – 1).
500
1100
17.5
8.0
- 1.4 a - 1.6
53/54
Volts
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Tabla 8
Rangos de consumo de materiales para ánodos de corriente impresa.
DENSIDAD DE CORRIENTE
EN AGUA DE MAR.
MATERIAL
ANODO
A/pie
2
A/m
RANGO
DE CONSUMO
2
lb/A año
Pb – 6% Sb – 1% Ag
15 – 20
160 - 220
0.03 – 0.2
Pb – 6% Sb – 2% Ag
15 – 20
160 - 220
0.03 – 0.6
Pt
50 – 300
540 – 3200
0.008 – 0.016
Grafito
1–4
10 - 40
0.5 – 0.1
Fe – 14.5 % Si – 4.5% Cr
1-4
10 - 40
0.5 –1.0
Tabla 9
Factores ambientales en el Golfo de México.
AREA DE
PRODUCCION
GOLFO DE
MEXICO
RESISTIVIDAD
DEL AGUA
( Ω - cm)
TEMPERATURA
DEL AGUA
(°C)
FACTOR DE
TURBULENCIA
20
22
MODERADO
54/54
FLUJO
LATERAL DE
AGUA
MODERADO
DENSIDAD DE
CORRIENTE
mA/pie2
mA/m2
5-6
54 - 65