Corrosión y Protección Catódica

SARGA-Zaragoza

Marzo, 2017

Corrosión y

Protección Catódica

Curso personal de MTO y gestores de

Comunidades de Regantes

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Ingeniero técnico Industrial

Dirección técnica GULDAGER ELECTRÓLISIS

10 años de experiencia en Protección catódica

CERTIFICACIÓN PC: Cathodic Protection Technician NACE-CP 2

Presentación y Contacto

mdiaz@guldager.es

_93.219.43.50

Mario Díaz Álvarez

www.guldager.es

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•

Fundada en

1983.

•

Con Casa Matriz ubicada en Barcelona,

España

• Especializada en la lucha contra la corrosión mediante

Protección Catódica

• Colabora activamente con

CEN

(Comité Europeo de

Normalización),

CEOCOR

(Comité Europeo de Estudios de la

Corrosión y PC), EUROCORR y CEFRACOR en la redacción

de normativas europeas e internacionales (

ISO

)

• A la vanguardia en sistemas y técnicas para prevenir la

corrosión

• Plantilla de más de 30 empleados, entre ingenieros y

técnicos.

• Personal certificado

AFNOR

y

NACE

Guldager

Electrólisis

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Departamento

Industrial

Departamento

Agua Caliente

Sanitaria

• Gas y

Petróleo

• Agua

• Eléctricas

• Industria

Guldager

Electrólisis

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OBJETIVO

El principal objetivo de la presentación es:

-

Introducción conceptos básicos de CORROSIÓN ELECTROQUÍMICA

-

Introducción conceptos básicos de PC

-

Aplicaciones prácticas de sistemas de PC

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Contenido

r

Corrosión

Protección Catódica

Tipos de Protección Catódica

Campos de Aplicación

Requisitos para la Protección Catódica

Normativa de Protección Catódica

Diseño de Protección Catódica

Elementos de Protección Catódica

Control de la Protección Catódica

Corrientes Vagabundas

Influencias por Alterna

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Contenido

r

Corrosión

Protección Catódica

Tipos de Protección Catódica

Campos de Aplicación

Requisitos para la Protección Catódica

Normativa de Protección Catódica

Diseño de Protección Catódica

Elementos de Protección Catódica

Control de la Protección Catódica

Corrientes Vagabundas

Influencias por Alterna

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Definición

Corrosión Electroquímica:

Ataque que experimentan los

metales

por la

acción del medio (

Electrolito

) en el que se

encuentran (atmósfera, agua, suelo, Etc.)

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Definición

Corrosión

La corrosión de los metales

es un fenómeno natural, que

provoca una degradación de

los mismos, con pérdida de

sus propiedades y

destrucción gradual de su

estructura.

Los minerales representan la

situación estable de los

metales en la naturaleza,

siendo la composición del

mineral de hierro existente en

las minas similar a la de los

óxidos de hierro

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• Zona más electronegativa :

ANODO

• Zona más electropositiva :

CATODO

CORROSION

, de origen electroquímico: flujo de

electrones entre dos puntos de la superficie

metálica de diferente potencial, en contacto con

un electrolito o medio conductor.

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HETEROGENEIDADES QUE DAN LUGAR A DIFERENCIAS

DE POTENCIAL EN LA SUPERFICIE DE UN METAL

DEBIDAS AL METAL

DEBIDAS A LAS CONDICIONES FÍSICAS

DEBIDAS AL ELECTROLITO

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Debidas al Metal

 Impurezas del metal o de la aleación

 Diferente acabado superficial

 Deformación de la estructura cristalina:

soldaduras, deformaciones en caliente.

 Tensiones internas (ej. Soldaduras)

 Diferente temperatura sobre la superficie

 Contacto con otros materiales

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Diferente composición

química

• Concentración de sales

• pH

• Etc.

Diferente concentración de

oxígeno; diferente

permeabilidad del terreno

Velocidad / Aireación

Debidas al Electrolito

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Suelo húmedo:

Corrosión exterior de tuberías y tanques.

Agua de mar:

Corrosión exterior de estructuras

sumergidas, barcos, corrosión interior de tuberías y

tanques.

Agua

dulce:

Corrosión

exterior

de

estructuras

sumergidas, corrosión interior de tuberías de agua de

refrigeración y tanques.

Corrosión atmosférica:

Corrosión exterior por el aire

húmedo.

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Pila Geológica

Ejemplo pila por Electrolito

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Corrientes Vagabundas (DC)

Corriente alterna

Corrientes telúricas

Corrietes de compensación

Debidas a Condiciones

Físicas

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_Corrosión

Reacciones Electroquímicas

Sentido de los

Electrones

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Reacción de

Oxidación

Fe  Fe

++

_{+ 2e}

-

ÁNODO

_CORROSIÓN

Reacción de

Reducción

Electrolito neutro:

O

₂

+ 2H

₂

O + 4e

-

 4OH

-

Electrolito ácido:

2H

+

_{+ 2e}

-

_{ H}

2

CÁTODO

NO

CORROSIÓN

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Es la

pila de corrosión

que tiene lugar

cuando se conectan dos materiales.

El material mas electronegativo será el

ÁNODO

y sufrirá la

CORROSIÓN

y el más

positivo

el

CÁTODO

y

no

tendrá

corrosión.

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Ordenación

Algunos

Metales por su

Potencial

Electroquímico

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REACCIÓN OXIDACIÓN

REACCIÓN REDUCCIÓN

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Corrosión

Pila Galvánica de Corrosión

-1,6 -1,4 -1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 Grafito

Platino Aleación Ni-Cr-Mo

Titanio

Acero Inoxidable Tipo Aisi 316 Acero Inoxidable Tipo Aisi 304

Plata Niquel 200

Aleaciones cobre plata Bronce Ni-Alu

Cuproniquel 70-30 Plomo

Acero Inoxidable Tipo Aisi 430

Cuproniquel 80-20 Cuproniquel 90-10 Plata Niquel

Acero Inoxidable Tipo 410

Bronce Estaño Bronce Manganeso Latón Aluminio Cobre Estaño Latón Naval Bronce Aluminio Acero dulce Aleación Aluminio Zinc Magnesio

Pila galvánica entre

dos metales

distintos

El potencial de un

metal puede variar

según las condiciones.

Pila de corrosión

entre dos puntos del

mismo metal

Pila de corrosión en

el acero inoxidable

entre la zona pasiva y

la zona activa

Inox Pasivo

Inox Activo (sin

capa protectora

de oxido de Cr)

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Relación de superficies

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Corrosión habitual en la Industria

Corrosión

Pila Galvánica de Corrosión

Estructura metálica

Corrosión

Electrolito (medio agresivo)

Vista (atmosférica)

Externa

Humedad y agua sobre el metal

Sumergida

Externa

Agua dulce o agua de mar

Contiene líquido

Interna

Agua dulce o agua de mar

Tubería o tanque enterrado

Externa

Suelo mas o menos húmedo

Base de tanque vertical

Externa

Suelo mas o menos húmedo

Hormigón armado aéreo

Externa

El propio hormigón

Hormigón armado sumergido

Externa

El hormigón y el agua

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Puesta a Tierra de Equipos

p.a.t. de Cu

Válvula motorizada

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Acero

Enterrado

Cable Cobre

Enterrado

Corrosión del

Acero Enterrado

Puesta a Tierra de Equipos

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Acero

Enterrado

Acero

Embebido en

Hormigón

Entre Acero Enterrado y

Acero en Hormigón

Corrosión

Pilas Galvánicas Típicas

PASIVADO

POCO

ELECTRONEGATIVO

P.NATURAL

MAS

ELECTRONEGATIVO

ANÓDICO

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Tubería Acero

Enterrado

Arqueta de

Hormigón

Armado

Entre Acero Enterrado y

Acero en Hormigón

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Acero

Enterrado

Corrosión del

Acero Enterrado

Acero

Embebido en

Hormigón

Entre Acero Enterrado y

Acero en Hormigón

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Entre Acero Sumergido y

Acero en Hormigón

Corrosión

Pilas Galvánicas Típicas

Acero Embebido

en Hormigón

(pasivo)

Acero Sumergido

(activo)

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Corrosión del

Acero Carbono

Flange Acero

Carbono

Perno Acero

Inoxidable

Entre Acero al Carbono y

Acero Inoxidable

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AGUA

ACERO AL CARBONO

ACERO INOXIDABLE

Entre Acero al Carbono y

Acero Inoxidable

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Entre Acero al Carbono y

Acero Inoxidable

Corrosión

Corrosión interna del

tubo galvanizado

debido a la

pila galvánica con el filtro de

acero inoxidable

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Corrosión

Otros casos

No siempre las armaduras embebidas en el

hormigón se pasivan. En este caso aparece la

corrosión

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_Corrosión

Riesgo de corrosión

 Contacto directo o indirecto con cobre, acero embebido en

hormigon u otros materiales catódicos enterrados

 Suelos de baja resistividad

 Suelos especialmente agresivos

 Pilas geològicas

 Revestimientos dañados o despegados

 Corrientes vagabundas

 Interferencias por corriente alterna

 Sistemas de protección catódica deficientes o mal mantenidos

Principales factores de riesgo de corrosión en

estructuras industriales:

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Corrosión

Riesgo de corrosión

 Diferencia de potencial entre ánodo y cátodo

 Conductividad del electrolito

 Relación superficies ánodo / cátodo

 Oxigeno disuelto

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_Corrosión

Modos de Evitar las Corrosión

 Diseño adecuado de materiales

 Metales resistentes a la corrosión

 Tratamiento del agua

 Revestimientos superficiales

 Protección catódica

_{Evitar la salida de corriente de}

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Evitar la salida

de corriente de

las zonas

anódicas

Revestimientos :

Aumentar la resistencia

eléctrica para impedir el

paso de la corriente. El

riesgo son los defectos del

revestimiento

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_Corrosión

Modos de Evitar las Corrosión



Selección adecuada de materiales

 Evitar en lo posible las pilas galvánicas

 Atención especial a la relación de superficies ánodo cátodo

 Considerar los riesgos de que la geometría pueda facilitar los

fenómenos de corrosión (recovecos, etc)

 Preveer desde el principio los sistemas más adecuados de

protección contra la corrosión en cada caso (atención a las

Normas Técnicas existentes)

o Revestimientos

o Tratamiento del agua

o Protección catódica

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Corrosión

Modos de Evitar las Corrosión

Solución metalúrgica : Seleccionar un metal noble o

pasivable que no forme zonas anódicas y catódicas en las

condiciones de trabajo

Actuar sobre el electrolíto : Modificar el medio agresivo

para lograr la pasivación. Circuitos cerrados, pH alcalino

en los morteros, tratamientos de agua etc

Revestimientos : Aumentar la resistencia eléctrica para

impedir el paso de la corriente. El riesgo son los defectos

del revestimiento

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Contenido

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Corrosión

Protección Catódica

Tipos de Protección Catódica

Campos de Aplicación

Requisitos para la Protección Catódica

Normativa de Protección Catódica

Diseño de Protección Catódica

Elementos de Protección Catódica

Control de la Protección Catódica

Corrientes Vagabundas

Influencias por Alterna

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Protección

Catódica

Concepto

La protección catódica consiste en evitar que se

produzcan reacciones anódicas, que originan la

disolución del metal por un proceso de corrosión,

sobre la superficie de la estructura a proteger.

Con una protección catódica correcta la

velocidad de corrosión es inferior a 10 micras

por año

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A base de enviar electrones, convierte toda la

superficie del metal en

CÁTODO

, donde sólo

existirán Reacciones de Reducción y por lo tanto

no

habrá corrosión.

Será

preciso

que

en

todos

los

fallos

del

revestimiento entre corriente continua procedente

del terreno.

Para ello se necesitará un

“

suministrador

” de

electrones

.

Protección

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Normalmente

la PC es el

complemento

del

revestimiento

en los fallos

del mismo

Protección

Catódica

Concepto

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Ordenación de

Algunos

Metales según

su Potencial

Electroquímico

Protección

Catódica

Concepto

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Contenido

r

Corrosión

Protección Catódica

Tipos de Protección Catódica

Campos de Aplicación

Requisitos para la Protección Catódica

Normativa de Protección Catódica

Diseño de Protección Catódica

Elementos de Protección Catódica

Control de la Protección Catódica

Corrientes Vagabundas

Influencias por Alterna

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a

• Se basa en aprovechar la

diferencia de

potencial

(pila galvánica) entre el tubo

de acero y el ánodo de sacrificio

• Así se logra la circulación de corriente

continua del ánodo a los defectos del

revestimiento del tubo a través del

suelo

Tipos de

Protección

Catódica

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ALEACIÓN

Magnesio

Aluminio

Zinc

MEDIO UTILIZADO

Tierra, Agua Dulce

Agua Salobre, Agua de Mar

Agua de Mar

Materiales Ánodo de

Sacrificio

Tipos de

Protección

Catódica

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REACCIÓN REDUCCIÓN





REACCIÓN OXIDACIÓN

Mg Mg

++

_+2e



Tipos de

Protección

Catódica

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Tipos de

Protección

Catódica

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a

i = V

_Mg



V

_{Fe prot.}

= 0,55 a 0,85 V =

i

_pequeña

R R

Tipos de

Protección

Catódica

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a

• Desaconsejables para

ρ >10.000 Ω cm

• Deberían instalarse con caja de conexiones

• Cierta incertidumbre para vidas importantes

de ánodos

• Coste de sustitución de ánodos

• La corriente de cada ánodo será diferente en

función del tipo de terreno en el que se haya

enterrado.

Inconvenientes

Tipos de

Protección

Catódica

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_Protección

Tipos de

Catódica

Por Ánodos de Sacrificio

Capacidad electroquímica de los ánodos de Magnesio

Si los ánodos de sacrificio de Magnesio

sacan poca corriente se pasivan.

Por debajo de 200 mA/m

2

_{baja mucho su}

capacidad de corriente electroquímica

ISO 15589-1

Capacidad

de

corriente

en

A

.h

/Kg

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a

• La tensión de una

Fuente de Poder Externa

(Rectificador) fuerza la circulación de

corriente continua del lecho de ánodos a

los defectos del revestimiento del tubo a

través del suelo

• Es importante seleccionar el tipo de ánodo

para lograr una vida importante de los

mismos

Tipos de

Protección

Catódica

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Ánodo de Sacrificio

Corriente Impresa

Tipos de

Protección

Catódica

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Tipos de

Protección

Catódica

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a

• Gran capacidad

de corriente

• Adecuación a

todos los tipos

de suelos

• Posibilidades de

regulación

• Vida útil

muy importante del sistema

Ventajas

Tipos de

Protección

Catódica

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Corrosión

Protección Catódica

Tipos de Protección Catódica

Campos de Aplicación

Requisitos para la Protección Catódica

Normativa de Protección Catódica

Diseño de Protección Catódica

Elementos de Protección Catódica

Control de la Protección Catódica

Corrientes Vagabundas

Influencias por Alterna

Estructuras Complejas

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Campos de

Aplicación

Protección Catódica

Todas las

estructuras metálicas

enterradas o

C

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a

• Gas, producto

(

pequeño

diámetro

)

• Agua riego,

abastecimiento

(

gran diámetro

)

Campos de

C

o

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ó

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c

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n

C

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a

• Acero enterrado /

sumergido

(siempre provisto

de revestimiento)

• Acero embebido

en hormigón

Campos de

C

o

rr

o

si

ó

n

y

P

ro

te

c

c

ió

n

C

a

tó

d

ic

a

• Hormigón

armado con

camisa de

chapa

• Acero

galvanizado

• Acero

inoxidable

• Fundición

(Dúctil)

Campos de

C

o

rr

o

si

ó

n

y

P

ro

te

c

c

ió

n

C

a

tó

d

ic

a

• Gasolineras

• Parque de tanques empresas

químicas (acero, inox.)

Campos de

C

o

rr

o

si

ó

n

y

P

ro

te

c

c

ió

n

C

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tó

d

ic

a

Campos de

Aplicación

Depósitos/Tanques Enterrados

• Esferas de

C

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C

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a

• Exterior:

Base

en contacto

con suelo o

cimentaciones

• Interior:

Paredes y base

Campos de

C

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y

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c

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n

C

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tó

d

ic

a

• Agua dulce:

En

Embalses

• Agua de mar:

Emisarios,

gasoductos

(sea-lines)

Campos de

C

o

rr

o

si

ó

n

y

P

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te

c

c

ió

n

C

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tó

d

ic

a

• Agua dulce o de mar.

• Tuberías de refrigeración de

Centrales Térmicas

Campos de

C

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ó

n

y

P

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c

c

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n

C

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tó

d

ic

a

• Pilotes

pantalanes

(Puertos)

• Compuertas

• Filtros y

bombas, etc.

(Interior

Cantara)

Campos de

C

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o

si

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n

y

P

ro

te

c

c

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n

C

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tó

d

ic

a

• Grandes depósitos

acumuladores de agua

caliente sanitaria

(hoteles, hospitales, etc.)

• Cajas de agua de

condensadores

y

enfriadores

• Intercambiadores de

calor

• Filtros de arena

Campos de

C

o

rr

o

si

ó

n

y

P

ro

te

c

c

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n

C

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tó

d

ic

a

Campos de

C

o

rr

o

si

ó

n

y

P

ro

te

c

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n

C

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tó

d

ic

a

Campos de

C

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o

si

ó

n

y

P

ro

te

c

c

ió

n

C

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tó

d

ic

a

• Tuberías de aspiración

• Camisa exterior

Campos de

C

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o

si

ó

n

y

P

ro

te

c

c

ió

n

C

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tó

d

ic

a

• Estructuras

hormigón

armado, pilares,

etc.

• Tableros

autopistas

Campos de

C

o

rr

o

si

ó

n

y

P

ro

te

c

c

ió

n

C

a

tó

d

ic

a

• Red de tuberías,

tanques, puestas

a tierra, etc., en el

interior de

Plantas

Industriales

o

Similares

Campos de

C

o

rr

o

si

ó

n

y

P

ro

te

c

c

ió

n

C

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tó

d

ic

a

Contenido

r

Corrosión

Protección Catódica

Tipos de Protección Catódica

Campos de Aplicación

Requisitos para la Protección Catódica

Normativa de Protección Catódica

Diseño de Protección Catódica

Elementos de Protección Catódica

Control de la Protección Catódica

Corrientes Vagabundas

Influencias por Alterna

C

o

rr

o

si

ó

n

y

P

ro

te

c

c

ió

n

C

a

tó

d

ic

a

• Control y conservación del buen

estado

del revestimiento

• Aislamiento eléctrico

de la estructura

La importancia de ambos requisitos reside en la

escasa corriente de protección catódica que se

utiliza y que cualquier inobservancia de alguno de

ellos puede anular su eficacia.

Requisitos

Protección

Catódica

C

o

rr

o

si

ó

n

y

P

ro

te

c

c

ió

n

C

a

tó

d

ic

a

• Selección de un

revestimiento de gran

calidad

.

• Durante el montaje:

 Control visual y eléctrico (holiday detector)

 Revestimiento de las uniones soldadas

 Reparación de los inevitables defectos

según instrucciones del fabricante.

• Solo tuberías:

Revisión del revestimiento una

vez tapadas (DCVG / ACVG)

Requisitos

Protección

Catódica

Control y Conservación del

Revestimiento

C

o

rr

o

si

ó

n

y

P

ro

te

c

c

ió

n

C

a

tó

d

ic

a

• Antiguamente: revestimientos a base de

pinturas o bituminosos

• En la actualidad: revestimientos a base de

materiales termoplásticos de polietileno o

polipropileno.

Sistemas

tricapas

(capa

de

epoxi

en

polvo+adhesivo+capa de PE o PP)

Requisitos

Protección

Catódica

Control y Conservación del

Revestimiento

Revestimientos Gran Calidad

en Tuberías

C

o

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o

si

ó

n

y

P

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c

c

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n

C

a

tó

d

ic

a

Sistemas

DCVG

(Direct

Current

Voltage

Gradient) o

ACVG

(Alternating Current Voltage

Gradient), permiten detectar con exactitud la

localización de defectos del revestimiento de

cualquier tamaño, una vez tapada la tubería.

Requisitos

Protección

Catódica

Requisitos

Protección

Catódica

Control y Conservación del

Revestimiento

Detección de Defectos/Fallos

en Tuberías ya Tapadas

C

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rr

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si

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n

y

P

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ió

n

C

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tó

d

ic

a

Requisitos

Protección

Catódica

Control y Conservación del

Revestimiento

Detección de Defectos/Fallos

en Tuberías ya Tapadas

C

o

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o

si

ó

n

y

P

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c

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ió

n

C

a

tó

d

ic

a

_Protección

Requisitos

Catódica

Control y Conservación del

Revestimiento

C

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si

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n

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P

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C

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tó

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a

Requisitos

Protección

Catódica

Control y Conservación del

Revestimiento

C

o

rr

o

si

ó

n

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P

ro

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c

c

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C

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tó

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a

_Protección

Requisitos

Catódica

Control y Conservación del

Revestimiento

C

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si

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n

y

P

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C

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tó

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Requisitos

Protección

Catódica

Control y Conservación del

Revestimiento

C

o

rr

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si

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P

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C

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tó

d

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a

_Protección

Requisitos

Catódica

Control y Conservación del

Revestimiento

CORROSIÓN EN ARQUETAS

Arqueta inundable.

Corrosión externa

C

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n

y

P

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n

C

a

tó

d

ic

a

Requisitos

Protección

Catódica

Control y Conservación del

Revestimiento

CORROSIÓN EN ARQUETAS

Dentro de la arqueta corrosión

generalizada debida a la atmósfera

C

o

rr

o

si

ó

n

y

P

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c

c

ió

n

C

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tó

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_Protección

Requisitos

Catódica

Control y Conservación del

Revestimiento

REVESTIMIENTO ARQUETAS

SISTEMA WAX-TAPE

C

o

rr

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n

y

P

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c

ió

n

C

a

tó

d

ic

a

Requisitos

Protección

Catódica

Control y Conservación del

Revestimiento

REVESTIMIENTO ARQUETAS

SISTEMA WAX-TAPE