Los ensayos en campo constituyen el modo más confiable para estimar los requerimientos de corriente en una estructura existente. Si la estructura está eléctricamente aislada y provista con un revestimiento dieléctrico (tubos enterrados y tanques de almacenamiento enterrados), debería ser posible determinar directamente los requerimientos de corriente. Se construye un ánodo (dispersor) temporario y se conecta una fuente de energía portátil (batería, generador o rectificador) entre la estructura y el ánodo. De ser posible, el ánodo de ensayo debería colocarse en o cerca de un punto apto para la instalación de un dispersor permanente.
Ejemplo 4.2
Se va a aplicar protección catódica a un sistema de tubos para la distribución de combustible en un aeropuerto. Los tubos están revestidos, e incluyen unos 1524 metros (5000 pies) de tubo de 20.3 cm (8 pulgadas) y de tubo más pequeño. Se extiende desde una granja de tanques en un extremo del aeropuerto, para alimentar las bocas de expendio en el complejo de la terminal. Se han aislado eléctricamente todas las conexiones con otras estructuras, incluyendo tanques de combustible, bombas y estructuras con puesta a tierra. Las bocas no están aisladas del tubo y tienen una jabalina de puesta a tierra conectada. Dado que la mayor parte de tubo está bajo una capa de hormigón, la única ubicación práctica para un ánodo de protección catódica es el extremo de suministro, cerca de la granja de tanques. La resistividad del suelo promedio es de 4000 ohm-cm.
¿Cómo puede el ingeniero en corrosión determinar la corriente requerida para proteger este sistema de suministro de combustible?
Tabla 4.1 Conductancia por Pérdidas Específica Común para Revestimientos Dieléctricos en un Suelo de 1000 Ohm-Cm
Tuberías Largas con Pocos Accesorios
CONDUCTANCIA ESPECÍFICA PROMEDIO DEL REVESTIMIENTO
g' Siemens/ft2 g' Siemens/m2 Calidad del trabajo Excelente <1 x 10–5 <1 x 10–4 Bueno 1 x 10–5 a 5 x 10–5 1 x 10–4 a 5 x 10–4 Regular 5 x 10–5 a 1 x 10–4 5 x 10–4 a 1 x 10–3 Malo >1 x 10—4 >1 x 10–3 Tubo desnudo (2" a 12") (5 cm a 30 cm) 4 x 10–3 a 2 x 10–2 4 x 10–2 a 2 x 10–1 Distribución de Gas o Agua con Muchos Accesorios CONDUCTANCIA ESPECÍFICA PROMEDIO DEL REVESTIMIENTO
Calidad del trabajo g' Siemens/ft2 g' Siemens/m2 Excelente <5 x 10–5 <5 x 10–4 Bueno 5 x 10–5 a 1 x 10–4 5 x 10–4 a 1 x 10–3 Regular 1 x 10–4 a 5 x 10–4 1 x 10–3 a 5 x 10–3 Malo >5 x 10–4 >5 x 10–3 Tubo desnudo (2" a 12") (5 cm a 30 cm) 4 x 10–3 a 2 x 10-–2 4 x 10–2 a 2 x 10–1
Paso 1. Verificar la aislación y continuidad eléctrica de los tubos.
• Identificar puntos en que pueda hacerse contacto eléctrico con los tubos (bocas de expendio de combustible, válvulas, manifolds a nivel, etc.). Preparar un esquema del sistema. Véase Figura 4.1.
GRANJA DE TANQUES TERMINAL JUNTA AISLANTE BOMBAS 5,000 ft. TIERRA DE LA ENERGÍA 3+ _ 5 2 _ + _ + 1 4 _ + _ + DISPERSOR DE ENSAYO BOCAS DE EXPENDIO
Figura 4.1 Disposición de la Granja de Tanques
• Medir la resistencia tubo-tierra. En este caso, como la playa de tanques tiene bombas con puesta a tierra y, en comparación al sistema de tuberías, tiene una resistencia a terreno remoto muy baja, la resistencia eléctrica a través de la junta aislante en la playa de tanques se aproximará a la resistencia del tubo al terreno remoto. Usando dos conexionesa cado lado de la junta aislante (Terminal 1 de la Figura 4.1), se midió la resistencia R1,1 en 0.80 ohmios. La superficie total de tubos es de aproximadamente 1000 m2 (10,500 pies cuadrados). La resistencia de 0.80 ohmios, es igual a una conductancia de 1.25 Siemens. La conductancia específica promedio por unidad de superficie de revestimiento (en un suelo de 4000 ohm- cm) es:
g' = 1.25 S/ 1000 m2 = 1.25 x 10-3 S/m2 (1.2 x 10-4 S/ft2) o:
g' = 1.25 x 10-3 S/m2 x 4 = 5 x 10-3 S/m2 en un suelo de 1000 ohm-cm
Según la Tabla 4.1, esto equivale a un revestimiento de calidad regular en tuberías de distribución con muchos accesorios. Considerando que las bocas de expendio están conectadas a jabalinas de puesta a tierra, nada sugiere que haya un contacto eléctrico con una estructura importante conectada a tierra.
• Confirmar la aislación y continuidad de la tubería. Aplicar corriente en el terminal 1 (Figura 4.1) y medir el cambio de potencial entre la
Los valores de las cuplas eléctricas son de 0.75 voltios./A y 0.70 voltios./A para R2,1 y R3,1 respectivamente. Véase el Apéndice J—
Análisis de Redes DC- que explica las cuplas eléctricas.
Si la tubería estuviera en cortocircuito con una estructura a tierra, normalmente la resistencia sería de mucho menos de 0.1 ohmios. Si el tubo tuviera una junta aislante desconocida entre la playa de tanques y la terminal, R2,1 y R3,1 serían mucho menores que R1,1.
Paso 2. Determine la corriente requerida para proteger la tubería • Inserte jabalinas de acero en la tierra en la playa de tanques para
formar un dispersor de ensayo (Terminal 4, Figura 4.1).
• Si normalmente se requiere un desplazamiento de potencial de –0.300 voltios. entre el tubo y la tierra para polarizar tubos de acero revestido en esta región, y el valor de la cupla eléctrica es de 0.70 voltios./A, entonces, según la Ley de Ohm, la corriente estimada necesaria para proteger la tubería en el terminal 3 sería:
I = 0.300 voltios. / 0.7 voltios./A = 0.429 A
• Mida el potencial tubo-suelo en las bocas de expendio utilizando un electrodo de referencia de cobre/sulfato de cobre colocado cerca de la boca. De ser posible, coloque la celda de referencia en el pozo de la boca, en contacto con el suelo natural.
• Aplique una corriente de ensayo de 0.450 amperios en el dispersor, y monitoree el potencial del Terminal 5 con respecto a la referencia. Interrumpa la corriente y mida el potencial instant-off (Ep) periódicamente hasta que el cambio en el potencial polarizado se acerque a cero (es decir, Δ Ep/.Δ t 0). Luego, calcule la corriente de diseño de la siguiente manera:
p cp E ensayo I mV I Δ • = 100
En estructuras extensas que no están aisladas, puede ser necesario llevar a cabo una serie de ensayos localizados y extrapolar luego los resultados a la totalidad de la estructura.