Protección contra la corrosión catódica de tuberías: equipo, principio de funcionamiento

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Los medios de protección contra la corrosión permiten prolongar la vida útil de una estructura metálica, así como preservar sus propiedades técnicas y físicas durante la operación. A pesar de la variedad de métodos para proporcionar una acción anticorrosiva, es posible proteger completamente los objetos del daño por oxidación solo en casos excepcionales.

La eficacia de dicha protección depende no solo de la calidad de la tecnología de la banda de rodadura, sino también de las condiciones de su aplicación. En particular, para preservar la estructura metálica de las tuberías, la protección electroquímica contra la corrosión basada en la operación de cátodos demuestra sus mejores propiedades. La prevención de la formación de óxido en tales comunicaciones, por supuesto, no es el único alcance de esta tecnología, pero en términos de la combinación de características, esta dirección puede considerarse como la más relevante para la protección electroquímica.

Información general sobre protección electroquímica

La protección de los metales contra la oxidación mediante la acción electroquímica se basa en la dependencia del potencial de electrodo del material con respecto a la velocidad del proceso de corrosión. Las estructuras metálicas se deben utilizar en eserango potencial donde su disolución anódica estará por debajo del límite aceptable. Este último, por cierto, está determinado por la documentación técnica para el funcionamiento de la instalación.

En la práctica, la protección contra la corrosión electroquímica implica conectar una fuente con corriente continua al producto terminado. El campo eléctrico en la superficie y en la estructura del objeto protegido forma la polarización de los electrodos, que también controla el proceso de daño por corrosión. En esencia, las zonas de ánodo en la estructura metálica se vuelven catódicas, lo que permite que los procesos negativos se desplacen, asegurando que se conserve la estructura del objeto objetivo.

El principio de funcionamiento de la protección catódica

Existe protección catódica y anódica de tipo electroquímico. Sin embargo, el primer concepto, que se utiliza para proteger tuberías, ha recibido la mayor popularidad. De acuerdo con el principio general, al implementar este método, se suministra al objeto una corriente con un polo negativo desde una fuente externa. En particular, una tubería de acero o cobre puede protegerse de esta manera, como resultado de lo cual se producirá la polarización de las secciones del cátodo con la transición de sus potenciales al estado del ánodo. Como resultado, la actividad corrosiva de la estructura protegida se reducirá a casi cero.

Al mismo tiempo, la protección catódica puede tener diferentes versiones. La técnica de polarización de una fuente externa descrita anteriormente se practica ampliamente, pero el método de desaireación de electrolitos con una disminución en la tasa de procesos catódicos, así como la creación de una barrera protectora, también funciona de manera efectiva.

Se ha señalado más de una vez que el principio de protección catódica se implementa mediante una fuente de corriente externa. En realidad, la función principal de la protección anticorrosión radica en su trabajo. Estas tareas son realizadas por estaciones especiales que, por regla general, forman parte de la infraestructura general de mantenimiento de tuberías.

Estaciones de protección contra la corrosión catódica

La función principal de la estación de cátodo es proporcionar una corriente estable al objeto metálico de acuerdo con el método de polarización del cátodo. Dichos equipos se utilizan en la infraestructura de gasoductos y oleoductos subterráneos, en tuberías de suministro de agua, redes de calefacción, etc.

Hay muchas variedades de tales fuentes, mientras que el dispositivo de protección catódica más común prevé la presencia de:

• equipo convertidor de corriente;
• cables para conectar al objeto protegido;
• electrodo de tierra del ánodo.

Al mismo tiempo, existe una división de estaciones en inversoras y transformadoras. Existen otras clasificaciones, pero están enfocadas a la segmentación de instalaciones ya sea por aplicación o por características técnicas y parámetros de entrada de datos. Los principios básicos de funcionamiento se ilustran más claramente en los dos tipos de estaciones de cátodo indicados.

Instalaciones de transformadores para protección catódica

Cabe señalar de inmediato que este tipo de emisoras están obsoletas. Está siendo reemplazado por análogos de inversores, que tienen ventajas y desventajas. De todos modos,Los modelos de transformadores se utilizan incluso en nuevos puntos de protección electroquímica.

La base de tales objetos es un transformador de baja frecuencia de 50 Hz y un convertidor de tiristores. Para el sistema de control de tiristores, se utilizan los dispositivos más simples, incluidos los controladores de potencia de fase-pulso. Un enfoque más responsable para resolver problemas de control implica el uso de controladores con una amplia funcionalidad.

La moderna protección contra la corrosión catódica de tuberías con dicho equipo le permite ajustar los parámetros de la corriente de salida, los indicadores de voltaje y ecualizar los potenciales de protección. En cuanto a las desventajas de los equipos de transformadores, se reducen a un alto grado de ondulación de corriente en la salida con un factor de potencia bajo. Este defecto no se explica por la forma sinusoidal de la corriente.

Para resolver el problema de la ondulación, hasta cierto punto, es posible introducir un estrangulador de baja frecuencia en el sistema, pero sus dimensiones corresponden a las dimensiones del propio transformador, que no siempre hace tal Adición posible.

Estación inversora de protección catódica

Las instalaciones de tipo inverter se basan en convertidores de alta frecuencia pulsados. Una de las principales ventajas de utilizar estaciones de este tipo es su alta eficiencia, llegando al 95%. A modo de comparación, para las instalaciones de transformadores, esta cifra alcanza un promedio del 80%.

A veces se destacan otras virtudes. Por ejemplo, las pequeñas dimensiones de las estaciones inversoras se expandenoportunidades para su uso en áreas difíciles. También hay ventajas financieras, que se confirman con la práctica de usar dicho equipo. Por lo tanto, la protección contra la corrosión catódica con inversor de las tuberías se amortiza rápidamente y requiere una inversión mínima en mantenimiento técnico. Sin embargo, estas cualidades son claramente visibles solo cuando se comparan con las instalaciones de transformadores, pero hoy en día existen nuevos medios más efectivos para proporcionar corriente a las tuberías.

Diseños de estaciones catódicas

Tales equipos están disponibles en el mercado en diferentes casos, formas y dimensiones. Por supuesto, la práctica del diseño individual de dichos sistemas también está muy extendida, lo que permite no solo obtener un diseño óptimo para necesidades específicas, sino también proporcionar los parámetros operativos necesarios.

El cálculo estricto de las características de la estación permite optimizar aún más el coste de su instalación, transporte y almacenamiento. Por ejemplo, la protección catódica contra la corrosión de tuberías basada en un inversor con una masa de 10-15 kg y una potencia de 1,2 kW es bastante adecuada para objetos pequeños. Los equipos de tales características pueden ser atendidos por un automóvil, sin embargo, para proyectos de gran envergadura, se pueden utilizar estaciones más masivas y pesadas, lo que requiere la conexión de camiones, una grúa y equipos de instalación.

Funcionalidad protectora

En el desarrollo de estaciones catódicas se presta especial atención a la protección del propio equipo. Para ello integramossistemas que permiten proteger estaciones de cortocircuitos y cortes de carga. En el primer caso, se utilizan fusibles especiales para manejar el funcionamiento de emergencia de las instalaciones.

En cuanto a las sobretensiones y cortes de energía, es poco probable que una estación de protección catódica se vea gravemente afectada por ellos, pero puede haber peligro de descarga eléctrica. Por ejemplo, si en el modo normal el equipo funciona con un voltaje pequeño, luego de un descanso, los indicadores de s alto pueden generar hasta 120 V.

Otros tipos de protección electroquímica

Además de la protección catódica, también se practican tecnologías de drenaje eléctrico, así como métodos de banda de rodadura para prevenir la corrosión. Se considera que la dirección más prometedora es una protección especial contra la formación de corrosión. En este caso, los elementos activos también están conectados al objeto de destino, lo que asegura la transformación de la superficie con cátodos por medio de corriente. Por ejemplo, una tubería de acero como parte de un gasoducto puede protegerse con cilindros de zinc o aluminio.

Conclusión

Los métodos de protección electroquímica no pueden calificarse de nuevos y, además, innovadores. La efectividad del uso de tales técnicas en la lucha contra los procesos de oxidación se ha dominado durante mucho tiempo. Sin embargo, un serio inconveniente impide la amplia distribución de este método. El hecho es que la protección contra la corrosión catódica de las tuberías genera inevitablemente las llamadas corrientes vagabundas. No son peligrosos para la estructura de destino, pero pueden tener un efecto negativo enobjetos cercanos. En particular, la corriente parásita contribuye al desarrollo de la misma corrosión en la superficie metálica de las tuberías adyacentes.