Corrosion

CAPTULO 8 Instalacin de los Componentes de Sistemas de

Proteccin Catdica

Proteccin Catdica Nivel I Manual de Enseanza NACE International, 2000 01/01/02

Estaciones de Medicin General El objetivo de las estaciones de medicin es suministrar un acceso para poder medir la efectividad de un sistema de proteccin catdica. Las estaciones de medicin incluyen aquellas instaladas en sitios asociadas a la presencia de: cruces de rutas con cao camisa nodos electrodos de referencia permanentes cupones aislacin dielctrica cruces con estructuras ajenas medicin del flujo de corriente en una caera Ubicacin El ingeniero proyectista es quien debe elegir las ubicaciones de las estaciones de medicin. Es preferible colocar estaciones de medicin de ms que de menos. Por lo tanto, ante la duda, instale una estacin de medicin. Los principales accesorios aislantes enterrados deben contar con estaciones de medicin que permitan medir la efectividad de la aislacin y la instalacin de resistencias de control. Por lo general, los principales cruces entre estructuras enterradas tendrn una estacin de medicin. En los puntos en que haya unin elctrica de juntas de hierro dctil o uniones mecnicas de juntas de acero, las estaciones de medicin a lo largo de la estructura, permiten medir la unin y/o detectar uniones que no funcionen.

Instalacin de los Componentes de Sistemas de Proteccin Catdica 8:


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Factores Ambientales Hay muchas situaciones en las que no es fsicamente posible realizar mediciones a menos que se haya instalado una estacin de medicin al momento de la construccin (por ejemplo, sistemas de caeras instalados bajo pisos de hormign). A menos que se las coloque al momento de la construccin, en estos casos lo ms probable es que sea poco econmico instalarlas despus, si fuera necesario. Otras condiciones, como reas restringidas o locaciones que impliquen algun grado de riesgo, pueden tener requerimientos inusuales para las estaciones de medicin. Recomendaciones para la Instalacin La estructura y los cables deben estar limpios, secos y libres de materiales extraos en los puntos de conexin, al momento de hacer la conexin. Las conexiones de los cables a la estructura deben instalarse de manera tal que se mantenga la conduccin elctrica y la seguridad mecnica. Todas las conexiones y cables deben revestirse con material aislante. Si la estructura es revestida, el material aislante debe ser compatible con el revestimiento. Los cables deben tener un cdigo de colores u otra forma de identificacin permanente. Los cables deben instalarse siempre con un grado de flexibilidad. Debe evitarse que se dae la aislacin; si esto ocurre, hay que repararla. Los cables no deben exponerse a excesivo calor o luz solar. Son preferibles las estaciones de medicin sobre nivel. Si las estaciones de medicin estn a nivel del suelo, debe colocarse un sobrante adecuado dentro de la estacin de medicin para facilitar las conexiones. Las conexiones de los conductores en uniones a otras estructuras o en juntas aislantes deben ser seguras mecnicamente, conductoras elctricamente y bien revestidas. Las conexiones entre tramos deben ser fcilmente accesibles para realizar mediciones.



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Tipos de Estaciones de Medicin Medicin de Potencial Las estaciones de medicin de potencial se usan para monitorear la efectividad de la proteccin catdica, verificar los efectos de corrientes vagabundas y, en caeras sin proteccin o parcialmente protegidas, para localizar reas de corrosin activa. Estas estaciones de medicin constan generalmente de dos cables aislados No. 12 AWG, vinculadas con soldadura exotrmica al cao. La estacin de medicin debe montarse en un poste como se muestra en la Figura 8.1 o puede ser montada a nivel como se muestra en la Figura 8.2. Caja Medicin

Caera

Cables Ensayo

Figura 8.1 Estacin de Medicin de Potencial Montada sobre Poste o Mojn



4

C P Tes

t

Figura 8.2 Tpica Estacin de Medicin de Potencial Montada a Nivel

Las estaciones de medicin montadas sobre poste o mojn son preferibles a las montadas a nivel, porque hay menos posibilidades de que las primeras se pierdan. Sin embargo, en muchos sistemas de distribucin es difcil usar estaciones de medicin montadas sobre poste o mojn debido a las restricciones fsicas y la falta de espacios disponibles para colocar los postes. Cuando se usan estaciones de medicin montadas a nivel, es recomendable colocar un dado de hormign alrededor de la parte superior de la estacin para minimizar la prdida de la estacin de medici. Cada IR (Medicin de Corriente en un Tramo de Caera) Estas estaciones de medicin se usan para medir la magnitud y el sentido del flujo de corriente en una caera. Esta informacin resulta til para monitorear la distribucin o alcance de la proteccin catdica, localizar zonas de mal revestimiento en una caera y encontrar reas en las que pueda haber cortocircuitos. En este tipo de estaciones de medicin, la caera acta como un shunt; la magnitud de la corriente se determina midiendo la cada de voltaje (IR) en el tramo que delimitan los cables conductores . El sentido de la corriente se determina por la polaridad del potencial. En la Figura 8.3 se muestra una estacin de medicin de cada IR.



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Cable 4

Caja Medicion

Cable 1Cable 2

Bornes en Plaqueta

2 35

1 4

Cable 3

Figura 8.3 Estacin de Medicin de Cada IR

Al instalar este tipo de estaciones de medicin, es importante colocar los cables de diferente color exactamente como se muestra en los planos de construccin. Esto se debe a que los cables se usan para calibrar la estacin y tambin para medir el flujo de corriente. Si los cables no se instalan segn el diseo, se obtendr una lectura equivocada. Si se instalan errneamente dos o ms cables, asegrese de que la ubicacin de los cables sea la que se muestra en los planos finales conforme a obra.

Cao Camisa (Casing)

Originariamente, los caos camisa se disearon para soportar cargas dinmicas provocadas por el trfico o por trenes, para evitar que se daara el cao principal. Sin embargo, cuando el casing y el cao se ponen en contacto, el casing se convierte en un escudo elctrico para la corriente de proteccin catdica. Debe realizarse una inspeccin peridica para determinar que no existan o puedan desarrollarse contactos metlicos entre el casing y el cao.



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Caja de Medicin

CamisaCao

Venteo

Figura 8.4 Estacin de Medicin en Cao Camisa

Note que se usan cables de diferentes colores para el cao y para el casing. Una vez ms, es fundamental que el cdigo de colores sea exactamente el que se muestra en los planos de proyecto. Sobre el casing se pueden usar dos cables, o bien el tubo de venteo puede servir como una de las conexiones al casing. Es necesario hacer dos conexiones al cao camisa y al cao para poder realizar mediciones de resistencia camisa-cao.

Cruce con Otras Lneas

Las estructuras enterradas, como caos o cables, frecuentemente se cruzan o se acercan a otras instalaciones. Cuando una o las dos estructuras tienen proteccin catdica, puede darse una interaccin entre ambas. Esto se llama interferencia catdica. Para determinar sus efectos y mitigarlos, se instala una estacin de medicin. Vea la Figura 8.5.



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4

Caja de Medicin

132Plaqueta

de Terminales

2 35

1 4

5

4

Figura 8.5 Estacin de Medicin en una Lnea Ajena

El trmino lnea ajena se refiere a cualquier otra lnea, distinta de la que nos interesa. Puede ser otra lnea de su propia compaa o pertenecer a otra compaa. En este ltimo caso, los cables que se conecten a la lnea ajena deben ser instalados por representantes de la otra compaa.

Junta Aislante

Al instalar aislantes elctricos deben respetarse todas las reglamentaciones y cdigos locales y nacionales. Bajo ninguna circunstancia debe instalarse un aislante en presencia de un ambiente con riesgo de explosin o combustin. Elija ubicaciones en las que una chispa elctrica o una descarga en los materiales dielctricos del aislante no puedan provocar una ignicin. Si, a pesar de todo, debe instalarse una junta aislante en una zona en la que la atmsfera o la prdida de producto podran provocar una ignicin con una chispa, debe instalarse una celda descargadora o protector de descargas en la junta. Es importante ubicar los aislantes de manera tal que no entren en corto con otras conexiones o caeras por medio de cualquier elemento en bypass. Siempre que sea posible, coloque los aislantes en un lugar accesible, para poder efectuar reparaciones. Los aislantes elctricos para sistemas de caeras son de varios tipos, incluyendo bridas, cuplas y uniones. Las bridas pueden tener aislacin doble o simple. Las Figuras 8.6 a 8.8 muestran la construccin de varios tipos de juntas aislantes.



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UNION AISLANTE

ARANDELA AISLANTESEPARADOR DEL EXTREMO DEL CAO

ARANDELA REFORZADA

Figura 8.6 Cupla Aislante

Figure 11.7 Isol

Figura 8.7 Unin Aislante

A R A N D E LA A IS LA N T E

S E P A R A D O R D IE L E C T R IC O

U N IO N A IS L A N T E



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Figure 8.8 Isolating Fl

Figura 8.8. Brida Aislante Otros tipos de aislantes incluyen materiales dielctricos para mantener la separacin entre caeras y casings. En algunos casos, los elementos estructurales estn aislados de los soportes utilizando aislantes en planchas y manguitos y arandelas aislantes. En la Figura 8.9 se muestra un casing correctamente aislado.

Cao de Venteo

Casing Separadcres Aislantes

Extremo de Caeria Sellado al Cao Camisa

Carga Dinmica

Figura 8.9 Cao Camisa Correctamente Aislado

Las condiciones de funcionamiento pueden variar mucho en diferentes sistemas. Al elegir un aislante elctrico, asegrese de que los materiales de construccin cumplan

ISOLATING FLANGEINSULATING GASKET

INSULATING SLEVENUT

STEEL WASHEINSULATING WASHERS

STEEL STUD



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con todos los requerimientos, desde el punto de vista de la temperatura y las propiedades mecnicas. Siempre que sea posible, las juntas aislantes debern instalarse a nivel. Si hay que enterrarlas, debe instalarse una estacin de medicin con cables a cada lado de la junta. El objetivo de la estacin de medicin consiste en poder determinar la efectividad de la junta. En la Figura 8.10 se muestra una tpica estacin de medicin en una junta aislante. Note que a cada lado de la junta se usan cables de diferentes colores. Esto es importante, ya que as usted podr saber qu lado de la junta est midiendo. Al igual que otras estaciones de medicin que usan cables de distintos colores, es importante que los cables se coloquen como se indica en los planos de proyecto.

Caera Junta Aislante

Caja de Medicin

Cables calibre AWG 12 para medicin y

8 AWG si fueranecesario unirlos

Figura 8.10 Estacin de Medicin en Junta Aislante Puente para Mitigar Interferencia

Cupones Las estaciones de medicin de cupones pueden contener uno o los dos tipos de cupones: cupones de polarizacin y probetas para variacin de la resistencia



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elctrica. Los cupones y probetas estn hechos del mismo material que la estructura. Se colocan cerca de la misma y se conectan a la estructura en la estacin de medicin. Uno de los motivos de esto es poder efectuar mediciones de potencial instant off sin tener que apagar el rectificador de proteccin catdica. Otro es medir la densidad de la corriente de proteccin sobre un defecto en el revestimiento de tamao conocido. Los cupones de resistencia elctrica (tambin denominados probetas ER), llamados inteligentes tienen una probeta ubicada tambin cerca de la estructura y conectada a la misma y a un receptculo para la conexin de un instrumento de medicin, ubicado en la estacin de medicin. Los cables de la probeta se conectan de forma que el instrumento pueda medir la resistencia elctrica de la probeta. Si la probeta se corroe, aumenta su resistencia; el instrumento mide el aumento en la resistencia como velocidad de corrosin en mils por ao (mpy) o bien en [mm/ao]. Si la estructura est adecuadamente protegida, la velocidad de corrosin ser igual a cero. Las estaciones de medicin con cupones se usan principalmente en caeras. Deben instalarse de manera tal que el pie de la estacin de medicin (que contiene los cupones) est dentro del relleno del cao y a la misma profundidad que la parte inferior del cao. El tubo de la estacin de medicin debe estar a aproximadamente 6 pulgadas (15 cm) del costado del cao para evitar que se forme un escudo contra la corriente de proteccin catdica. Coloque cuidadosamente el relleno alrededor del cao y compctelo bien. Para suministrar un paso de baja resistencia hacia el electrodo de referencia que puede insertarse en el tubo, dentro del mismo se usa un relleno de baja resistividad. Generalmente, una mezcla de arena y bentonita. La Figura 8.11 muestra una estacin de medicin para cupones.



12

Coupon

Element

CurrentInterrupt

Switch

Reference Cell

Shunt

Pipe Lead

Pipeline

ReferenceTube

Figura 8.11 Tpica Estacin de Medicin para Cupones

Las probetas de resistencia elctrica tambin se usan en calentadores de petrleo y otros recipientes, tanques de almacenamiento de agua y otras estructuras marinas. La velocidad de corrosin de mide con el mismo instrumento que se describi antes.

Conexin de los Cables

General

La parte de la estructura a la que se conectan los cables ya sea para medicin o bien para vinculacin deben estar limpios, secos y libres de materiales extraos.. Las conexiones a la estructura deben ser mecnicamente seguras y conductoras de electricidad. Los cables siempre deben instalarse con un excedente del mismo. Deben evitarse los daos a la aislacin, y si ocurren, se los debe reparar. Los cables no deben exponerse a excesivo calor o luz solar.



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Soldadura Exotrmica

El mtodo ms comn de conectar los cables a una estructura es la soldadura exotrmica, conocida tambin como soldadura termtica. Este proceso utiliza un molde de grafito dentro del cual se vierte una mezcla que contiene una aleacin de cobre y polvo de aluminio y un elemento iniciador de la reaccin, a veces polvo de magnesio o aluminio, como se ve en la Figura 8.12. La reaccin es iniciada por un chispero, el oxido de cobre es reducido a cobre en forma fundidad que cae, soldando el cable a la estructura.

Pipe Surface

Handle

Graphite Mold

Starting Powder

Weld Metal

Metal Disk

Copper Wire

Figura 8.12 Proceso de Soldadura Exotrmica

La informacin suministrada por el fabricante especifica el tamao y carga correcta del molde, segn el tamao del cable y la estructura. Para estructuras de acero y hierro fundido o dctil se utilizan distintas aleaciones como cargas. Precaucin: No use una carga de ms de 15-gram para caos de acero al carbono de alta presin. Antes de soldar mediante este proceso en cualquier grado de acero, consulte los standards de su compaa para el tamao adecuado de la carga. La zona afectada por el calor alrededor de la soldadura puede endurecerse, dando lugar al inicio de una falla. Esto ocurre particularmente en aceros de alta resistencia.



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Una vez que la soldadura se haya enfriado parcialmente, retire el crisol y limpie la escoria con un martillo y un cepillo de alambre. Verifique que la soldadura est firme golpendola suavemente con un martillo. Si la soldadura no es segura, o si el cable se ha quemado parcialmente, qutelo y haga una nueva soldadura. La soldadura exotrmica tambin puede usarse para hacer conexiones en estructuras a nivel. Hay moldes para hacer conexiones a superficies horizontales y verticales. Asegrese de que el molde y la superficie estn bien secos. La humedad puede hacer que el metal fundido salpique, lo cual es riesgoso. Antes de utilizar el equipo para realizar soldaduras exotrmicas, familiarcese con las Planillas de Seguridad del fabricante (MSDS) y siga todas las recomendaciones acerca de la seguridad en los procedimientos. Si bien existen otros mtodos para soldar un cable a una estructura, stos pueden fragilizar el cable o la estructura. No debe usarse la soldadura con bronce ya que el calor es muy concentrado y puede daar el cable o la estructura.

Mecnica

Las conexiones mecnicas se usan por lo general en lugares donde las condiciones explosivas o inflamables prohiben el uso de la soldadura exotrmica, y tambin cuando las conexiones se hacen a nivel. Generalmente las conexiones mecnicas bajo nivel se hacen con una abrazadera y epoxy conductor. Las conexiones a nivel se pueden hacer con terminales unidos al extremo del alambre o cable. Luego se atornillan los terminales a la estructura.

Revestimiento

Todos los cables y conexiones deben revestirse con material aislante. Si la estructura est revestida, el material aislante debe ser compatible con el revestimiento. Es de extrema importancia revestir las conexiones a nivel en las que se atornillan los terminales de cobre a una estructura de acero, para impedir la corrosin galvnica.



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nodos Galvnicos (de Sacrificio)

General Los nodos galvnicos funcionan por la reaccin galvnica (de metales distintos) entre el nodo y la estructura. De ah su nombre, nodo galvnico. Estos nodos tambin se llaman de sacrificio porque puede decirse que se sacrifican a s mismos para proteger a la estructura. Es importante instalar los nodos galvnicos segn las especificaciones de construccin. Lo ms probable es que los nodos instalados en forma incorrecta no funcionen adecuadamente.

nodos Pre-empaquetados Los nodos pre-empaquetados deben inspeccionarse para asegurarse de que el material de relleno rodee al nodo. El relleno en forma de polvo blanco dentro del paquete tiene dos propsitos: absorber la humedad, ayudando de esta forma a que el nodo se mantenga en un ambiente hmedo y funcione correctamente; y absorbiendo tambin los productos de corrosin que provienen del nodo; esto evita que estos productos se adhieran al nodo, aumentando su resistencia a tierra. Por lo tanto, si el nodo no est rodeado del relleno, puede no funcionar correctamente. La bolsa de tela o cartn que contiene el material de relleno debe estar intacto. Si el paquete est rasgado o roto, no debe usarse el nodo. Los nodo pre-empaquetados vienen en envoltorios a prueba de agua; este envoltorio debe quitarse antes de la instalacin. Durante el almacenamiento, los nodos deben estar secos; tampoco hay que remojarlos antes de la instalacin. El cable debe estar correctamente conectado al nodo y se lo debe inspeccionar, para asegurarse de que no est daado. El relleno de los nodos galvnicos debe ser suelo nativo compactado, no arena, canto rodado u otros materiales de alta resistencia. Se los debe mojar despus de colocar el relleno o dejar que absorban la humedad natural del suelo. Hay que tener cuidado de que los cables y conexiones no se daen durante el rellenado. Los cables deben tener suficiente sobrante para evitar tensiones. Las Figuras 8.13 y 8.14 muestran instalaciones de nodos pre-empaquetados.



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Structure Packaged Anodewith AttachedInsulated Lead

CoatedPowderWeldConnection

Anode Lead Wire

Figura 8.13 Un nico nodo Pre-empaquetado Vertical

Structure

Anode Spacing

HeaderCable

Insulated Connections

HoleDepthBasedon SoilResistivity

Figura 8.14 Varios nodos Pre-empaquetados Verticales



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nodos sin Pre-empaquetado Los nodos sin pre-empaquetado se usan en medios lquidos y, ocasionalmente, en suelos. La aplicacin ms comn en suelos son los nodos tipo cinta. Se los analiza ms adelante. De todas maneras, los nodos enterrados deben instalarse con el relleno especial que viene con los nodos pre-empaquetados. Se los debe instalar de manera tal que el nodo quede centrado en el relleno especial; ste debe compactarse antes de colocar el relleno de suelo nativo.

nodos Tipo Cinta Los nodos tipo cinta pueden ser instalados, con o sin relleno especial. Generalmente, este tipo de nodo se coloca paralelo a la seccin de cao que se quiere proteger. Vase la Figura 8.15.

Strip Anode

Protected Structure

Insulated WireConnection toStructure

Special GalvanicAnode Backfill

Earth Backfill

Figura 8.15 nodos Cinta o Tira

nodos en forma de Brazalete Los nodos brazalete se usan en caeras offshore, cruces de ros y otros medios lquidos. Cuando se usa este tipo de nodos, el revestimiento del cao que queda debajo del nodo no debe tener fallas. Hay que tener cuidado de no daar el revestimiento cuando se colocan los nodos. Asegrese de que el conductor est conectado al cao.



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Si se usa hormign para cubrir el cao, debe eliminarse todo el revestimiento y hormign de la superficie del nodo. Si se utiliza hormign reforzado, no debe haber ningn contacto entre el nodo y la malla de refuerzo o entre la malla de refuerzo y el cao. La Figura 8.16 muestra una tpica instalacin de nodos en forma de brazalete.

Junta Aisl. Agua de Mar

Anodo Brazalete

Costa

Junta Aisl.

Anodo tipo Brazalete

Cao

Metal Anodico

Figura 8.16 Instalacin de nodos Brazalete para Caos Sumergidos

nodos Offshore Generalmente, los nodos offshore que se usan en agua de mar estn hechos de una aleacin de aluminio y pueden pesar hasta 1400 libras cada uno. Los nodos son fundidos sobre un alma que es una caera de acero, que a su vez se suelda a la plataforma o a la estructura a proteger. La Figura 8.17 muestra un ejemplo.



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Figura 8.17 nodos de Aleacin de Aluminio para Estructuras Offshore

Los nodos colgantes, generalmente de aleacin de aluminio, pueden usarse para proteger caos en un muelle o una estructura similar. Cuando se usa este tipo de nodos, es necesario conectar un cable entre el alma en forma de ojo cerrado y la estructura. En agua dulce, con frecuencia se usan nodos de zinc y magnesio. Estos nodos tambin se usan a veces en agua salada, en cascos de barcos y en tanques de balasto y condensadores de agua, como se describe ms adelante. Estos nodos pueden ser moldeadas sobre planchuelas para el montaje o venir con un agujero para montaje con esprragos roscados.

Dispersores de Corriente Impresa Los sistemas de proteccin catdica por corriente impresa protegen en forma similar a los nodos galvnicos. La diferencia es que en un sistema de corriente impresa, la corriente la suministra una fuente externa y no la reaccin galvnica entre el nodo y la estructura. El dispersor y rectificador deben instalarse segn las especificaciones de construccin. Esto es fundamental, ya que si no se siguen los procedimientos y precauciones de instalacin, puede haber una falla prematura. Los nodos de corriente impresa pueden instalarse en dispersores superficiales o profundos. Ms adelante se analizan las tcnicas de instalacin.



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Manipuleo e Inspeccin de nodos y Cables Los nodos de corriente impresa deben inspeccionarse para asegurarse de que cumplan con las especificaciones acerca de tamao y material, largo del cable y encapsulado en el extremo, si ste ltimo es usado. Hay que tener cuidado de que los nodos se fracturen o daen durante su instalacin. El cable debe ser inspeccionado cuidadosamente para detectar posibles defectos en la aislacin. Hay que tener cuidado de no daarla. Cualquier defecto en el cable debe repararse; si no, directamente hay que descartar el nodo. El material de relleno del nodo debe seguir las especificaciones. El relleno que se usa alrededor de los nodos de corriente impresa es un material carbonoso llamado coque. Tiene dos objetivos: primero, aumentar el tamao del nodo, reduciendo su resistencia a tierra; segundo, suministrar un medio uniforme alrededor del nodo; esto aumenta la vida til del nodo, ya que la mayor parte de la corriente circula electrnicamente desde el nodo hacia el relleno, reduciendo as la accin electroltica sobre el nodo. El flujo electroltico que ocurra causar una corrosin relativamente uniforme del nodo, en lugar de la accin localizada que tendra lugar si el nodo se rellenara directamente con el suelo. El relleno de coque puede ser compactado alrededor de nodos desnudos, o pueden comprarse los nodos directamente pre-empaquetados como se muestra en la Figura 8.19.



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Figura 8.19 nodo de Corriente Impresa Pre-empaquetado

El conductor (cable negativo) debe conectarse correctamente a la estructura. Las conexiones del conductor al rectificador deben ser mecnicamente seguras y elctricamente conductoras. Antes de encender la fuente, hay que verificar que el conductor negativo est conectado a la estructura a proteger y el conductor positivo, conectado a los nodos. Luego de encender la fuente, deben tomarse las medidas necesarias para poder verificar que las conexiones sean correctas. Los empalmes enterrados en el cable colector (positivo) al dispersor deben mantenerse al mnimo. Las conexiones entre el cable colector y los conductores de los nodos deben ser mecnicamente seguros y elctricamente conductores. Si estn sumergidas o enterradas, estas conexiones deben sellarse para evitar la penetracin de humedad, de manera de garantizar la aislacin elctrica del medio. Hay que tener cuidado cuando se entierran los cables a los nodos (positivos) para evitar daos a la aislacin. Debe dejarse suficiente excedente de cable para evitar tensiones en todos los cables. El material de relleno alrededor del cable debe estar libre de rocas y cualquier otro material extrao que pueda daar la aislacin cuando se instalan cables en la zanja. Tambin se pueden instalar los cables mediante zanjeo directo si se toman las precauciones necesarias. Si no se mantiene la aislacin en el cable colector, incluyendo empalmes de conexin, el cable fallar debido a la corrosin electroltica.

CAPUCHO N

ANODO

CO QUE

CONTENEDORM ETLICO

CAPUCHO N

CO NDUCTOR



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Dispersores Superficiales

General

En los dispersores superficiales los nodos se instalan vertical u horizontalmente a una profundidad de generalmente cinco a quince pies (1.5 a 5 metros) por debajo de la superficie. Por lo general, los nodos se conectan a un cable colector, que a su vez se conecta al terminal positivo del rectificador. Los dispersores superficiales son puntuales o distribuidos. En cada una de estas configuraciones pueden usarse tanto nodos verticales como horizontales. Ms abajo se describe cada una de estas configuraciones.

Instalacin de nodos Verticales

Perforar hasta la profundidad indicada en los planos. Esto es importante ya que el diseo se basa en la resistividad del suelo y la profundidad de la napa de agua. Si usted est instalando nodos al desnudo, coloque y compacte la cantidad prevista de coque al fondo del pozo. Haga descender los nodos utilizando sogas de soporte no baje los nodos colgando del cable. Centre el nodo en el pozo y compacte cuidadosamente capas de coque hasta el nivel especificado sobre la parte superior del nodo. Compacte el suelo por encima del coque hasta el nivel de la parte inferior de la zanja del cable colector. Tenga cuidado de no daar la aislacin del cable andico. Para los nodos pre-empaquetados se usa un procedimiento similar. Si bien hay coque dentro de la cpsula, generalmente los diseos exigen la instalacin de ms coque debajo, alrededor y sobre la cpsula. La Figura 8.19 muestra una tpica instalacin de nodos verticales.



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Relleno de Tierra

Cable Colector a Otros nodos y a la Fuente

Conexindel CableAislada

RellenoAndico

nodo

Perforacin

10

1

5

1

2

Figura 8.19 nodo de Corriente Impresa Vertical (Dimensiones Tpicas)

Instalacin de nodos Horizontales

El primer paso en una instalacin horizontal es la colocacin de los nodos. Esto se hace de manera similar a la instalacin de nodos verticales. La instalacin de los nodos depende de la separacin entre ellos. Si la separacin es de ms de 10 pies, generalmente es mejor excavar un pozo para cada nodo. Si la separacin es menor, generalmente resulta ms econmico cavar una nica zanja para el cable colector y los nodos. Se pueden usar nodos desnudos o pre-empaquetados. Se instalan con coque, en forma similar a la que se explic antes para los nodos verticales. Una vez ms, asegrese de seguir los planos de proyecto y las especificaciones durante la instalacin. La Figura 8.20 muestra una tpica instalacin horizontal.



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Apendice de Cable provisto con el Anodo Anodo

Relleno del Anodo

Relleno de Terreno

Cable Colector a otros Anodos o bien hacia el Rectificador Conexin Aislada

Figura 8.20 nodo de Corriente Impresa Horizontal

Instalacin del Cable Colector

La zanja del cable colector generalmente se excava con una retroexcavadora o zanjadora hasta la profundidad especificada por el cdigo local. Deposite el cable colector en la zanja, una vez ms, tenga mucho cuidado de no daar la aislacin. Deje suficiente excedente en todo el cableado. Cuando se requieren grandes longitudes de cable colector como, por ejemplo, en una instalacin superficial de nodos distribuidos, puede colocarse el cable en forma directa. Al hacer esto, tenga cuidado de no daar la aislacin. Empalme cada cable andico al cable colector y asle cuidadosamente este empalme, ya que es la parte ms crtica de la instalacin y debe hacerse correctamente. Complete la instalacin rellenando la zanja. El cable debe apoyarse sobre unas tres pulgadas de arena o relleno, y luego de realizar todo el empalme, debe cubrirse con aproximadamente la misma altura. Evite que en el relleno queden piedras, basura o cualquier otro material que pueda daar el cable. Generalmente se usa suelo nativo para terminar de rellenar la zanja. Si existe cualquier posibilidad de que el cable se dae en futuras excavaciones, coloque una cinta para advertirlo y, tal vez, una plancha de madera a aproximadamente un pie por encima del cable. Esta precaucin es especialmente importante en sistemas superficiales de nodos distribuidos, en los que puede haber gran cantidad de cable enterrado.



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Dispersor Remoto Superficial

En un dispersor remoto, los nodos se colocan en un punto y la corriente circula desde ellos hacia la estructura a proteger. Esta configuracin se usa por lo general en caeras de transporte o en otros lugares en los que haya pocas estructuras ajenas que puedan verse afectadas por la corriente. La Figura 8.21 muestra una tpica instalacin superficial de este tipo.

+_

Pipeline

PowerSource

Distance between thestructure and the anodesis a remote distance.

NegativeHeaderCable Impressed

CurrentAnodes

Positive Header Cable

Figura 8.21 Configuracin de un Dispersor Remoto Superficial

nodos Distribuidos

Esta configuracin se usa por lo general en reas complejas, para suministrar una buena distribucin de la corriente y minimizar los efectos sobre otras estructuras. La Figura 8.22 muestra un dispersor superficial de nodos distribuidos. La Figura 8.23 muestra un dispersor de corriente impresa de nodos distribuidos que protege los pilotes debajo de un muelle.



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nodo

Caera

Tanque de

+_

Fuente

AlmacenamientoA Nivel

Figura 8.22 Configuracin de un Dispersor Superficial de nodos Distribuidos

Ram

pa

Muelle

Costa

Pilotes Anodos Rectificador

Figura 8.23 Dispersor de nodos Distribuidos Protegiendo los Pilotes de un Muelle

nodo Profundo Las instalaciones de nodo profundo son aqullas en las cuales los nodos se instalan al fondo de un pozo. La Figura 8.24 muestra la disposicin general.



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La instalacin comienza excavando un pozo de la profundidad y el dimetro especificados. Suele hacerse un perfilaje elctrico del pozo para determinar las zonas de menor resistividad. Esto se realiza midiendo la resistencia entre una barra metlica o un nodo que se hace descender al pozo y una puesta a tierra de baja resistencia. El perfil ayuda a determinar las ubicaciones deseadas para los nodos. Los nodos pueden colocarse sobre un cao de soporte o, en el caso de materiales livianos (por ejemplo MMO mixed metal oxides-), pueden colgarse directamente de los cables. Generalmente los nodos tienen un sistema de centrado incluido para mantenerlos centrados en el pozo. Estos no deben estar hechos de material no-metlico. Se instala un tubo de venteo de PVC ranurado hasta el fondo del pozo para ventear los gases que se puedan generar por la accin electroltica de los nodos. Esto es importante, ya que la acumulacin de gas puede aumentar la resistencia de los nodos a tierra. Luego se rellena la seccin del pozo que contiene los nodos con un relleno de carbn de granulometra adecuada. El relleno y los nodos constituyen lo que se conoce como columna activa o rea andica. Por encima del coque, el pozo se puede completar con suelo nativo, canto rodado, o simplemente dejarlo abierto. La instalacin se completa con un tramo de casing superficial (que se puede haber instalado al principio de la excavacin) con un capuchn. El tubo de venteo termina en un capuchn con una malla protectora. Los cables andicos se llevan hasta una caja de conexiones y cada uno se asegura a un terminal separado. Se conecta cada terminal al colector positivo mediante un shunt, de manera tal de poder leer el drenaje de cada nodo en forma individual. Asegrese de marcar cada cable andico en toda su longitud, para poder identificarlos en la caja de conexiones. Luego se lleva un cable desde el colector positivo hasta el terminal positivo del rectificador. Todos los dispersores profundos deben ser instalados y completados segn los cdigos locales y estatales.



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Columna Activa

Al Rectificador

Shunt

Anodo

Coke

Tapa

Venteo

Camisa

Piedra

Figura 8.24 Instalacin de un nodo Profundo

Circuito Negativo El circuito negativo o de retorno es el cableado desde la estructura al rectificador. Asegrese de seguir las especificaciones y planos del diseo durante la instalacin. Algunos diseos de proteccin catdica tienen ms de un circuito negativo. Generalmente esto sucede cuando se protegen dos o ms instalaciones con un nico rectificador. A fin de controlar la corriente que circula hacia cada estructura, los cables negativos pueden llevarse a una caja colectora de interconexin en la que se colocan resistencias. Siga los diagramas de cableado cuidadosamente para garantizar que los circuitos negativos estn conectados a los terminales correctos en la caja de conexiones. Tenga cuidado de no daar la aislacin del cable negativo. Que se dae esta aislacin no resulta tan crtico como en el cable positivo, ya que el cable negativo est en la parte catdica del circuito. De todas formas, deben tomarse precauciones en el manipuleo del cable negativo.



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La conexin entre el cable negativo y la estructura puede hacerse con soldadura exotrmica o mediante una conexin mecnica. Consulte la seccin Conexiones de Cables para ver los procedimientos y precauciones. Los cables negativos pueden ser de seccin considerable, generalmente van desde el No. 6 AWG al No. 2/0 AWG o ms. Este tamao es demasiado grande para conectarlo a una caera mediante una nica soldadura exotrmica. (Recuerde que en una caera de acero bajo presin, una carga de 15 gramos es la mayor que puede usarse). Los alambres del cable pueden abrirse y disponerse en forma de pata de gallo para luego utilizar varias soldaduras. En algunos casos, se puede soldar un terminal al cao o a otra estructura y el cable se puede conectar al terminal mediante una soldadura exotrmica o un conector mecnico. Asegrese de revestir la conexin negativa de la misma forma que los otros cables y conexiones.

Instalacin de Rectificadores u Otras Fuentes El rectificador o cualquier otra fuente debe inspeccionarse para asegurarse de que las conexiones internas sean mecnicamente seguras y que no haya daos aparentes. El tamao de la fuente de corriente continua debe seguir las especificaciones de la construccin. Hay que tener cuidado al manipularla e instalarla. Los rectificadores u otras fuentes deben instalarse de manera tal de minimizar la posibilidad de daos o vandalismos. El cableado a los rectificadores debe cumplir con los cdigos elctricos locales y nacionales y con los requerimientos del proveedor de energa. En el cableado de corriente alterna debe colocarse un interruptor externo. El gabinete del rectificador debe ser conectado a tierra. En los generadores termoelctricos, debe instalarse un mecanismo que permita revertir la corriente, para evitar la interaccin galvnica entre el dispersor y la estructura si se extingue la llama.



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Rectificadores

General

Lo que comnmente se llama rectificador es en realidad una unidad transformadora/rectificadora. El transformador reduce el voltaje AC entrante al voltaje de funcionamiento del sistema de proteccin catdica. El rectificador cambia la corriente alterna entrante en corriente continua para la proteccin catdica. Algunos rectificadores no poseen transformador, pero utilizan circuitos de estado slido para reducir la energa entrante. Se los llama rectificadores switching.

Corriente Alterna y Cableado

El cableado de alimentacin de corriente alterna lo debe hacer un electricista matriculado. Debe instalarse una caja de fusibles antes del rectificador para que pueda detenerse el ingreso de energa a toda la unidad cuando se debe trabajar en el rectificador. El voltaje de entrada puede variar de 480 volts a 115 volts. Se usa energa tanto monofsica como trifsica, dependiendo de los requerimientos del rectificador y la energa disponible. Una vez ms, el cableado de corriente alterna debe estar en manos de un electricista calificado. Sin embargo, usted, como inspector, debe asegurarse de que la unidad est conectada al voltaje de entrada especificado.

Salida de Corriente Continua

Circuito Andico

En las secciones correspondientes a los distintos tipos de dispersores se analiz en detalle la porcin de este circuito que est dentro del electrolito. En el rectificador, el cable positivo se conecta al terminal positivo. Asegrese de que esta conexin se haga al terminal correcto. Conectar el rectificador al revs, con el cable andico conectado a su terminal negativo, puede llevar a que la estructura se corroa rpidamente! El cableado a nivel debe instalarse bajo caera preferentemente. Cuando se requiere una instalacin a prueba de explosiones, es fundamental que todos los



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sellados y los dems equipos de seguridad sean instalados en la forma apropiada. En estos casos, es recomendable que un electricista instale el cableado DC a nivel.

Circuito Negativo

El circuito negativo o retorno es el cableado que va de la estructura al rectificador. La porcin enterrada o sumergida de este cableado se ha analizado en la seccin Dispersores de Corriente Impresa, Circuito Negativo. La parte a nivel se lleva, generalmente alojada en conductos, al terminal negativo del rectificador. Siga todas las precauciones mencionadas antes en la seccin Circuito Andico que se refieren a la correcta conexin e instalacin.

CAPTULO 7 Seguridad


Introduccin La seguridad en el trabajo es de mayor importancia. Siempre piense antes de actuar. La seguridad no puede ponerse en riesgo y debe ser siempre su prioridad nmero uno mientras trabaja. En este captulo analizaremos varios riesgos que usted podr encontrar.

Elctricos Este peligro invisible est casi siempre presente. Para garantizar su seguridad usted debe tomar varias precauciones.

Relevamientos de Proteccin Catdica Existe siempre la posibilidad de encontrar potenciales peligrosos al realizar mediciones de proteccin catdica. A continuacin sugerimos algunas precauciones: Siempre tenga en cuenta que el potencial a medir puede ser peligroso.

No haga contacto con un circuito de medicin hasta determinar que su potencial es seguro.

Si puede haber corriente alterna presente, mida primero el voltaje de

alterna. Evite realizar mediciones durante tormentas elctricas, ya que pueden

inducirse voltajes peligrosos en las estructuras debido a las descargas, aunque sean lejanas.

Al trabajar cerca de lneas de transmisin elctrica, tenga cuidado o, al

medir a travs de aislantes y celdas de polarizacin, use una sola mano para realizar conexiones con cables y conectores aislados.

Tenga en cuenta los peligros de shock elctrico con sistemas de PC en

agua. .

Seguridad 7:2


Tenga cuidado al verificar o reparar rectificadores y otras fuentes de energa; apguelas antes de separar y/o trabajar con los componentes del circuito.

Interferencia HVAC (Alto Voltaje AC) En los casos en que una estructura o un cable corre paralelo a circuitos de transmisin de energa elctrica, pueden encontrarse potenciales de corriente alterna significativos. Los potenciales de corriente alterna peligrosos pueden encontrarse en una estructura por induccin, corrientes que retornan por la tierra, o por corrientes de falla. Siempre debe medirse el potencial de corriente alterna de una estructura si existe la posibilidad de encontrar potenciales peligrosos. Evite hacer contacto fsico directo con el circuito de medicin, conecte un multmetro para medir los potenciales de corriente alterna entre la estructura y una celda de referencia de cobre-sulfato de cobre en contacto con la tierra u otra base de baja resistencia. Si se mide un potencial de corriente alterna de ms de 15 volts, la estructura se considera peligrosa, y deben tomarse los pasos necesarios para reducir el nivel peligroso del potencial. Si se determina que los potenciales son inferiores a los 15 volts, no es necesario hacer nada en especial. Ntese sin embargo que el acero puede corroerse an a estos voltajes. La Prctica Recomendada de NACE International RP0177-95, Mitigation of Alternating Current and Lightning Effects on Metallic Structures and Corrosion Control Systems, (Mitigacin de Corrientes Alternas y Efectos de Descargas en Estructuras Metlicas y Sistemas de Control de Corrosin) contiene informacin valiosa. Debe usted familiarizarse con la Seccin 5 de este documento, Proteccin del Personal. La RP0177 est incluida en los Apndices de este manual. Una caera que corre en paralelo a una lnea de transmisin de alto voltaje puede alcanzar voltajes de corriente alterna peligrosos si est soldada pero todav no tapada. Al trabajar con este tipo de lneas deben tomarse precauciones especiales: poner a tierra temporaria la caera, evitar el contacto fsico con el cao y otras estructuras conectadas a tierra y evitar el contacto fsico a travs de juntas aislantes. En la serie de diapositivas de NACE International titulada Algunas Consideraciones Acerca de la Seguridad Durante la Construccin Cerca de Lneas Elctricas" se describen algunas precauciones.

Seguridad 7:3


Materiales Peligrosos Durante su trabajo usted puede encontrarse con materiales peligrosos, como los que se listan a continuacin. No los manipule a menos que tenga el entrenamiento o certificacin apropiados. Solventes cidos para limpiar metales Custicos usados en celdas de polarizacin Qumicos usados en electrodos de referencia

Planillas de Datos de Seguridad de Materiales (MSDS) Las planillas de datos de seguridad de materiales estn disponibles para todos los reactivos qumicos y para muchas piezas de equipos. Estas planillas suministran informacin acerca de los peligros asociados a los diferentes productos qumicos, polvo, productos de corrosin, etc., y suministran informacin valiosa al personal mdico o de primeros auxilios. Algunos productos para los que hay informacin disponible, son: Sulfato de cobre nodos galvnicos y de corriente impresa Coque metalrgico y de petrleo Siempre deben tenerse las MSDS a mano para consultarlas. Como lo requiere la ley, siempre tenga las MSDS a mano para cualquier

producto qumico que est usando. Conozca, comprenda y siga la informacin y procedimientos descriptos.

Seguridad 7:4


Explosiones o Igniciones Muchas estructuras que contienen sustancias potencialmente explosivas o combustibles estn protegidas catdicamente. Bajo ciertas circunstancias, un sistema de proteccin catdica puede tener suficiente energa como para encender un material combustible o causar una explosin. Al separar un conductor que lleva corriente, segn las caractersticas del circuito, puede generarse una chispa. Por ejemplo, si se corta o separa un tramo de una caera con proteccin catdica que lleva corriente de retorno al rectificador, puede ocurrir una chispa de elevada energa. Si hay una atmsfera combustible, puede haber una explosin. Para evitar esta situacin, hay que instalar temporariamente una unin elctrica alrededor de la zona en que se va a cortar el tramo de cao o en que se va a desconectar una brida. Otra situacin en la que puede generarse una chispa de alta energa es cuando una estructura con proteccin catdica se conecta, intencional o inadvertidamente, a otra estructura metlica. Al momento de la conexin, puede generarse una chispa. Por ejemplo, cuando un barco o chata de carga que contiene material combustible toca un muelle catdicamente protegido, la barcaza y el muelle por lo general harn contacto elctrico mediante cables metlicos u otros componentes. Para evitar una situacin potencialmente desastrosa, la prctica standard consiste en conectar el muelle y la barcaza mediante dos cables antes de abrir cualquier escotilla en la barcaza. Mediante esta tcnica, si se genera una chispa, se genera donde est conectada la unin y antes de liberar vapores explosivos. Otra precaucin consiste en apagar el(los) rectificador(es) de proteccin catdica hasta que la nave est seguramente unida al muelle. Por ltimo, cualquier componente de proteccin catdica que pueda generar una chispa no debe ingresarse en zonas especficas en que pueda haber atmsferas explosivas. Por ejemplo: en diques alrededor de tanques que contienen materiales combustibles, instalaciones que alojen o contengan propano, componentes de caeras de gas natural o cualquier combustible, plataformas de produccin de gas o petrleo, etc. Los rectificadores standard y muchos mecanismos de proteccin contra descargas, son potenciales fuentes de ignicin. En situaciones especiales, en que haya que instalar un rectificador en una zona donde puede haber atmsferas explosivas, debe emplearse un rectificador en bao de aceite con

Seguridad 7:5


accesorios, interruptores y componentes a prueba de explosiones. Hay que tener cuidado al asegurarse que el diseo contra explosiones del equipo cumpla con la clasificacin de la zona y que el diseo no se arruine por una instalacin inapropiada.

Productos de Reaccin En un sistema de proteccin catdica en funcionamiento, pueden generarse gases en la superficie del nodo o del ctodo. Entre ellos, oxgeno, cloro, dixido de carbono, monxido de carbono e hidrgeno. Algunos gases son potencialmente explosivos. Puede asfixiarse alguien debido al desplazamiento de oxgeno por alguno de los gases mencionados. Algunos gases son txicos. Debido a los problemas mencionados, hay que evitar situaciones en que se almacenen gases generados por un sistema de proteccin catdica. Alrededor de los nodos en dispersores profundos puede haber medios de bajo pH (cidos). Hay que tener cuidado al remover o reemplazar estos nodos.

Precauciones Generales Use anteojos o antiparras de proteccin. Use guantes, zapatos y ropa de proteccin. Evite las llamas abiertas. Evite las chispas elctricas. Tenga en cuenta los peligros de shock elctrico. Conozca los procedimientos de manipuleo/almacenamiento de

productos qumicos u otros materiales y equipos peligrosos. Siga siempre los procedimientos de seguridad de su empresa.

CAPTULO 6 Monitoreo de la Efectividad de la Proteccin Catdica y

Almacenamiento de Registros


Introduccin Las mediciones de campo representan una parte muy importante del monitoreo de cualquier sistema de control de la corrosin. Si bien hoy en da se usan muchos sistemas de monitoreo remoto, sigue siendo necesario recoger los datos en campo para asegurar que el sistema de proteccin catdica funciona correctamente y suministra la proteccin adecuada a la estructura. Es fundamental obtener datos claros y precisos. Los datos se usarn para evaluar la efectividad de la proteccin catdica, los drenajes para controlar situaciones de interferencia, los mecanismos de control de corrientes vagabundas, etc. Si no son precisos y correctos, la evaluacin ser equivocada y los responsables del programa de control de corrosin pensarn que los sistemas funcionan correctamente, cuando tal vez no sea as. Esto puede resultar en fallas, prdidas, incendios, explosiones y otras situaciones peligrosas. Usted debe conocer los instrumentos con los que trabaja y saber qu errores son posibles. Esto significa comprender en profundidad los instrumentos que se usan y saber qu datos deberan aparecer. Significa tomarse el tiempo en el campo de revisar los datos para asegurarse de que sean correctos. Recuerde, si los datos no parecen correctos, probablemente no lo sean. Obviamente, los datos inusuales pueden indicar un malfuncionamiento del sistema, y es importante reconocer tambin estas situaciones. Razones por las que se Monitorea

Requerimientos para el Monitoreo La razn ms obvia para monitorear la proteccin catdica es asegurarse de que la corrosin est bajo control. Cuando una estructura se corroe, puede haber prdidas de producto y ocurrir daos estructurales. Tambin existen las cuestiones de seguridad pblica y dao al medio ambiente. Por esto, en muchas industrias y pases se han establecido regulaciones para garantizar que las estructuras que contienen productos peligrosos estn protegidas en forma adecuada, para reducir el riesgo al pblico y al medio ambiente.

Monitoreo de la Efectividad de la Proteccin Catdica y Almacenamiento de Registros 6:2


Si bien los entes reguladoras han adoptado los estndares elaborados por NACE, muchos (International Standards Organization (ISO), Det Norske Veritas (DNV), etc.) han ido un paso ms all, especificando las mediciones e intervalos especficos en que deben realizarse. Las mediciones no slo incluyen potenciales estructura-electrolito, sino tambin otros mtodos indirectos de monitorear la proteccin en un sistema entre dos relevamientos de potencial. En la industria de transporte por caeras de los Estados Unidos, el U.S. Department of Transportation (DOT) est realizando esfuerzos para poner en vigencia los estandares de Operator Pipeline Qualification (Calificacin de Operador de Caeras), que regularn las calificaciones que debe tener el personal que monitorea la proteccin catdica. En los Estados Unidos, la mayora de las instalaciones que contienen materiales peligrosos est regulada por agencias que son las que hacen cumplir el Code of Federal Regulations (CFR). Los requerimientos de control de corrosin pueden encontrarse en estas partes del cdigo: Natural Gas Pipelines 49 CFR, Part 192, Subpart I Liquefied Natural Gas 49 CFR, Part 193, Subpart G Hazardous Liquids

49 CFR, Part 195, Subpart D Underground Storage Tanks 40 CFR, Part 280

Monitoreo de la Proteccin Catdica Para determinar si un sistema de proteccin catdica est funcionando correctamente y protegiendo una estructura de la corrosin, se registran los siguientes datos en forma peridica: Potencial estructura-electrolito. Tensin y corriente de salida de rectificadores. Drenaje de corriente de los nodos galvnicos. Magnitud y direccin de la corriente a travs de los drenajes. Resistencia de los dispersores. Integridad de rectificadores, juntas aislantes, uniones elctricas y otras

caractersticas fsicas relacionadas con el sistema de control de corrosin.



El nico mtodo para determinar si se alcanza la proteccin catdica adecuada es la medicin de los potenciales estructura-electrolito. Sin embargo, una vez realizado el relevamiento de potencial, se pueden usar otros elementos indirectos para monitorear un sistema antes del siguiente relevamiento de potencial. Por ejemplo, medir la salida de corriente del rectificador no suministra ninguna informacin acerca del nivel de proteccin de un sistema. Si un relevamiento de corrosin anual indic que una estructura bien revestida estaba protegida adecuadamente con 10 amps y luego del relevamiento la estructura entr en corto con alguna estructura grande al desnudo, medir 10 amps en el rectificador seguira representando la proteccin adecuada de la estructura a proteger? Probablemente, no. La nica forma en que puede usarse el drenaje de corriente como medida de la proteccin catdica, es si el sistema ha permanecido inalterado desde que se realiz el relevamiento de potencial. Por consiguiente, todas las mediciones y ensayos que se llevan a cabo entre los relevamientos de potencial, se basan en la suposicin de que todo est igual que durante el tiempo en que se realiz el relevamiento de potencial. Otros procedimientos para monitorear la efectividad de la proteccin catdica, que pueden realizarse a intervalos especficos o segn corresponda, son:

Estaciones de medicin con cupones Estaciones de medicin con probetas de resistencia elctrica Inspeccin de la estructura mediante excavacin buceo Relevamientos de potencial paso a paso (CIS)



Almacenamiento de Registros

Importancia de Llevar Buenos Registros La nica forma de seguir el historial de un sistema es mediante la documentacin. Los datos que usted entrega pasan a formar parte de los registros de proteccin catdica de la compaa. Por lo tanto, usted constituye una parte importante del mantenimiento de datos.

Tcnica La precisin de los datos es fundamental para detectar un mal funcionamiento en sistemas PC. Pueden analizarse tendencias a lo largo de extensos perodos de tiempo y planificar el mantenimiento y reparaciones pertinentes.

Legal En caso de accidente o proceso judicial, un buen registro es esencial para la defensa legal.

Planillas de Datos Las planillas de datos son extremadamente importantes. Los datos deben ingresarse en forma precisa y prolija. Obviamente, no siempre es posible tener planillas prolijas, en especial cuando se trabaja en climas inclementes o en condiciones adversas de suciedad. Tal vez sea necesario pasar los datos a planillas limpias una vez terminado el trabajo de campo. Las planillas deben permitir que alguien ms pueda retomar el trabajo, repetir las mediciones que usted realiz y obtener datos en las mismas locaciones que usted. Recuerde que a usted mismo pueden asignarle realizar una inspeccin anual de una estructura que no le resulte familiar, usando solamente las planillas de datos de la persona que lo precedi en el trabajo.



Fecha, Hora y Clima En las planillas siempre debe indicarse fecha, hora y condiciones climticas.

Esquemas o Croquis

Deben mostrar la disposicin de la(s) estructura(s). Deben mostrar el lugar donde fueron obtenidas las mediciones junto con

su polaridad. Deben registrar el nombre y nmero de serie de todos los instrumentos

utilizados.

Condiciones del Sitio Siempre indique las condiciones inusuales del sitio.

Legibilidad Los datos deben ser legibles, de lo contrario son inservibles.

Registros Electrnicos y Planillas de Clculo Casi todos los registros de corrosin se almacenan en planillas de clculo o bases de datos computarizadas. Por lo general estos registros muestran los puntos de medicin, fecha de la ltima medicin, la medicin propiamente dicha, si los datos cumplen o no con el criterio especificado, y cundo debe realizarse el prximo ensayo. Luego se imprimen estos datos en el momento oportuno, para que los tcnicos se los lleven con ellos al campo en los siguientes ensayos. Luego se ingresan los nuevos datos en la base de datos. Tambin pueden imprimirse planillas que muestren los puntos de medicin que no cumplieron con los criterios elegidos. Estas planillas pueden llevarse al campo para resolver problemas (troubleshooting). Los datos recogidos en un data logger pueden ingresarse directamente en la computadora. Pueden generarse grficos y planillas, o bajarse los datos al sistema informtico de la compaa. Las compaas grandes, especialmente las que tienen instalaciones en grandes superficies, actualmente usan Internet para acceder a los datos de



control de corrosin. Esto hace posible que un tcnico en una zona determinada tenga todos los datos disponibles, sin necesidad de tener grandes redes de computacin en las oficinas locales.

Mapas de Instalacin y Documentacin del Trabajo La compaas que operan instalaciones enterradas, como caeras o cables, tienen mapas que muestran la ubicacin de las estructuras, puntos de medicin, instalaciones de proteccin catdica, y muchos otros datos. Lo mismo se acostumbra en grandes plantas industriales, refineras, campus universitarios, estaciones de servicio e instalaciones similares. Usted deber familiarizarse con estos mapas para poder trabajar con ellos en campo. Es fundamental que usted documente su trabajo. Los responsables de actualizar los mapas dependern de la informacin que usted les suministre para mantener los mapas actualizados o confeccionar nuevos mapas. Por lo tanto, los esquemas de las instalaciones de control de corrosin deben ser precisos. De la misma manera, si usted debe realizar reparaciones en estructuras o en componentes de control de corrosin, deber entregar informacin precisa. La precisin en la documentacin de su trabajo es tan importante como la precisin en sus planillas de datos, como se describi en Planillas de Datos.

CAPTULO 5 Interferencia por Corrientes Vagabundas


Definiciones La interferencia es cualquier perturbacin elctrica en una estructura metlica causada por una corriente vagabunda. Corriente vagabunda puede definirse como una corriente que circula hacia una estructura que no forma parte del circuito elctrico previsto. Para que haya corrosin a causa de las corrientes vagabundas, debe haber un intercambio de corriente entre una estructura metlica y un medio electroltico.

Efectos Las corrientes vagabundas continuas, en oposicin a las alternas, tienen el efecto ms pronunciado sobre la corrosin. La corriente continua (DC) circula continuamente en una misma direccin. La corriente alterna (energa comercial alterna de 50 o 60 ciclos) invierte su direccin 100 120 veces por segundo. Con algunas excepciones, las corrientes alternas no generan una corrosin significativa en los materiales estructurales comunes. La corriente alterna puede constituir un serio peligro para la seguridad. Segn la Ley de Faraday, el peso de metal corrodo es proporcional a la cantidad de corriente que se descarga desde el metal hacia el electrolito. La corrosin por corrientes vagabundas es un problema, ya que por lo general son corrientes muy grandes. Mientras que la corrosin natural puede generar algunos miliamperes de corriente, una corriente vagabunda puede ser de varios cientos de amperes. Una corriente de 100 amperes (perfectamente razonable para algunos sistemas de transporte ferroviarios) destruira 9,10 kg (2,000 libras) de acero en un ao. Por lo tanto, al encontrar una corriente vagabunda, es necesario encontrar la fuente que la origina e implementar una solucin.

Fuentes Las corrientes vagabundas pueden producirse por cualquier sistema que conduce una corriente elctrica y tiene dos o ms puntos de contacto con un electrolito. Estos puntos de contacto deben tener alguna diferencia de potencial entre ellos.

Interferencia por Corrientes Vagabundas 5:2


Las fuentes ms tpicas de corrientes vagabundas son: 1. Sistemas de proteccin catdica en estructuras enterradas o sumergidas

(esto se llama interferencia) . 2. Sistemas de transporte elctricos (llamadas corrientes vagabundas de

sistemas de traccin). 3. Sistemas de Soldadura en donde la conexin a tierra de la estructura est a

alguna distancia de los electrodos de soldadura. 4. Lneas de transmisin elctrica (peligro de AC inducida). 5. Sistemas de transmisin de alto voltaje DC (HVDC) (principalmente en

operacin unipolar). 6. Corrientes telricas (asociadas a la actividad de las manchas solares y el

campo magntico terrestre).

Ms all de la fuente, las corrientes que circulan en un electrolito producen diferencias de voltaje (gradientes) en el electrolito. Si una estructura metlica (cao, cable, pilote, etc.) cruza un gradiente de voltaje, se generar una corriente en la estructura. En el punto en que la estructura colecta la corriente, estar protegida; la corrosin ocurre en el punto en que la corriente abandona el metal y reingresa al electrolito.

Tipos de Corrientes Vagabundas

Corrientes Vagabundas Dinmicas Las corrientes vagabundas dinmicas varan en magnitud y muchas veces en direccin. Estas corrientes pueden ser de origen natural o artificial. Las corrientes vagabundas dinmicas artificiales provienen de fuentes como sistemas elctricos de transporte ferroviario u operaciones de minera o equipos de soldadura por arco. Las corrientes telricas son corrientes vagabundas dinmicas que ocurren naturalmente debido a perturbaciones en el campo magntico terrestre por la actividad de las manchas solares. Se encuentran comnmente en caeras de gran longitud, en latitudes altas, pero tambin se las ha visto en latitudes ms bajas. La cantidad de corrosin, si es que causan corrosin, que causan



las corrientes telricas es un tema an en discusin, pero s se sabe que generan grandes variaciones en las mediciones de potencial cao-suelo y de flujo de corriente.

Corrientes Vagabundas Estticas Las corrientes vagabundas estticas mantienen una magnitud y una direccin constantes. Ejemplos de ellas son la interferencia de un sistema de proteccin catdica y la corriente que proviene de los electrodos de puesta a tierra en lneas de transmisin de alto voltaje DC (HVDC).

Identificacin de las Corrientes Vagabundas

Corrientes Vagabundas Dinmicas

Indicaciones en las Mediciones

Las corrientes vagabundas dinmicas se manifiestan como fluctuaciones en los potenciales estructura-electrolito y, en caeras, como variaciones en el flujo de corriente que transita por la lnea. Si usted se enfrenta con este tipo de fluctuaciones, debe considerar la presencia de corrientes vagabundas. Para determinar el grado de las fluctuaciones y la fuente de la corriente vagabunda es necesario llevar a cabo ensayos adicionales. Para determinar la magnitud de las fluctuaciones, se usa un instrumento registrador, como un datalogger o un registrador de papel. Estos instrumentos acumulan o muestran las mediciones durante el perodo de prueba, de manera que puede evaluarse la actividad de la corriente vagabunda. La Figura 5.1 muestra un tpico registro de potenciales producidos por una corriente vagabunda dinmica.



POTENCIAL TIEMPO

Figura 5.1 Registro de Corrientes Vagabundas Dinmicas

Proximidad de las Posibles Fuentes

An antes de encontrar mediciones fluctuantes, es posible que usted sospeche que est trabajando en una zona de corrientes vagabundas. La presencia de cualquiera de las fuentes listadas antes debe hacerlo estar atento a encontrar una corriente vagabunda dinmica. Una vez localizadas las posibles fuentes de corriente vagabunda y una vez demostrada su presencia mediante mediciones, es necesario determinar precisamente cul es la fuente. Esto se hace con una serie de ensayos entre la posible fuente y la estructura afectada. En este curso no describiremos este tipo de ensayos, por estar fuera del alcance y objetivos del mismo.

Corrientes Vagabundas Estticas

Indicaciones en las Mediciones

La corriente de interferencia puede reconocerse de varias maneras: Cambios en el potencial estructura-electrolito

Cambios en el flujo de corriente en una caera

Picado localizado cerca o inmediatamente adyacente a una estructura

ajena



Rotura del revestimiento en un rea localizada cerca de un dispersor u otra fuente de corrientes vagabundas.

Si usted est realizando un relevamiento de rutina y encuentra un rea en la que los datos han cambiado significativamente con respecto al relevamiento anterior, debe sospechar que puede haber corrientes vagabundas estticas. Un grfico como el que muestra la Figura 5.2 indicara la presencia de interferencia catdica. POTENCIAL -1.5 -1.0 VOLTS -0.5 0.0 LONGITUD ESTRUCTURA Figura 5.2 Grfico de Potenciales Cao-Suelo que Indica Interferencia

Catdica

Localizacin de Estructuras Extraas y Rectificadores

Una vez ms, en algunos casos usted puede identificar los posibles problemas de interferencia slo con mirar alrededor de la estructura. Si usted ve por ejemplo un nuevo cruce con una caera o una caera o una playa de tanques en construccin, es recomendable establecer quin es el dueo y si las estructuras tienen proteccin catdica por corriente impresa. (es poco frecuente que los nodos galvnicos generen interferencia.) Mientras recorre su territorio, est alerta a los rectificadores de proteccin catdica. Si encuentra uno que no haba visto antes, o uno nuevo en reemplazo de uno viejo, el nuevo rectificador puede ser una fuente de corriente de interferencia. Al hablar con colegas de su empresa o de otras compaas, tal vez usted se entere de que han modificado las condiciones de salida de corriente y/o

PUNTO DE INTERFERENCIA SOSPECHADA



tensin de algn rectificador. En este caso, puede generarse un problema de interferencia en sus estructuras.

Control de la Corrosin por Corrientes Vagabundas Hay muchas maneras de controlar una corriente vagabunda. A veces es posible reubicar o eliminar la fuente de la corriente. Las estructuras planificadas pueden re-localizarse para evitar la fuente. Entre los mtodos ms comunes se halla la instalacin de uniones mitigantes y el uso de la proteccin catdica.

Uniones Mitigantes Las uniones mitigantes, llamadas tambin uniones o cables de drenaje o simplemente drenajes, suministran un paso metlico entre la estructura afectada y la fuente de la corriente vagabunda. Esto permite que la corriente sea drenada a travs del cable de vuelta hacia la fuente, en lugar de abandonar la estructura a travs de la tierra. En estas uniones puede incorporarse una resistencia para controlar la cantidad de corriente vagabunda a drenar. Si se trata de corrientes dinmicas, puede ser necesario instalar un diodo o interruptor para revertir la corriente, para impedir que el flujo de corriente se invierta. Los drenajes requieren mantenimiento. Si no se los mantiene, la estructura afectada puede padecer una corrosin muy seria. Una parte importante de su trabajo consistir en realizar inspecciones regulares, que son obligatorias en varias industrias reguladas, para asegurarse de que la unin est funcionando y drenando la cantidad apropiada de corriente. La Figura 5.3 muestra el uso de un drenaje para resolver un caso de corriente vagabunda proveniente de un sistema de transporte ferroviario. La Figura 5.4 muestra una unin similar para mitigar la interferencia proveniente de un sistema de proteccin catdica.



DCSubestacin

+ _

Retorno Negativo porVas

Cable deAlimentacin Positivo

Corriente para Operacion del Tren Elctrico

Drenaje

Puente para continuidad

Figura 5.3 Drenaje para Controlar la Corriente Vagabunda Proveniente de un Sistema de Transporte Ferroviario

CathodicProtectionCurrent

Protective Current

Protected Line

Foreign or AffectedLine

Protective CurrentPicked Up byForeign Line

MITIGATIONBOND

Interference (Corrosive)Current Flowing Throughthe Earth to Return toProtected Line

p

Figura 5.4 Puente para Resolver un Problema de Interferencia Catdica



Mitigacin con Proteccin Catdica En algunos casos puede aplicarse proteccin catdica para resolver problemas de corrientes vagabundas. Esto funcionar si la corriente vagabunda no es tan grande comopara que no pueda ser superada por la corriente de proteccin catdica. Una ventaja de usar proteccin catdica es que se evita el uso de uniones y los problemas de instalacin y mantenimiento que traen aparejados. Los nodos galvnicos pueden usarse para resolver problemas de interferencia catdica. Se colocan los nodos en la zona de descarga de la corriente. En este curso no analizaremos las mediciones y diseos de este tipo de sistemas.



Experimento 5-1 Demostracin de la Interferencia Catdica

V

A

B

C

V

D E F

+ _ 9 VDC

nodo deCorriente Impresa

Placa de Acero

Barra de Acero Ajena

Procedimiento

1. Prepare el experimento como se muestra en la figura, sin la barra de acero (estructura ajena).

2. Mida y registre los potenciales de la estructura catdicamente protegida, la placa de acero, en las posiciones A, B y C.

3. Desconecte el sistema de proteccin catdica. 4. Coloque la barra de acero (estructura ajena) en la bandeja dentro del

agua, como se ve en la figura. 5. Mida y registre los potenciales en la estructura ajena en las posiciones

D, E y F. 6. Conecte el sistema de proteccin catdica. 7. Repita el Paso 5. 8. Repita el Paso 2.



Resultados

Paso Potenciales de la Estructura Catdicamente Protegida

(mV)

Potencial de la Estructura Ajena (mV)

A B C D E F

Paso 2

Paso 5

Paso 7 y 8

CONCLUSIONES

1. En la posicin F se colecta la corriente vagabunda y se verifica un desplazamiento negativo del potencial de la estructura extraa.

2. En la posicin D se descarga la corriente vagabunda y se verifica un

desplazamiento positivo del potencial de la estructura ajena. 3. Los potenciales en la estructura catdicamente protegida se alteran por

la presencia de la estructura ajena, porque la distribucin de corriente ha sido perturbada.

CAPTULO 4 Mediciones de Campo


Otros Electrodos de Referencia Porttiles

Electrodo de Plata-Cloruro de Plata

Los electrodos de plata-cloruro de plata (Ag-AgCl) se utilizan para efectuar mediciones en agua de mar, y tambin en estructuras de hormign.

Electrodo de Referencia de Calomelanos

El electrodo de referencia de calomelanos saturados consiste en mercurio-cloruro mercurioso en una solucin saturada de cloruro de potasio. Es bsicamente un electrodo de laboratorio.

Electrodo de Referencia de Zinc

A veces se utiliza el zinc como electrodo de referencia, ya que el potencial de este elemento es relativamente estable. En realidad, el zinc es un pseudo-electrodo de referencia, ya que su potencial puede cambiar segn cambia el medio. Para el uso bajo tierra, el electrodo de zinc viene empaquetado en una bolsa de tela que contiene el mismo backfill que se usa en nodos de zinc. En agua, estos electrodos se utilizan desnudos.

Dixido de Manganeso

El electrodo de dixido de manganeso se usa en estructuras de hormign reforzado.

Electrodo de Grafito

Es un pseudo-electrodo de referencia que a veces se utiliza en estructuras de hormign reforzado.

Mediciones de Campo 4:2


Valores de Potencial de Algunos Electrodos de Referencia vs. el Electrodo de Cobre-Sulfato de Cobre

En la Tabla 4.1 se listan algunos valores relativos.

Tabla 4.1 Valores de Algunos Electrodos de Referencia Relativos al Electrodo de Cobre-Sulfato de Cobre

Electrodo (Hemi-pila) Potencial (volt) Cobre-Sulfato de Cobre 0.000 Calomelanos Saturados +0.070 Plata-Cloruro de Plata (saturado) +0.050 Zinc 1.100

*Electrodos usados en condiciones standard (de RPO169-96)

Electrodos Permanentes

Para las instalaciones enterradas se utiliza por lo general un electrodo de referencia permanente de cobre/sulfato de cobre. Estos electrodos se usan para reducir la cada IR en puntos inaccesibles. La Figura 4.1 muestra una de estas unidades permanentes.

Figura 4.1 Electrodo de Referencia Permanente



En estructuras offshore se utilizan celdas de referencia que contienen unidades de zinc y Ag-AgCl. En calentadores de petrleo (oil heater-treater), cajas de agua de intercambiadores de calor y otros recipientes, los electrodos de referencia pueden instalarse a travs de la pared del recipiente en puntos estratgicos. De la misma manera, en estructuras de hormign reforzado se instalan electrodos de referencia permanentes. Para este uso se utilizan distintos tipos de electrodos.

Aplicaciones Comunes

Potencial Estructura-Electrolito

Fundamento de la Medicin

Un potencial estructura-electrolito generalmente es denominado potencial estructura-electrolito o potencial estructura-suelo. La definicin de potencial estructura-electrolito es: La diferencia de potencial entre la superficie metlica de la estructura y el electrolito que se mide con respecto a un electrodo de referencia en contacto con el electrolito. El potencial estructura-suelo es una medicin en paralelo. En esta medicin, la resistencia del circuito externo es elevada, por lo que se requiere un voltmetro de alta impedancia de entrada para obtener una medicin precisa.

Rangos en Voltmetros

Las escalas ms comunes en voltaje de corriente continua y sus aplicaciones son:

200 milivolts Lecturas de corriente en shunts 2 voltios Potenciales estructura-electrolito



20 volts Potenciales estructura-electrolito y tensin de salida del rectificador

200 volts Tensin de salida del rectificador 1000 volts Voltajes desconocidos

Ubicacin del Electrodo de Referencia

Para minimizar la cada hmica en el electrolito, el electrodo de referencia debe ubicarse lo ms cerca posible de la estructura. Cuando se trata de caeras o tanques enterrados, la ubicacin correcta del electrodo de referencia ser sobre el centro de la estructura. Sin embargo, hay ocasiones en que intencionalmente se coloca el electrodo de referencia a cierta distancia de la estructura; esto se analiza ms adelante en la seccin Relevamiento de Potenciales sobre la Superficie y Determinacin del Terreno Remoto. En tanques de almacenamiento de agua, el electrodo debe colocarse lo ms cerca posible de la pared del tanque. Lo mismo en estructuras costeras (muelles) y offshore; el electrodo debe estar lo ms cerca posible de los pilotes. En aguas en movimiento, el electrodo puede moverse, de manera que algunas estructuras estn equipadas con cables de gua o ductos de plstico perforados para restringir el movimiento de los electrodos porttiles. Para tanques de almacenamiento a nivel, con frecuencia se recogen las mediciones alrededor del permetro del tanque. Estas mediciones pueden no resultar demasiado precisas, especialmente si los nodos estn dispuestos en forma de anillo alrededor del tanque. En estos casos, los datos ms precisos se obtienen con electrodos permanentes colocados debajo del fondo del tanque.

Relevamiento de Potencial Paso a Paso (Close Interval Survey)

Para determinar variaciones en los niveles de proteccin catdica, puede resultar til una serie de potenciales estructura-electrolito medidos sobre la parte superior de una caera. Para determinar si la proteccin catdica es adecuada en todos los puntos a lo largo de una determinada estructura se confecciona un perfil de potenciales. La Figura 4.2 muestra un perfil de potencial cao-suelo. Ntese que el electrodo de referencia de cobre/sulfato de cobre (hemi-celda o celda de referencia) se conecta al terminal negativo del instrumento de medicin.



En un relevamiento paso a paso, los potenciales cao-suelo se recogen en forma continua. Generalmente esto se realiza utilizando un colector de datos (datalogger) y un bobina de alambre con un equipo que posibilita la medicin de distancias. Se utilizan dos electrodos de referencia, en el extremo de bastones cortos, uno en cada mano. El cable se conecta a la estacin de medicin y el operario camina sobre el cao, haciendo contacto entre los electrodos y el suelo a intervalos cortos. El operario registra accesorios y accidentes a nivel a medida que avanza, para poder luego reconocer a qu puntos corresponden las mediciones. Una vez completado el relevamiento, los datos se bajan a una computadora y se imprimen generalmente en forma de grfico. El relevamiento se realiza sobre la traza del cao, por lo que debe asignarse otro operario para localizar y establecer la lnea y suministrar asistencia. Al medir varias caeras unidas entre s, los datos del relevamiento pueden representar en realidad un promedio de todas las caeras.

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Electrodo deReferencia deCu/CuSO4

Voltmetro

Caeria

Electrolito

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Electrodo deReferencia deCu/CuSO4

Voltmetro

Caeria

Electrolito

Potential Profile

Figura 4.2 Perfil de Potencial Cao-Suelo



Mediciones de Circulacin de Corriente en el Terreno y Potenciales sobre la Superficie

Una serie de potenciales medidos entre dos electrodos de referencia pueden indicar circulacin de corriente y el sentido en la tierra, como se ve en la Figura 4.3. Este tipo de medicin se usa a veces para determinar si la corriente est circulando hacia o desde una estructura. El sentido del flujo de corriente es del electrodo positivo al negativo.

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+ _Electrodo Referencia

Voltmetro conLectura +

Electrodo Referencia

Direccion de Corriente

Figura 4.3 Medicin de Potencial entre Dos Electrodos de Referencia

Cada hmica (IR) en las Lecturas de Potencial

Una de las responsabilidades ms importantes es la precisin de los datos. Sin datos precisos, los responsables del programa de control de corrosin en su compaa no sabrn con exactitud cun protegidas estn sus estructuras. Conocer las cadas hmicas al medir el potencial es fundamental para obtener datos precisos.

Voltmetros con Registro

Los voltmetros con registro se utilizan cuando se requiere un registro de datos en forma grfica o cuando se desea registrar el potencial durante un perodo de tiempo. Tambin se usan en reas con corrientes vagabundas donde puede haber variaciones de potencial. Estas variaciones pueden



identificarse fcilmente en el grfico. Los voltmetros con registro pueden presentar los datos directamente en grficos o cuadros o pueden almacenar los datos para su posterior impresin. Colectores de Datos (Data Loggers) Los almacenadores de datos son instrumentos computarizados en los cuales se pueden ingresar datos, puntos de control y cualquier otra informacin. Algunos de ellos son tan pequeos que pueden ubicarse dentro de las estaciones de medicin. Luego de usarlos, estos almacenadores de datos se conectan a una computadora para descargar la informacin. La computadora puede tambin generar grficos de los datos. En la Figura 4.4 se muestra una foto de un almacenador de datos.

Datalogger

Figura 4.4 Colector de datos (data logger) Plotters X-Y Estos instrumentos tienen dos plumas que registran datos sobre el eje de las X (horizontal) y el de las Y (vertical). Son muy tiles en zonas de corrientes vagabundas, donde los potenciales varan constantemente. Son a menudo usados para generar curvas que relacionan el potencial caera-riel y caera-suelo cuando se trabaja en determinacin de corrientes vagabundas por sistemas de transporte.

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