WWI PROCAT, S.L. LA CORROSIÓN EN LOS TANQUES Y TUBERÍAS ENTERRADOS Los tanques de GLP o de estaciones de servicio enterrados normalmente tienen un buen revestimiento (pintura) y están cubiertos por arena de alta resistividad. Esta arena a veces es de río, normalmente lavada, o de canteras, y tiene una resistividad muy alta (suele ser bastante superior a los 100.000 S x cm). Las tuberías de GLP o de las estaciones de servicio, cuando son de acero, van encintadas con polietileno y normalmente van cubiertas por una capa también de arena. Para que haya corrosión hay que partir de la base de que el acero tiene que estar en contacto con un electrólito, es decir que el revestimiento o pintura que lo cubre debe tener algún defecto. Si el contacto es con un medio poco o muy poco agresivo, como es la arena de río lavada el peligro de corrosión es pequeño. Por otro lado la arena suele airearse bien, debido a su granulometría, lo que aumenta la seguridad ante la corrosión. Así pues, en estas condiciones es difícil que haya problemas de corrosión.

PROTECCIÓN CATÓDICA DE LOS TANQUES DE GLP ENTERRADOS Para pequeñas instalaciones, con redes de distribución de no mucha longitud (por ejemplo menos de 500 m) y más aún con los revestimientos, el sistema de protección catódica más normal y adecuado es el de ánodos de sacrificio, con la limitación de una duración máxima de 12-15 años, si la resistividad del suelo es media-alta (>4000 S x cm), si la resistividad es inferior se pueden conseguir duraciones más largas (25 años por ejemplo). La duración de los ánodos puede ser un aspecto importante debido a que en ocasiones la renovación de los ánodos puede suponer un problema económico de obra civil (hormigonados, asfaltos, etc.). PROTECCIÓN CON ÁNODOS DE SACRIFICIO Y TIPO DE ÁNODOS QUE SE DEBEN INSTALAR La utilización de ánodo desnudos es un error bastante grande y si no se trata de suelos con resistividades muy bajas, porque se pasivan en muy poco tiempo y su potencial y salida de corriente se reduce muchísimo. Normalmente se establece como criterio para el uso de ánodos de magnesio desnudos cuando el suelo tiene una resistividad inferior a 2.000 S x cm, y es homogéneo, porque sino el desgaste es desigual y la duración mucho menor. Esta resistividad no es muy frecuente, pues realmente se trata de suelos de baja resistividad, así por ejemplo el suelo de Madrid suele tener una resistividad más bien baja que suele rondar los 2.500-4.500 S x cm. El relleno de la mezcla activadora tiene dos misiones: -

Dar una homogeneidad al entorno del ánodo y por lo tanto a su salida de corriente y a Pág. 1 /8

WWI PROCAT, S.L. su desgaste por autocorrosión. Quizás hayas podido ver o te hayan comentado que en ciertas ocasiones los ánodos salen como comidos a mordiscos en el tiempo de unos dos o tres meses. Esto es debido a que el desgaste o consumo de los ánodos galvánicos o de sacrificio tiene dos partes, una primera que es la que llamamos el rendimiento, es decir el peso perdido en función de la salida de corriente según el cálculo de la ley de Faraday (en casi todas las aleaciones de magnesio ronda el 50%) y la otra parte (el otro 50%) es el peso consumido por autocorrosión. Esta autocorrosión se produce por el mismo fenómeno electroquímico de las pilas normales de corrosión, y en los ánodos puede ser debido a dos causas, una, que es bastante extraña si los ánodos tienen cierta calidad, es por su mala calidad y contenidos en impurezas, especialmente el contenido en hierro, pues en ocasiones se aprovecha magnesio procedente de deshechos de otras fundiciones, que suele tener contenido excesivos en hierro, pero sale mucho más barato (lo mismo ocurre con los ánodos de zinc). En todas las aleaciones de los ánodos se debe de partir de un metal (Mg, Zn, o Al dependiendo del tipo de ánodo) con una pureza del 99,99%. En el caso del magnesio los fabricantes, cuando se trata de la aleación AZ63 parten de lingotes de magnesio ya aleado, pero que para su fabricación antes se ha partido de la pureza del 99,99 %. Cuando encontramos un ánodo desgastado de esta forma, que parece que le han dado bocados y en muy poco tiempo, es debido, normalmente a que la arena de río o de cantera (en este caso con mayor frecuencia) tiene impurezas y se forman pilas de corrosión entre la arena que no tiene impurezas y éstas, de tal forma que el magnesio debido a que es un metal muy anódico (principal razón por la que tiene tan bajo rendimiento, comparado con el zinc - 95% en agua de mar- o el Aluminio - 92% en agua de mar), tiende a formar unas pilas de corrosión entre distintas zonas del mismo ánodo.

ALEACIONES DE ÁNODOS DE MAGNESIO A groso modo (varía también según el fabricante) las aleaciones de magnesio se dividen en dos tipos la normal o AZ-63, que tiene un potencial en circuito abierto de -1,55 V/ Cu/CuSO4 (electrodo de referencia de cobre sulfato de cobre saturado), y la de alto potencial; -1,75 V /Cu/CuSO4. La diferencia más importante entre las dos aleaciones es que en la primera contiene aproximadamente un 6% de Al y un 3 % de Zn, una muy pequeña cantidad de Manganeso (entre el 0,15 y el 0,3 % normalmente) y el resto es Magnesio e impurezas con unos límites muy estrictos, especialmente en el contenido de hierro, níquel, sílice y cobre, metales que causan un desgaste o autocorrosión acelerada o bien pasivación. Cuando la duración de los ánodos prevista es de 12 a 15 años se recomienda el uso de ánodos de 4,1 kg de aleación de alto potencial. La aleación AZ63 tiene un potencial respecto al electrodo de Cu/CuSO4 de -1,55 V, mientras que el de alto potencial tiene -1,75 V respecto a este mismo electrodo de referencia, con lo cual da mayor salida de corriente y por lo tanto es necesaria menor cantidad de ánodos. Pág. 2 /8

WWI PROCAT, S.L. En WWI PROCAT, S.L. se utilizan las aleaciones AZ63 de 3,3 kg y la de alto potencial, pero estamos pasando a emplear el de 4,1 kg de aleación de alto potencial, pues tiene un coste similar, el peso es mayor (de 3,3 a 4,1 Kg) y mejoramos en mucho sus prestaciones. También empleamos los ánodos de magnesio de alto potencial de 7,7 KG, o de 14,5 Kg (estos solo en casos muy especiales pues no suelen tener ventajas sobre los de 7,7 Kg ya que estos últimos pueden dar una duración lo suficientemente larga como para no tener que instalar los de 14, 5 Kg. Los ánodos solo se deben poner en la arena (siempre con relleno de mezcla activadora) cuando no quede más remedio, y si es posible también de alto potencial, aunque estos son más difíciles de encontrar nosotros los podemos hacer (aunque hasta ahora no) y de hecho estamos pensando en traer un ánodo de este tipo, para este objeto y otros donde también tiene bastante utilidad. Adjuntamos una tabla que, de una manera aproximada, podría utilizarse para uso en protección de tanques, con ánodos de 4,1 kg de aleación de alto potencial. Si ponemos el de 3,3 Kg aproximadamente se debe calcular del orden del 30%-40% más de ánodos. Por otro lado en suelos con resistividades altas, a partir de 4.000- 5.000 S x cm, se recomienda siempre el de alto potencial, siendo ésta una de las razones por la que estamos pasando a utilizar solo este ultimo. Cuando el suelo tenga piedras o sea seco, la resistividad será alta y por lo tanto serán necesarios más ánodos que cuando se trate de tierra sin piedras y no muy seca. La duración garantizada de estos ánodos es de 12 a 15 años o de 20-25 ños si el suelo lo permite (los años que se garantizan es mientras son útiles dando la adecuada protección). Los ánodos van ensacados y con 4 m de cable. Cuando el suelo tenga mayores resistividades (normalmente para simplificarlo podemos distinguir dos tipos de suelos, con piedras, sin ellas o también muy seco), se tienen que poner más ánodos. Si se trata de un retimbrado se debe de considerar del orden del 25% más de ánodos debido a que la pintura, si se renueva es difícil que tenga la misma calidad, al menos en su aplicación, que cuando sale de fábrica. Ejemplos de la posible cantidad de ánodos calculada para ánodos de 4,1 Kg aleación HP (alto potencial). Tanque Volumen

2.250 L

4.500 L (16,99 m²)

6,430 l (23,7 m²)

Tipo de suelo

Nº de ánodos

Suelos de resistividad media o baja (arenas, arcillas, tierra vegetal, etc, es decir sin muchas piedras)

1

Suelos con piedra o muy secos.

1

Suelos de resistividad media o baja (arenas, arcillas, tierra vegetal, etc, es decir sin muchas piedras)

1

Suelos con piedra o muy secos.

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Suelos de resistividad media o baja (arenas, arcillas, tierra vegetal, etc, es decir sin muchas piedras).

2

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WWI PROCAT, S.L. Tanque Volumen

10.000 L (30,05 m²)

16.050 L (46,35 m²)

19.070 L (50,02 m³)

20.000 L

30.000 L

40.000 L

50.000 L

Tipo de suelo

Nº de ánodos

Suelos con piedra o muy secos.

3

Suelos de resistividad media o baja (arenas, arcillas, tierra vegetal, etc, es decir sin muchas piedras).

3

Suelos con piedra o muy secos.

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Suelos de resistividad media o baja (arenas, arcillas, tierra vegetal, etc, es decir sin muchas piedras).

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Suelos con piedra o muy secos.

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Suelos de resistividad media o baja (arenas, arcillas, tierra vegetal, etc, es decir sin muchas piedras).

5

Suelos con piedra o muy secos.

7

Suelos de resistividad media o baja (arenas, arcillas, tierra vegetal, etc, es decir sin muchas piedras).

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Suelos con piedra o muy secos.

7

Suelos de resistividad media o baja (arenas, arcillas, tierra vegetal, etc, es decir sin muchas piedras)

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Suelos con piedra o muy secos.

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Suelos de resistividad media o baja (arenas, arcillas, tierra vegetal, etc, es decir sin muchas piedras)

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Suelos con piedra o muy secos.

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Suelos de resistividad media o baja (arenas, arcillas, tierra vegetal, etc, es decir sin muchas piedras)

8

Suelos con piedra o muy secos.

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POTENCIAL DE PROTECCIÓN O DE INMUNIDAD CRITERIOS DE PROTECCIÓN Como antes se ha citado el potencial llamado de protección o de inmunidad es (para el acero) -850 mV respecto al electrodo de Cu/CuSO4. Esto es verdad solo hasta cierto punto, pues este valor cambia en función de la temperatura y del medio. A mayor temperatura más negativo tiene que ser el potencial de polarización y cuando el suelo es muy poco agresivo, por ejemplo en el caso de arena poco agresiva (con resistividades altas) y bien aireada, se pueden admitir que la protección sea con potenciales menos negativos. En las normas europeas editadas para la protección catódica de tuberías enterradas o sumergidas (UNE-EN 12954:2002 Protección catódica de estructuras metálicas enterradas o sumergidas. Principios generales y aplicación para tuberías. (Describe los distintos sistemas de protección, los criterios de Pág. 4 /8

WWI PROCAT, S.L. protección de distintos metales y el glosario de términos generales a utilizar en protección catódica) Se habla de una polarización de -750 mV, y en algunos caso incluso menos. Al medir el potencial se pueden obtener medidas erróneas como: -

Que el potencial de polarización real sea más negativo que el medido (cuando la resistencia de contacto del electrodo con el suelo es alta, por estar el suelo muy seco, pavimentado, con hierbas o residuos de malos conductores (normalmente en fábricas de productos plásticos). Este problema se soluciona mojando el suelo, retirando el material aislante o/ y aumentando la impedancia de entrada en el voltímetro.

-

El potencial de polarización real sea menos negativo que el medido, que es el caso más frecuente debido al error por la caída IR. Este error es de mucha importancia en los tanques si se ponen los ánodos dentro de la arena que rodea el tanque, debido a que la resistividad de la arena es muy alta y por lo tanto también la caída IR. Por otro lado en el caso de los ánodos de sacrificio si dichos ánodos están muy cerca del tanque el electrodo de referencia también estará cerca del ánodo, y, como el ánodo y el tanque están unidos eléctricamente, tendremos una lectura intermedia entre el potencial del ánodo (mucho más negativo) y el del tanque.

Para solucionar esto no cabe más remedio que: -

Prever el error de la medida, si es por mucha resistencia del electrodo de referencia, midiendo el potencial natural, es decir antes de conectar la protección catódica.

-

Medir potenciales ON-OFF, es decir cortando la corriente de protección catódica, y por la tanto anulando el trasiego de corriente entre ánodos y cátodo, y también el que hay entre la posición del electrodo de referencia y el cátodo.

-

En USA es admitido que una polarización de -100 mV desde el momento del corte, una vez eliminada la caída IR, el potencial ha de ser 100 mV más negativo que el espontáneo, o natural, es decir el que había antes de conectar el sistema de protección catódica y la consecuente polarización.

-

En Europa este criterio en principio no es admitido, porque la condiciones que debe reunir la instalación para aceptar este criterio en pocos casos se dan.

LA MEDIDA DE POTENCIALES ON-OFF Este sistema de medida consiste en cortar la corriente de protección e inmediatamente medir, la caída IR desaparece, es decir el momento del potencial Instant OFF, o de polarización real, y el tiempo transcurrido entre el corte de la corriente de protección y el del potencial de polarización real puede ser décimas de segundo después del corte o un segundo y en ocasiones más tiempo.

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WWI PROCAT, S.L. Estas medidas antiguamente se hacían a ojo veloz, pero hoy en día se hacen con data loggers que permitan una toma de medidas rápida (desde 10 veces por segundo hasta 40 veces por segundo lo permiten nuestros sistemas), obteniendo una buena curva de despolarización. Si hay varios equipos o ánodos conectados a la estructura protegida se deben cortar simultáneamente, y los interruptores deben estar sincronizados con gran precisión, pues suna desviación de unas décimas de segundo pueden invalidar la medida. Cuando hay presencia de corrientes vagabundas que se canalizan por las tuberías o el tanque, y por lo tanto causan oscilaciones del potencial, estas medidas interrumpiendo la corriente de protección (la conexión entre todos los ánodos y el o los tanques o la conexión al rectificador, si es por corriente impresa) son inútiles pues las corrientes vagabundas son independientes del sistema de protección catódica, y por lo tanto continúan tras el corte de corriente, impidiendo saber cual es el verdadero potencial de polarización real. Este problema y el de las corrientes de compensación, además del de la sincronización de los distinto transfo-rectificadores, se evita utilizando los electrodos de referencia con probeta de acero. Un electrodo probeta es un electrodo de referencia que lleva incrustada una placa o probeta de acero desnuda, cuya superficie está determinada de una manera precisa. Este electrodo probeta se sitúa cercano al tanque o tubería y e su mismo medio, conectando el cable procedente de la probeta al de la tubería o tanque de tal forma que la probeta se polariza y protege al mismo tiempo que estos. Estos dispositivos tienen varios fines o posibilidades: -

La probeta está tan cerca del electrodo que la caída IR es mínima, y en todo caso calculable, pues se puede saber la corriente que entra en la probeta, y si conocemos la resistividad del suelo en torno a la probeta, que debe ser de la misma o parecida al del tanque o tubería, podremos calcular el error debido a la caída IR.

-

Podemos medir la corriente que entra (cátodo es decir corriente de protección), calcular la densidad de corriente. E incluso hacer una estimación aproximada cual es la superficie desnuda del tanque o de la tubería.

-

En el caso de que salga corriente de la probeta al suelo, normalmente debido a las corrientes vagabundas, podemos calcular la posible pérdida de metal que habrá en un tiempo, en una defecto de revestimiento con una superficie parecida ala de la probeta.

-

Por este motivo con revestimientos modernos y de buena calidad, la probeta más utilizada, para corriente continua, es tiene una superficie de 10 cm², pero para otros revestimientos o cuando se sospecha que los defectos son de mayor entidad, o bien si se quiere tener una mayor seguridad se pueden instalar electrodos probeta con superficies de acero desnudo mayores (normalmente 50 o 100 cm²).

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Si se corta, con un interruptor preciso y programable, la unión entre probeta y estructura protegida, se puede medir la despolarización de la probeta, sin necesidad de cortar la corriente en los transfo-rectificadores, o de todos los ánodos. La probeta en estas condiciones no está sometida a los efectos de las corrientes vagabundas, por tratarse de una superficie muy pequeña, para que estas corrientes tiendan a canalizarse a través de ella, y la despolarización no está afectada por las oscilaciones de potencial debidas a las entradas y salidas de corrientes vagabundas, obteniéndose una curva de despolarización sin oscilaciones y solo con la curva de caída del potencial.

Los tanques de combustible modernos suelen llevar un buen revestimiento o pintura lo que dificulta los procesos de corrosión al reducir la superficie de contacto del acero con el medio. El acero es un material con unas propiedades magníficas en cuanto a su elasticidad y resistencia mecánica para ser usado en tuberías y tanques. Tiene el problema de la corrosión metálica, si bien este problema es de fácil solución mediante buenas pinturas o revestimientos y una buena protección catódica. Una buena protección catódica no significa que debe ser cara sino que esté bien diseñada para ser segura , durable y de fácil control y mantenimiento. Un tanque de acero tiene un buen precio comparado con otros de materiales no metálicos, que no tiene el problema de la corrosión metálica pero si otros derivados de su menor elasticidad y resistencia mecánica, especialmente en suelos donde puede haber movimientos de las tuberías y tanques o del mismo terreno por asentamientos, como por ejemplo los debidos al paso de vehículos especialmente los de gran peso. Así en un estudio hecho en EE.UU, a principios de los 70 (publicado en Materials Perfomance) la estadística detectó que en los tanques de las estaciones de servicio había más tanques con problemas en los de poliéster reforzado con fibra de vidrio que con los de acero. Para que los tanques enterrados no tengan problemas de corrosión se pueden adoptar las siguientes medidas: <

Que los tanques tengan una pintura aceptable (la que indica el reglamento es excelente y mejor de lo necesario normalmente si se instala un sistema de protección catódica).

<

Que los tanques y tuberías, o solo los tanques si las tuberías son de plástico, no tengan contacto con tomas de tierra de cobre (el cobre es catódico respecto al acero y por lo tanto si están en contacto cobre enterrado y acero se forma un par galvánico en el que el acero actúa como ánodo y se corroe) ni con otras estructuras que no sea necesario proteger. Si se ponen en contacto con otras estructuras metálicas que pueden a su vez estar en contacto con armaduras de hormigón enterradas se forma un par galvánico de corrosión entre el acero y el acero en hormigón (este último se comporta de una forma parecida al cobre frente al acero normal).

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WWI PROCAT, S.L. <

Si el medio en que están los tanques, además es arena de río o un material similar, que tienen una resistividad alta, se dificulta cualquier proceso de corrosión.

Si se hace un diseño cuidadoso con las instrucciones indicadas los posibles problemas de corrosión de estos tanques y tubería se reducen al mínimo y si se instala un sistema de protección catódica será muy difícil que aparezcan problemas de corrosión.

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