90618.1.072_PROTECCIÓN CATÓDICA

 MANUAL DE INGENIERIA DE DISEÑO VOLUMEN 4–II GUIA DE INGENIERIA

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°

90618.1.072

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AGO.93

REV.

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PROTECCION CATODICA

PARA APROBACION APROBA CION

APROB. Eliecer Jiménez

 PDVSA,

1983

TITULO

DESCRIPCION FECHA AGO.93

22 PAG. APROB. Alejandro Newski

L.T REV.

APROB. APROB. FECHA AGO.93

ESPECIALISTAS

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Indice 1 ALCANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

2 DEFINICIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

3 CORROSION ELECTROQUIMICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

4 PRINCIPIOS DE LA PROTECCION CATODICA . . . . . . . . . . . . . . .

3

5 CRITERIOS DE PROTECCION CATODICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

6 FUENTE FUENTES S DE CORRIE CORRIENTE NTE CONT CONTINU INUA A PARA PARA PROT PROTECC ECCION ION CATODICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

6.2 6.3

Anodos Galvánicos (Anodos de Sacrificio) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistemas de Corriente Impresa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 6

7 FUNCION DEL REVESTIMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

8 METODO METODOS S DE LEVANT LEVANTAMI AMIENT ENTO O USADOS USADOS EN PROTE PROTECCI CCION ON CATODICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

8.1 8.2 8.3 8.4 8.5

Tipo de Levantamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mediciones de Potencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Caída de Tensión IR (Flujo de Corriente) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mediciones de la Resistividad del Suelo (o Agua) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Levantamientos de Requerimientos de Corriente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9 APLICACION APLICACION DE PROTEC PROTECCION CION CATODI CATODICA CA PARA PARA EL EQUIPO EQUIPO DE PRODUCCION DE PETROLEO Y GAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.1 9.2 9.3 9.4

Revestimientos de Pozos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Recipientes y Equipos no Enterrados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tanques de Almacenamiento de Petróleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estructuras para Perforación y Producción Costa Afuera . . . . . . . . . . . . .

10 INTERFERENCIA DE LA PROTECCION CATODICA . . . . . . . . . . .

9 9 10 11 12

14 14 15 17 18

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ALCANCE Esta guía de ingeniería describe algunos de los m étodos y procedimientos básicos de diseño, utilizados en el control de corrosi ón en los equipos de producción, almacenamiento y transporte de crudo y combustible, mediante la aplicación de protección catódica en dichos equipos.

2

DEFINICIONES

2.1

La protección catódica es la técnica utilizada para reducir la corrosi ón de superficies metálicas mediante el paso de corriente cat ódica suficiente, que haga que la proporción de disolución de ánodos sea despreciable. Puesto en t érminos más sencillos, es el uso de electricidad de corriente directa proveniente de una fuente exterior, a fin de contrarrestar la descarga de corriente corrosiva en áreas anódicas de una estructura metálica, inmersa en un medio conductivo, o electrólito, tal como tierra y agua. Cuando un sistema de protecci ón catódico esta instalado adecuadamente, todas las porciones de la estructura protegida recolectan corriente del electr ólito que está alrededor y la superficie total expuesta llega a ser una sola área catódica.

2.2

La protección catódica se utiliza sólo para controlar la corrosión resultante de un flujo significante de corriente directa, desde un área de la estructura (el área anódica), a través de un electrólito, a otra área de la misma ( el área catódica). Esto se denomina corrosión electroquímica. El área anódica, donde ocurre la descarga al electrólito, se corroe; por el contrario, el área catódica toma la corriente y no se produce corrosi ón; así el elemento queda protegido catódicamente.

3

CORROSION ELECTROQUIMICA

3.1

La corrosión electroquímica puede producirse natural o artificialmente. La segunda es conocida como “electrólisis”, aunque este término es utilizado erróneamente para ambos tipos. La “electrólisis” proviene de corrientes eléctricas continuas desviadas que descargan en tierra o agua (el electr ólito). Al tomar estas corrientes de un electrólito en un área de la estructura (no perteneciente a la red eléctrica del sistema de protección catódica) y descargarlas en otra área de la estructura, ocurre corrosión electroquímica en el área de descarga (anódica) y un grado de protección catódica resulta en el área colectora (catódica) de la estructura.

3.2

La corrosión electroquímica producida naturalmente es el problema diario universal en la producción de petróleo; el mismo es prevenido o aliviado mediante el uso de protección catódica.

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PRINCIPIOS DE LA PROTECCION CATODICA

4.1

Las corrientes de corrosión electroquímica pueden ser invertidas mediante una aplicación adecuada de protección catódica. Esto hace a toda la estructura catódica, eliminando las áreas anódicas naturales con corriente continua impresa en la estructura, desde un ánodo externo de mayor potencia.

4.2

La protección catódica no necesariamente elimina la corrosi ón. Sin embargo, transfiere la corrosión de la estructura protegida y la concentra en alg ún otro punto conocido donde la descarga de corriente del (los) ánodo (s) puede ser diseñada para larga vida y fácil reemplazo.

4.3

La protección catódica es efectiva solo en la superficie del metal expuesto al mismo electrólito que el ánodo.

5

CRITERIOS DE PROTECCION CATODICA

5.1

A través del tiempo se han desarrollado diversos criterios para establecer la efectividad de la aplicación de la protección catódica en estructuras. Las de uso más común incluyen mediciones de tensión (diferencias en potencial) entre la estructura protegida y el electr ólito.

5.2

Probablemente los criterios más usados utilizan el electrodo de sulfato cobre – cobre, como una media celda de referencia. Este electrodo consiste simplemente de una barra de cobre inmersa en una soluci ón saturada de sulfato de cobre, introducidas en un cilindro pl ástico con un contacto poroso en el extremo inferior (para que haga contacto por el electr ólito) y la barra de cobre sobresaliendo al exterior (para conexi ón con el voltímetro medidor de alta resistencia o potenciómetro).

5.3

La experiencia ha demostrado que cuando se ha alcanzado una lectura, de estructura a electrólito, de – 0,85 voltios o más negativo, relativa al electrodo de sulfato cobre – cobre, productos de la aplicaci ón de corriente de protección catódica, la corrosión sustancialmente cesa en estructuras de acero en suelos naturales y en agua. La sobreprotecci ón del acero como es la producción de potenciales mucho mayores (más positivos) de – 0,85 voltios, no es generalmente dañino, pero si es un desperdicio y puede da ñar algunas capas de la estructura, especialmente las capas delgadas de revestimiento.

5.4

Un criterio asociado para el acero, es cambiar el potencial de 300 milivoltios (0,300 volts.) en la dirección negativa, o catódica, de su valor inicial (potencia natural).

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5.5

Es posible en muchos casos, una observaci ón visual directa de la efectividad de la protección catódica, o bien la colocaci ón de muestras del mismo metal en la estructura protegida para hacer revisiones peri ódicas del grado de efectividad de la corriente protectora aplicada.

5.6

Finalmente, donde la experiencia haya demostrado que una determinada densidad de corriente ha sido efectiva para proteger el acero en un ambiente dado relativamente uniforme, entonces esta densidad de corriente, aplicada uniformemente, puede ser considerada como un criterio indirecto de protecci ón. Las densidades de corriente de 1 miliamperio por pie cuadrado de tuber ía de acero sin revestir dará la respuesta de potencial deseada en la mayor ía de los suelos. En agua salada, se requieren usualmente entre 6 y 8 miliamperios por pie cuadrado para proteger las áreas de corrosión en las estructuras de acero. Los efectos de polarización y amperio – hora tienden a reducir la densidad de corriente requerida a aproximadamente la mitad del valor inicial.

5.7

Otro criterio es usar 100 MV entre los potenciales de “ON – OFF”.

5.8

En general, el potencial máximo de protección para tubos revestidos debe ser – 2.0 voltios.

5.9

La influencia del IxR (caída de tensión del electrólito) debe ser considerada para la aplicación del criterio de – 0,85 V.

6

FUENTES DE CORRIENTE CONTINUA PARA PROTECCION CATODICA

6.1

Dos medios para suministrar la corriente necesaria de protecci ón catódica son:

6.1.1

Anodos galvánicos, directamente conectados a la estructura a ser protegida, y

6.1.2

Anodos de corriente impresa, que son relativamente inertes y requieren de una fuente de energía de corriente directa para forzar el flujo de corriente.

6.2 6.2.1

Anodos Galvánicos (Anodos de Sacrificio) Estos ánodos son aleaciones especiales, de alta pureza, de magnesio, zinc y aluminio, que poseen alto potencial, suficiente para desarrollar flujo de corriente útil a través del electrólito hacia la estructura a ser protegida. El principio es el de la celda de corrosión de metales diferentes, y la raz ón por la cual el magnesio y el zinc trabajan tan bien es ilustrada por sus posiciones relativas en las series galvánicas prácticas de la Tabla l. El uso de ánodos galvánicos de aleación de

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aluminio es hasta el presente, limitado a agua salada, donde estos trabajan muy bien. Los ánodos de aluminio han sido probados en tierra, pero hasta ahora no se han puesto en práctica para este uso. 6.2.2

Los ánodos de magnesio se usan m ás en tierra debido a su alto potencial impulsor. El zinc es aplicado mayormente en terrenos de baja resistividad y agua. El aluminio como ya se ha mencionado, es excelente en agua salada y tiene la ventaja adicional de poseer una capacidad de alta energ ía por libra de ánodo. Como comparación, para uso ordinario se consume magnesio a una relaci ón aproximada de 17 libras por amperio por a ño; zinc a una relación de 26 libras; y una aleación de aluminio excelentemente disponible desde el punto de vista comercial, a solo 6,8 libras. TABLA I SERIES DE FUERZA ELECTROMOTRIZ DE METALES (1) METAL

VOLTIOS (2)

Magnesio

– 2,37

Aluminio

– 1,66

Zinc

– 0,76

Hierro

– 0,44

Estaño

– 0,14

Plomo

– 0,13

Hidrógeno

0,00

Cobre

+ 0,34 a + 0,52

Plata

+ 0,80

Platino

+ 1,20

Oro

+ 1,50 a + 1,68

(1)

Tomado del Handbook of Chemistry and Physics, 41 st edition, 1959 – 1960, Chemical Rubber Publishing Co., p ág. 1733.

(2)

Potencial de media celda en soluciones de sal, medidas con respecto al electrodo de referencia de hidr ógeno.

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TABLA II SERIE GALVANICA PRACTICA Metal Magnesio puro comercialmente

– 1,75

Aleación de magnesio, (6% Al, 3%Zn, 0,15% MN)

– 1,6

Zinc

– 1,1

Aleación de aluminio (5% zinc)

– 1,05

Aluminio puro comercialmente

– 0,8

Acero dulce (limpio pulido)

– 0,5 a – 0,8

Acero dulce oxidado

– 0,2 a – 0,5

Hierro Fundido (no grafitizado)

– 0,5

Plomo

– 0,5

Acero dulce en concreto

– 0,2

Cobre, bronce, latón

– 0,2

Hierro fundido alto silicio

– 0,2

Acero laminado

– 0,2

Carbón, grafito, coque

+ 0,3

(1)

6.3

Volts.(1)

Potencial típico observado en terrenos neutrales y agua, medidos con respecto al electrodo de referencia de sulfato de cobre.

Sistemas de Corriente Impresa

6.3.1

Para grandes cantidades de corriente se requiere, usualmente, alg ún sistema de corriente impresa. En una instalaci ón típica de rectificadores en una tuber ía enterrada, la potencia C.A. es transformada y rectificada en corriente directa, la que luego es impresa en un “lecho de ánodos” de grafito u otro material inerte. El lecho de ánodos es conectado al terminal positivo (+) del rectificador mientras que la tubería es conectada al terminal negativo ( – ), para completar el circuito. Este tipo de instalación normalmente genera de 10 a 100 amperios o m ás de corriente protectora en un punto determinado.

6.3.2

Otro tipo de ánodos usados (denominados ánodos de corriente impresa) son aleaciones de hierro – silicio y chatarras de hierro, tales como tuberías o rieles. El acero se consume rápidamente (aproximadamente a una tasa de descarga de 20 libras por amperio por año); los ánodos semi – inertes de grafito o hierro silicio se utilizan hoy en día casi exclusivamente en tierra. En agua salada se ha incrementado el uso de un tipo de ánodo de aleación de 6% de antimonio – 1% plata, debido a su bajo consumo, generalmente 0,1 libras por amperio por a ño.

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Se pueden utilizar generadores termoel éctricos donde se manejen corrientes menores.

7

6.3.3

En general los ánodos galvánicos (de sacrificio) se usarán en casos en que se requieran cantidades pequeñas de corriente protectora o bien que la corriente esté bien distribuida, como por ejemplo a lo largo de una tuber ía sin revestir. Sin embargo, su uso está limitado, a tierra o agua de baja resistividad, de mane ra que la cantidad de corriente generada por ánodo sea de uso práctico. Los sistemas de corriente impresa por otro lado, pueden generar corrientes mucho mayores en un ambiente dado pero requieren de una fuente exterior de potencia.

6.3.4

Cuando se utilizan rectificadores como fuentes de potencia se produce el severo problema de interferencia, por causa de las l íneas sin protección. Cuando esto ocurre, la línea extraña recibe protección donde la corriente entra al tubo, pero se produce una corrosión acelerada donde la corriente sale del mismo. Si se hace una conexión metálica apropiada entre las l íneas con protección y sin protección (extrañas) el problema no se presenta. Esto significa, por supuesto, que ambas estructuras están recibiendo corrientes catódicas, y que la corriente requerida para tener una protección adecuada es incrementada en forma equivalente.

6.3.5

En toda instalación de protección catódica es importante que los ánodos estén bien instalados de manera que haya una m ínima resistencia eléctrica entre el ánodo y el terreno alrededor del mismo. Donde sea posible, los ánodos, se ubicarán en áreas de suelos de baja resistencia como en fosas de barro. Usualmente se coloca como relleno un material de baja resistencia alrededor del ánodo.

FUNCION DEL REVESTIMIENTO

7.1

El revestimiento ha sido utilizado para controlar la corrosi ón electroquímica, obteniéndose resultados con varios grados de éxito. Si se consiguiera un revestimiento, a un costo razonable, el cual constituyera una buena barrera de aislamiento eléctrico entre la estructura y el electr ólito, y este revestimiento pudiera aplicarse y permanecer en condici ón perfecta, sin rupturas o superficies no protegidas, entonces no se necesitar á otra forma para el control de corrosión. Las celdas de corrosión podrían, en efecto, ser desconectadas.

7.2

Prácticamente todo tipo de revestimiento desarrolla imperfecciones, y se produce corrosión en las rupturas de la barrera de aislamiento m ás a menudo a una tasa acelerada en la pequeña área de metal expuesta. El revestimiento es, sin embargo, un arma muy efectiva en el control de la corrosi ón, y cuando se utiliza junto con la protección catódica, se puede obtener un control completo, con un mínimo de corriente aplicada.

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7.3

En muchos casos el revestimiento no puede ser justificado desde el punto de vista económico, como medio para reducir el costo del control de la corrosi ón mediante protección catódica. Un ejemplo está en las áreas sumergidas de las plataformas metálicas costa afuera. Sin embargo, en muchos otros casos el revestimiento es económicamente indispensable, como el caso de tuber ías enterradas de alta presión. Por supuesto, las líneas existentes, no revestidas, ser án aceptadas como tal, y son usualmente revisadas y protegidas s ólo en los “puntos calientes” por razones económicas.

7.4

Generalmente el revestimiento de tuber ías es grueso, elaborado de material bituminoso aplicado en caliente, con varios refuerzos y envolturas. Se pueden aplicar materiales similares en tanques enterrados o en el fondo de los tanques. Esto puede tener un 99% o m ás de efectividad, al proteger el metal del contacto con la tierra o el agua, y reducir la cantidad de corriente de protecci ón catódica requerida.

7.5

Las capas delgadas de revestimiento son tambi én utilizadas con bastante frecuencia. Se ha logrado un gran progreso en el desarrollo de cintas adhesivas para revestimiento, por lo que son muy utilizados hoy en d ía, mientras que el revestimiento convencional de capas delgadas de vinil y ep óxicos se utilizan para el revestimiento interno de tuber ías, tanques y recipientes en campos petroleros. Mientras que las cintas adhesivas dan resultados similares en los revestimientos bituminosos aplicados en caliente sobre tuber ías, el vinil y epóxicos serán tratados con cuidado al aplicarse protecci ón catódica.

7.6

Las cubiertas de cemento son frecuentemente usadas alrededor de la tuber ía de revestimiento de los pozos y en el interior de tuber ías que transporten aguas corrosivas. Su efectividad en el control de la corrosi ón va relacionada con su espesor y continuidad de cubrimiento. Estas capas son relativamente conductoras, y las mismas no reducen los requerimientos de corriente de protección catódica, casi tanto como lo hacen los revestimientos convencionales.

7.7

Los revestimientos calcáreos se desarrollan lentamente en estructuras con protección catódica, con el paso del tiempo. Mientras que son revestimientos muy pobres en el sentido convencional, estos pueden reducir los requerimientos de corriente en 50% o más con el tiempo, y son muy útiles para distribuir la corriente a través de una tubería no revestida, con protección catódica, o en una tubería de revestimiento de pozo.

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METODOS DE LEVANTAMIENTO USADOS EN PROTECCION CATODICA

8.1

Tipo de Levantamiento Determinar la necesidad y la aplicabilidad, de la protecci ón catódica, requiere de experiencia e instrumentación especial. Dado que tanto la corrosi ón como la protección catódica son en esencia electroqu ímica, el levantamiento de la protección catódica para corrosión consiste esencialmente de una serie correlativa y bien organizada de mediciones el éctricas, siendo las más importantes las que se mencionan a continuaci ón:

8.1.1

Medición del potencial entre la estructura y el electrolito.

8.1.2

Medición de la caída de tensión IxR (flujo de corriente), bien sea de la misma estructura o en el electrólito circundante.

8.1.3

Medición de la resistencia del electrólito (resistividad).

8.1.4

Levantamiento de requerimientos de corriente de protecci ón.

8.2

Mediciones de Potencial

8.2.1

Estas lecturas son dadas generalmente en milivoltios o en voltios. Debido a que la tensión es realmente una diferencia de dos potenciales, “el potencial” tal como es registrado es una lectura de tensi ón entre la estructura investigada y un adecuado electrodo de referencia (Com únmente una media celda de CU/CU SO4) ubicado en el electrólito cercano a la estructura. Los valores t ípicos de potencial para diferentes metales en suelo neutro o en agua, medidos con respecto al electrodo de referencia cobre – sulfato de cobre, son presentados en la Tabla l.

8.2.2

Las “estructuras” pueden ser, por supuesto cualquier instalaci ón sumergida o en contacto con tierra y agua. Es m ás fácil para efectos de esta secci ón específica seleccionar como punto de discusión un tipo de estructura, tuber ía de acero subterránea, entendiéndose que la discusión se aplica a cualquier “estructura” en el mismo medio ambiente.

8.2.3

Los potenciales encontrados usualmente varían entre pocos milivoltios y varios voltios, y para obtener una medici ón exacta del potencial contra un electrodo de referencia CU/CUSO 4 o algún otro, se utilizará un instrumento de alta sensibilidad.

8.2.4

Este medidor sensible más de dos electrodos de referencia, (usualmente CU/CUSO4), cables para ensayos y dispositivos para conexi ón por el equipo mínimo requerido para el estudio de tensión o diferencia de potencial.

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8.2.5

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Al hacer el estudio, la estructura se conecta mediante conductores verticales, a través de cajas de válvulas, o usando un dispositivo para conexi ón como por ejemplo una barra de conexión. Es de suma importancia que se establezca una buena conexión eléctrica de baja resistencia a la estructura enterrada. El terminal negativo del voltímetro se conecta a través de conductores adecuados al contacto de la tubería y el terminal positivo es conectado al electrodo de referencia. Si se utiliza el electrodo de cobre – sulfato de cobre, la tubería mostrará polaridad positiva. El potencial de la estructura se toma con el electrodo firmemente enterrado directamente sobre el suelo encima de la estructura. Se registra el potencial estructura – a tierra (P/E). Este procedimiento se repite a intervalos adecuados a lo largo de todo el sistema estudiado. Las áreas de mayor potencial positivo indican áreas anódicas o corrosivas.

Caí d a de Tensi ón IR (Flujo de Corriente)

8.3 8.3.1

La dirección del flujo de corriente directa en la estructura (tuber ía) puede ser determinada usando un milivoltímetro o un potenciómetro. El área o punto donde la corriente fluye desde la estructura a tierra es donde se est á produciendo corrosión. Esto se puede detectar fij ándose en la dirección y magnitud del flujo de corriente en la tubería. El punto en el que se alcanza un valor m áximo y se cambia la dirección del flujo es el punto en el que se produce corrosi ón. La magnitud del flujo de corriente, la cual puede ser calculada o estimada de las lecturas de milivoltio y la resistencia de la tuber ía entre los puntos de conexi ón, da una aproximación de la pérdida de metal por año.

a.

La corrosión puede aun ocurrir en la ausencia de flujo de corriente medible en la estructura debido a la acción del elemento entre los puntos de conexi ón. Por esta razón la medición del flujo de corriente en la estructura es m ás útil en la localización de áreas anódicas voluminosas.

b.

Debido a que pueden hacerse mediciones tan bajas como un milivoltio, la resistencia de los cables para ensayo y las conexiones con la estructura deben ser bajos, en el orden de uno por ciento, comparado con la resistencia interior del voltímetro.

c.

Conociendo la resistencia de la tuber ía, el flujo de corriente puede ser calculado mediante la ley de Ohm, es decir, I = E/R, donde: I=

corriente en amperios

E = diferencia de potencial en voltios R = resistencia de la tubería en Ohms (entre puntos de conexi ón) d.

Si la resistencia del tubo estudiado no es conocida, se puede estimar mediante tablas publicadas, para tubos de acero de diferente dimensi ón, o calibrando en el punto, imprimiendo una corriente conocida en una secci ón de prueba del tubo.

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8.3.2

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Dado que la misma corriente que fluye en el tubo, fluye también en el terreno adyacente, donde la resistencia mucho mayor del suelo produce lecturas de milivoltios de mayor magnitud que en el tubo, se utiliza ampliamente una modificación de la técnica para tuberías enterradas no revestidas. Este método se denomina el estudio de “potencial de superficie” o de “los dos electrodos” y requiere un voltímetro de alta resistencia o un voltímetro – potenciómetro con un interruptor de cambio de polaridad, dos electrodos CU/CUSO 4, y cables de ensayo apropiados. El grupo de estudio debe llevar también un localizador de tubería y un medidor de resistividad de suelo ya que es esencial detenerse inmediatamente sobre el tubo y conocer la resistividad del suelo en áreas anódicas.

8.3.3

Los dos electrodos CU/CUSO 4, los cuales deben dar una lectura en el orden de dos milivoltios entre uno y otro, son colocados sobre el tubo a una distancia adecuada, usualmente 20 pies, y la diferencia de potencial (en milivoltios) y polaridad de los electrodos se lee en el medidor y se registra. Los electrodos son, en efecto, alternados a lo largo de la l ínea, manteniendo la separación del conjunto, y las lecturas de milivoltios y de polaridad registrados a lo largo de toda la longitud del tubo estudiado. Debe notarse que los potenciales de tubo – a – tierra no son necesarios, aunque se pueden considerar deseables.

8.3.4

Las áreas anódicas y catódicas son identificadas como puntos de cambio de potencial. Debido a la importancia de las áreas anódicas, estas se identifican durante el curso del estudio; las mediciones de resistividad del suelo, usualmente apareadas con las lecturas de milivoltios, se obtienen en cada punto. Estas las necesitará posteriormente el ingeniero de corrosi ón para interpretar correctamente la severidad de las áreas anódicas y seleccionar el número y tamaño de los ánodos necesarios para el cambio del flujo de corriente de corrosión en estos “puntos calientes”. La experiencia del ingeniero de corrosi ón encargado es la más importante y ha sido un factor vital en el gran éxito obtenido con esta técnica en miles de kilómetros de tubería no revestida, en los últimos años.

8.4

Mediciones de la Resistividad del Suelo (o Agua)

8.4.1

Debido a que el flujo de corriente que va y viene del tubo ocurrir á generalmente en las áreas donde la resistividad del suelo es menor, es l ógico asumir que las áreas de baja resistividad son an ódicas. Este método, entonces, determina solamente la oportunidad de que pueda ocurrir corrosi ón. No indicar si ocurre o no corrosión, o con que velocidad ocurre.

8.4.2

La técnica consiste en determinar la resistividad del suelo, expresada m ás correctamente como ohmios – centímetros, en áreas preseleccionadas a lo largo de la tubería. La resistividad se puede determinar mediante el uso de un

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instrumento de cuatro polos, tal como el megger, o pruebas en un solo punto tales como las barras Agra y Collins o el baston Sheppard. Los valores reales de resistividad por si solos usualmente tienen poco significado. La gran importancia de la información obtenida en el estudio, está en la diferencia en la resistencia del suelo a lo largo de toda la l ínea. Algunas compañías han seleccionado 2000 ohmios – centímetro como el valor ideal; para resistividades por debajo de este valor se espera que habr á corrosión seria. Debe señalarse, sin embargo, que la corrosión seria puede ocurrir también en tuberías sin revestir cuando se presente un cambio brusco en la resistividad del suelo (por ejemplo de 5.000 a 50.000 ohmios – centímetro). 8.4.3

8.5

Los resultados del levantamiento se utilizan para seleccionar las áreas de instalación de sistemas de protección tales como revestimiento y protección catódica.

Levantamientos de Requerimientos de Corriente

8.5.1

La cantidad real de corriente requerida para la protecci ón catódica de una estructura dada puede ser obtenida por el ingeniero de corrosi ón, a través de diferentes formas. En esta selecci ón “protección catódica” debe implicar un control total de la corrosión (como se evidencia al cumplir algunos criterios seleccionados tales como potencial de – 0,85 voltios para un electrodo de CU/CUSO4), más que una protección de un ”punto caliente”. El último tiene un lugar bien definido en el esquema econ ómico de casos de tubería existente no revestida, lo cual casi nunca justifica un 100 por ciento de protecci ón catódica.

8.5.2

Si la tubería no revestida, u otra estructura, descansa en tierra o en agua de características generales conocidas, el ingeniero experimentado encargado de la corrosión, está totalmente en lo razonable, al diseñar un sistema de protección catódica, basado en la aplicación de una densidad de corriente seleccionada, a la estructura (miliamperios/pie cuad.), asumiendo que él tiene la previsión de distribuir esta corriente en forma adecuada.

8.5.3

En estructuras grandes, no revestidas, es muy poco pr áctico aplicar temporalmente la cantidad de corriente necesaria para alcanzar potenciales de protección, de manera que el diseño es abordado usualmente en la base de la densidad de corriente descrita anteriormente. En áreas donde no existe experiencia previa (tales como aguas producidas, r íos contaminados o esteros, etc.) el uso de muestras para ensayos con un rango de densidades de las corrientes aplicadas en un período de varias semanas o meses, ha sido útil para alcanzar la densidad de corriente apropiada, en que se basa el dise ño pleno.

8.5.4

En estructuras revestidas, tomando de nuevo una tubería como ejemplo, es posible establecer un punto de drenaje de protecci ón catódica temporal y determinar cuanta corriente se necesitar á para proteger bien sea la línea

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completa si es relativamente corta y est á aislada de otras estructuras, o una porción dada de la línea. En líneas largas, se pueden necesitar varias pruebas, especialmente si se anticipan diferencias sustanciales en la condici ón del revestimiento y/o resistividad del suelo en áreas diferentes. Corrientes de prueba temporales de hasta 10 amperios pueden ser aplicadas mediante una bater ía, y se pueden aplicar hasta 100 amperios con un generador para soldar. El “lecho de ánodos” temporal usado para descargar la corriente de prueba en el suelo puede ser cualquier estructura no – crítica existente, no conectada el éctricamente a la tubería bajo pruebas, tal como una secci ón abandonada de línea o tubería de revestimiento de pozos. En muchos casos se construir á un lecho de ánodos temporal para pruebas, de barras de acero, hojas de aluminio, o ánodos reales los que pueden dejarse en sitio para una instalaci ón permanente posterior o instalarlos de manera tal que puedan ser removibles para usarse de nuevo. Es aconsejable ubicar los lechos de prueba, al menos para los consumos de corriente grandes, a una distancia de la tuber ía similar a la que pueda esperarse para la instalación del lecho de ánodos permanente. 8.5.5

Los estudios en tuberías de revestimiento de pozos para la aplicaci ón de protección catódica pueden incluir varias t écnicas de las descritas anteriormente. La herramienta del perfil de potencial de revestimiento de pozo es utilizada para ubicar inicialmente áreas anódicas y catódicas gruesas y luego determinar el efecto de las corrientes de protecci ón catódica temporal aplicadas en el cabezal del pozo.

8.5.6

Para conservar el tiempo de registro (así como el tiempo de paralización del pozo de petróleo o gas que está siendo registrado), se hacen a menudo estimados de corriente predecida, existiendo una variedad de t écnicas utilizadas para hacer estos estimados. Algunos operadores utilizan una regla pr áctica de cierta cantidad de corriente por unidad de área (1 ma por pie cuad. es una cantidad típica) para llegar a un estimado para confirmaci ón mediante el registro de perfil de tensión. Otros utilizan la técnica “E registro I”, descrita en el párrafo siguiente, para hacer sus estimados.

8.5.7

Esencialmente, el procedimiento del método de estudio “E registro I” consiste en aplicar incrementos crecientes de corriente a la tuber ía de revestimiento del pozo por intervalos fijos de tiempo, típicamente dos o tres minutos. Después de cada intervalo de tiempo la corriente se interrumpe y se obtiene un potencial instantáneo de “circuito abierto” del revestimiento al electrodo de referencia en la superficie. Estos datos, al ser graficados en papel semilogar ítmico, da una curva similar a la que se muestra en la figura 1. Por consideraciones te óricas, la corriente dada por la intersección de las dos porciones rectas de esta curva (punto A en la Fig. 1.) debería indicar la corriente adecuada para polarizar, es decir, proteger el revestimiento. Por otras consideraciones, y debido a una generalmente mejor correlación con el efecto de corrientes aplicadas en el perfil

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del potencial del revestimiento, ha sido m ás usual en la práctica utilizar el valor de corriente del primer punto que caiga en la segunda porci ón recta de la curva (Punto B) en el diseño de sistemas de protección catódica para revestimientos de pozos.

9

APLICACION DE PROTECCION CATODICA PARA EL EQUIPO DE PRODUCCION DE PETROLEO Y GAS

9.1

Revestimientos de Pozos

9.1.1

Los requerimientos de corriente de los revestimientos de pozos, con pocas excepciones, caen en el rango de 1 a 25 amperios. Los requerimientos menores pueden suplirse frecuentemente utilizando ánodos galvánicos. En muchos casos la resistividad del suelo es demasiado alta para ánodos galvánicos, incluso para corrientes pequeñas, y se hace entonces necesario un sistema de corriente impresa. Por cuestiones de economía una unidad de rectificador – lecho de ánodos es instalada frecuentemente para atender varias tuber ías de revestimientos de pozos a la vez, bien mediante conexiones negativas a los diversos pozos, o utilizando las tuber ías como conductores de corriente a los pozos. En cualquier caso, la tuber ía de revestimiento del pozo debe ser aislada de la tubería de flujo. Una resistencia de control de corriente puede ser ubicada a través de este accesorio aislante para drenar una corriente peque ña desde la línea de flujo al pozo (para lograr alguna protecci ón catódica a la línea de flujo, mientras se elimina cualquier posible interferencia cat ódica en la misma). Como alternativa, la corriente puede ser drenada desde el pozo hasta la l ínea de flujo donde ésta última ha sido usada como conductor de corriente de retorno al rectificador negativo.

9.1.2

En líneas no revestidas podría no justificarse la protección catódica excepto en condiciones muy corrosivas. Estas pueden, o bien, ser reacondicionadas, revestidas y sometidas a una protección catódica completa, tal como se mencionó anteriormente, o pueden ser estudiadas mediante la t écnica de perfil de potencial de la superficie (dos electrodos y subsecuentemente aplicarle protección para “puntos calientes” con ánodos galvánicos. Las áreas conocidas de fugas, o “puntos calientes”, pueden tratarse satisfactoriamente, mediante ánodos galvánicos, especialmente si no se presentan otras áreas con problemas.

9.1.3

Las tuberías troncales y secundarias, de mayor importancia, son normalmente estudiadas y protegidas si no son est án revestidas o son sometidas a protecci ón catódica total si están revestidas. Casi todas las l íneas de tuberías nuevas de alguna importancia están bien revestidas, haciendo la tarea de protecci ón catódica, muy económica y relativamente simple.

9.1.4

Cualquier tubería para la cual se desee una completa protecci ón catódica debe estar eléctricamente aislada (mediante el uso de uniones, bridas, acopladuras o

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niples), de tal manera que la corriente de protecci ón catódica esté confinada a la estructura para la cual está determinada. Hasta un contacto met álico, por ejemplo, con una tubería de revestimiento de pozo sin protecci ón catódica, causaría una pérdida sustancial de protección en la tubería de flujo debido a la desviación de corriente de protección catódica hacia la tubería de revestimiento, la cual se ha convertido en parte del circuito de protecci ón catódica.

9.2

Recipientes y Equipos no Enterrados

9.2.1

Dichos equipos, tales como tanques de contenci ón y evacuación de agua salada, acumuladores, separadores y filtros, tienden a sufrir corrosi ón a causa de acumulación de sal. Las temperaturas elevadas, junto con la presencia de sulfato para reducir bacterias, disminuyen el tiempo de vida útil a menos que se aplique protección catódica. Esto es particularmente cierto en los tubos de llama de los calentadores – tratadores.

9.2.2

Las densidades típicas de corriente de protección varían entre 5 y 10 ma/pie cuad. y la selección de la fuente de corriente depende principalmente de la disponibilidad de corriente alterna. Ocasionalmente, se han utilizado generadores de corriente directa o alternadores (con rectificadores incorporados) montados en la unidad de bombeo.

9.2.3

Donde haya disponibilidad de corriente alterna, se pueden usar rectificadores para proteger uno o más recipientes, usando ánodos de grafito o titanio platinado (Ti – Pt) instalados en monturas especiales del tipo a trav és de la pared. Los ánodos TI – PE son muy pequeños y pueden ser ubicados convenientemente, fuera y dentro de la montura mientras el recipiente continua operando. Sin embargo, ciertos inhibidores y demulsificadores de emulsi ón, tienden a eliminar el flujo de corriente desde la relativamente peque ña área platinada (típicamente solo 6” de una barra de titanio de 3/8 ” de diámetro es platinada) por lo que en instalaciones en gran escala de estos ánodos debe hacerse una investigaci ón previa o una instalación de prueba. Mientras los ánodos de grafito sufren una cierta reducción en su rendimiento, por las mismas causas, el área mucho mayor permite el desarrollo de un flujo de corriente adecuado en todas estas rar ísimas ocasiones.

9.2.4

Donde no exista corriente alterna, se puede generar una adecuada corriente de protección mediante ánodos de magnesio o bien de aluminio montados a trav és de la pared; sin embargo, en este caso el circuito de ánodos galvánicos es completado externamente mediante un cable de puente a la pared del recipiente adyacente, de manera que el flujo de corriente puede ser medido y ajustado para cada ánodo individual, en su punto de montaje. Dado que el magnesio es muy activo, su salida de corriente hacia el recipiente ser á altamente restringida para evitar una sobre protección inútil. Sin embargo, esto conduce a una reducci ón de

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la eficiencia de los ánodos ya que el ánodo continuará corroyéndose a la misma tasa y solamente una fracción de su corriente es utilizada para proteger el recipiente. 9.2.5

El ánodo de aluminio ofrece una salida mucho menor, pero aun adecuada, en áreas saladas de campos petroleros, manteniendo la corriente con una eficiencia entre 60% y 70%.

9.2.6

Los ánodos de zinc han mostrado una tendencia a ser “regulados” en ciertas aguas producidas, en la misma forma y por las mismas razones que las mencionadas anteriormente para los ánodos Ti – Pt. Los ánodos de magnesio y de aluminio no parecen ser afectados apreciablemente y pueden usualmente utilizarse en lugares donde no pueden usarse los de zinc.

9.2.7

Los tanques de almacenamiento de aguas saladas son protegidos usualmente de corrosión interior mediante protección catódica solamente, o una combinación de revestimiento y protección catódica. Donde se utilizan revestimientos, se tendrá cuidado de no mantener un potencial demasiado alto a trav és de la capa de revestimiento ya que se pueden formar ampollas y graves da ños al mismo. Esto puede ocurrir fácilmente mediante ajustes inadecuados del sistema rectificador, y aun los ánodos de magnesio desarrollarán potenciales dañinos a menos que se restrinja adecuadamente la salida de corriente. De nuevo, el aluminio con su bajo potencial ofrece una fuente segura y m ás adecuada de corriente de protección para recipientes revestidos.

9.2.8

Tanto los ánodos galvánicos como los de grafito, van típicamente suspendidos de las planchas de cubierta del tanque mediante monturas especiales en las planchas. Así, los ánodos pueden ser inspeccionados y reemplazados convenientemente.

9.2.9

El fondo exterior de los tanques de producci ón y almacenamiento están en contacto con suelos que aunque no sean normalmente corrosivos, frecuentemente adquieren esta condición debido a la filtración o derrame de agua salada. Así, se debe dar importancia a la protecci ón del fondo del tanque en su lado exterior, bien sea con ánodos galvánicos ubicados en la tierra alrededor del tanque o con una instalación de corriente impresa. En instalaciones m ás pequeñas es posible diseñar, con frecuencia, un sistema de protecci ón catódica interior y exterior utilizando un rectificador simple. Para sistemas mayores es mejor usar sistemas de protecci ón catódica separados; debido al problema de control de corriente entre circuitos de resistencia el éctrica muy diferentes, donde existan altas corrientes involucradas.

9.2.10

Mientras las aguas dulces no son tan corrosivas como las saladas, los equipos de tratamiento de agua que manejen aguas superficiales en proyectos con riesgos de inundaciones, ser án protegidos contra la corrosión, a fin de

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asegurarles una operación continua. Una vez más, una combinación de revestimiento y protección catódica puede ser virtualmente 100% efectiva contra la corrosión de las superficies sumergidas de dicho equipo. A menos que el agua sea bastante conductora, se debe utilizar un sistema de corriente impresa mediante ánodos de grafito o de hierro silicio a fin de suministrar suficiente corriente de protección. Se tendrá cuidado al ubicar los ánodos, para dar una buena distribución de corriente a todos las superficies sumergidas del equipo, especialmente cuando existen compartimientos interiores o dispositivos de control de flujo.

Tanques de Almacenamiento de Petr ól eo

9.3 9.3.1

Protección Interna

Debido a que la capa conductora de sedimento y agua del fondo (FS & A) es bastante delgada, la protección catódica del fondo interior del tanque tiene m ás dificultad que si el tanque estuviese parcialmente lleno de agua. Por esta raz ón la protección catódica interior de tanques de producci ón no se usa con mucha frecuencia. En tanques mayores y m ás importantes, en terminales y refiner ías, sin embargo, se han utilizado ánodos galvánicos distribuidos en el fondo del tanque sobre almohadillas aislantes dando sorprendentes buenos resultados, particularmente cuando es posible mantener una capa de agua de espesor entre 6” y 12”, a fin de dar a la corriente protectora un mejor medio a trav és del cual esparcirse entre los ánodos. Para este propósito se han utilizado ánodos de magnesio, zinc y aluminio, donde el aluminio ofrece la ventaja de una mayor durabilidad, por las razones mencionadas anteriormente. 9.3.2

Protección Exterior

a.

En los casos que se conoce o se espera que el suelo sea corrosivo (a partir de mediciones de resistividad), se justifica claramente la protecci ón catódica del fondo exterior del tanque, a menos que este se haya construido sobre una capa de piedra picada limpia, a fin de aislarlo efectivamente del suelo. El relleno de arena, con o sin saturaci ón de aceite, no es seguro usualmente; si se desarrolla un buen contacto en uno o más puntos con agua subterr ánea, arcilla o el suelo propio de la zona, se puede desarrollar una r ápida corrosión y penetración del acero, debido a un efecto local de celda acelerado.

b.

Dado que los tanques pequeños, o grupos de tanques, pueden ser bien protegidos con ánodos galvánicos, la práctica usual consiste en utilizar unidades rectificadoras grandes junto con lechos de ánodos de grafito o hierro silicio para generar y distribuir las cantidades necesarias de corriente para la protecci ón catódica de estas grandes áreas de acero. Una densidad de corriente de 1 ma/pie cuad. será usualmente adecuada, si la corriente est á bien distribuida.

c.

Al medir la efectividad de la protección catódica aplicada ocurre un problema, ya que el potencial o tensión en la periferia usualmente no representa el potencial

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real en el centro del tanque. Por esta raz ón, es buena práctica tener un potencial entre 0,15 V y 0,25 V mayor (m ás negativo) que el mínimo – 0,85 V en el borde, para estar seguro que el área central estará en o cerca de 0,85 V. d.

Donde se construyan nuevos tanques, se puede colocar una media celda “permanente” de referencia, en forma de un ánodo de zinc empacado con un alambre largo, a 6” por debajo del tanque cerca del centro. El alambre se lleva hacia una caja de prueba en el borde del tanque, donde se pueda medir el potencial del tanque al zinc, una vez aplicada la protecci ón catódica. Debido a que el zinc, una vez desarrolla aproximadamente – 1,10 V medidos con respecto a una referencia de CU/CUSO 4), el potencial del tanque al zinc puede ser convertido rápidamente a una lectura de tanque a CU/CUSO 4), con una exactitud que permita evaluar la efectividad de la protecci ón catódica en el centro del tanque.

e.

Recientemente, se han desarrollado tanques de acero submarinos para almacenamiento de petróleo. Dichos tanques están, por supuesto, sujetos a corrosión interior y exterior por causa del agua de mar. Ya que estas son esencialmente estructuras marinas, su protecci ón será cubierta en la discusión de equipos costa afuera, la cual sigue a continuaci ón:

y Producci ón Costa Afuera Estructuras para Perforaci ón

9.4

9.4.1

La industria petrolera ha realizado una gran inversi ón en estructuras para perforación y producción costa afuera, tanto fijas como flotantes (m óviles), incluyendo terminales marinos de diversos tipos. La corrosi ón de estas estructuras ha constituido un problema de altos costos y en los últimos 20 años se ha adquirido un gran aprendizaje en cuanto a tasas de corrosi ón, diseño en estructuras para minimizar el daño ocasionado por la corrosi ón, y métodos para combatir la corrosión.

9.4.2

La corrosión tal como ocurre en estructuras costa afuera puede ser dividida en cuatro zonas de ataques. Se pueden anticipar diferencias en cuanto a la tasa de corrosi ón dentro de la misma zona. Las cuatro zonas son:

a.

La zona de lodo, esto es, la porción de la estructura que se encuentra por debajo del fondo del mar.

b.

La zona sumergida o bajo el agua, donde el metal est á siempre cubierto de agua.

c.

La zona de salpicadura, por encima del nivel de agua, donde la acci ón de las olas usualmente mantiene húmedo el metal.

d.

La zona de roció, donde el metal aparenta estar seco la mayor parte del tiempo.

9.4.3

En la zona de lodo, la escasez de oxígeno tiende a mantener la tasa de corrosi ón a bajo nivel, tipicamente menos que 1 mil por a ño.

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9.4.4

En la zona sumergida o bajo el agua, la corrosi ón es generalmente, uniforme a una tasa aproximada de 5 mils por a ño, excepto en dos áreas. Estas áreas están ubicadas justamente bajo el nivel medio de marea baja, y en o justo sobre la l ínea de lodo. En ambos puntos existe corrosi ón acelerada debido al cambio en el contenido de oxígeno en la interfase, resultando en una celda de aireaci ón diferencial.

9.4.5

Cualquier acción de socavación ocasionada por arena o sedimento en la l ínea de lodo, por la acción de la ola o corrientes de agua, agravar á en gran forma la corrosión por la acción abrasiva. A esto se le denominar ía erosión – corrosión.

9.4.6

La protección catódica puede ser 100% efectiva en zonas fangosas y sumergidas. El daño a las estructuras costa afuera es m ás severa en la zona de salpicadura, como es de esperarse. En este punto la acci ón de humedecimiento y lavado de las olas mantiene la corrosi ón al máximo desconchando la capa producida por la corrosión a medida que esta se va formando y aumentando su espesor. La extensión vertical de la zona de salpicadura depende de la marea y la altura de una ola normal. La pr áctica actual lleva hacia el uso de un acero de mayor espesor y sistemas superiores de revestimiento para el control de la corrosión en esta zona, donde la protecci ón catódica es efectiva sólo parcialmente.

9.4.7

La zona de roció aparenta estar seca, pero hay siempre una peque ña capa de sal en estas superficies. La noche es el momento de mayor actividad corrosiva en la zona de roció. A medida que la estructura se va enfriando en la noche y la humedad aumenta, esta sal absorbe agua del aire y r ápidamente la superficie queda cubierta por una capa h úmeda y salada. El sol seca la capa de humedad y reduce la rata de corrosión. La capa producto de la corrosi ón tiende a descascararse en hojas y esta escamaci ón irregular de óxido promueve la picadura. En general, la picadura es m ás profunda en la cara en sombra de una estructura, que en las superficies superiores expuestas y secadas al sol. El control de la corrosión se consigue mediante el uso de revestimientos de calidad en estas superficies.

9.4.8

Los sistemas de protección catódica para estructuras marinas pueden ser del tipo de corriente impresa o del tipo de ánodo galvánico, dependiendo de la disponibilidad de corriente alterna y tomando en consideraci ón la relativa facilidad de mantenimiento entre los dos sistemas.

9.4.9

Los sistemas típicos de corriente impresa emplean rectificadores de gran salida de corriente para minimizar el número y el espacio ocupado por estas unidades. El material de ánodos de mayor uso en los últimos años, ha sido aleación de plomo con 6% de antimonio y 1% de plata, la cual tiene una rata de consumo t ípica de 0,1 lb/amp – año.

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Otros materiales para ánodos usados con cierto éxito son platino – plomo, grafito y una aleación de hierro silicio – cromo. Los ánodos de plata – antimonio – plomo, pueden ser suspendidos o colocados en soportes especiales de acero para mantenerlos rígidamente sujetos a los elementos sumergidos de la plataforma. Los sistemas suspendidos son en cierta forma m ás susceptibles a daño mecánico, pero son fáciles de instalar y mantener. 9.4.10

Casi todos los sistemas de ánodos galvánicos instalados en estructuras nuevas utilizan ánodos de aluminio por las razones econ ómicas mencionadas anteriormente en este capítulo. Los ánodos pueden ser seleccionados para un período de vida de 5,10 ó 20 años, siendo escogidos más frecuentemente los sistemas de vida más corta para los equipos móviles, y cuando su reemplazo no constituya un problema. Las estructuras fijas tendr ían sistemas de 10 ó 20 años colocados durante la fabricación. Los ánodos de magnesio suspendidos se utilizan donde se prefieran sistemas de menor vida útil, usualmente 1 1/2 a 2 años. Estos, son, frecuentemente, más tarde convertidos a sistemas de 10 años usando ánodos de aluminio instalados por buzos.

9.4.11

Las unidades de almacenamiento de petróleo submarinos, son más usadas como opciones de producción de petróleo en aguas profundas costa afuera. Estas, al igual que las estructuras sumergibles de perforaci ón requieren tanto protección interior como exterior. La dificultad para sostener las conexiones el éctricas y mantener ánodos de corriente impresa internamente, ha incentivado el uso casi exclusivo de ánodos galvánicos de aluminio para la protecci ón catódica de las superficies interiores. La protecci ón catódica exterior puede ser del tipo de corriente impresa o del tipo de ánodo galvánico, dependiendo de cada caso en particular.

9.4.12

El muelle, columnas, rompeolas, etc., frecuentemente sufren una severa corrosión, aun en agua dulce, si esta est á fluyendo. Aquí, la presencia de corriente alterna casi siempre conduce a la instalaci ón de sistemas de protección de corriente impresa. En áreas corrosivas conocidas, especialmente aquellas donde la densidad de corriente para protecci ón catódica es mayor que la normal a causa del agua contaminada, hay una justificaci ón económica para revestir los elementos de acero o pilotes de estas estructuras, antes de comenzar la construcción. Los ánodos de corriente impresa pueden ser de los diversos tipos descritos anteriormente, y han sido utilizados algunos de los rectificadores de “corriente constante” en áreas donde el nivel de salinidad es variable. Dada la variabilidad de algunos de los factores que afectan el dise ño de la protección catódica para dichas estructuras, este debe dejarse en manos de ingenieros especializados en corrosión, quienes deben tener en consideraci ón el peligro potencial creado cuando recipientes de petr óleo o productos del petróleo no protegidos, se fijan a la estructura protegida.

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10 INTERFERENCIA DE LA PROTECCION CATODICA 10.1

La corrosión o “electrólisis” de estructuras de acero enterradas o sumergidas producidas por la corriente desviada de v ías de C.C. de trenes o sistemas de protección catódica, ha sido mencionada brevemente anteriormente en este capítulo. La condición que causa dicha corrosi ón ha sido denominada “interferencia”, o “interferencia catódica.

10.2

El diseño de instalaciones para protecci ón catódica debe minimizar la interferencia con otras estructuras. Adem ás, cuando se instala la protección catódica, se debe hacer un seguimiento a la interferencia y si existe, se seguir án los pasos correspondientes para eliminarla. Esto requiere de un esfuerzo concienzudo y cooperación de los diversos grupos que puedan estar involucrados.

10.3

La detección y eliminación de la interferencia mediante instalaciones de protección catódica puede ser un asunto complicado, pero el resultado final deseado es simplemente cancelar cualquier corriente directa que haya sido tomada por la estructura extraña y retomarla a tierra a través de un camino metálico. Este camino de retorno es usualmente un cable de conexi ón hasta la estructura protegida, o al borne negativo del rectificador, si est á ubicado en el área cercana. Ocasionalmente, es posible usar uno o m ás ánodos galvánicos en el área de descarga de la corriente desviada (la cual no est á necesariamente en el punto de intersección, o lo más cerca posible, de las dos estructuras) en la estructura sin protección. Esto es factible, sólo cuando la magnitud de la corriente a ser descargada es lo suficientemente peque ña como para ser tratada mediante ánodos galvánicos.

10.4

El criterio más utilizado para determinar si la interferencia ha sido aliviada en una estructura “extraña” es restaurar el potencial de estructura a electr ólito, en el punto de descarga de la corriente, llev ándolo a su valor inicial, es decir, al nivel que tenía antes que el sistema de protecci ón catódica fuese energizado.

10.5

La interferencia con la tubería de revestimiento de pozos por instalaciones de protección catódica en áreas cercanas, constituye un problema mayor debido a que tanto la detección como el alivio de esta interferencia se hace dif ícil. El ingeniero de corrosión, realizará mediciones de las superficies, respaldado por un perfil de potencial del revestimiento, en casos en que se sospeche que pueda haber interferencia con una tuber ía de revestimiento de pozo cercana. Afortunadamente, la tendencia hacia una mayor aplicaci ón en campo, de protección catódica en el revestimiento de tuber ía de pozos y la habitual gran separación entre los revestimientos ha minimizado los problemas de interferencia entre ellos. Ha existido, en cierta forma, un problema mayor con la interferencia de los sistemas de protección catódica de tuberías en el revestimiento de tuber ía de pozos.

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Fig 1. PROTECCION CATODICA

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90618.1.072_PROTECCIÓN CATÓDICA

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