Curso de corrosion, presentacion

Contenido:
CAPITULO I:
Sistemas de protección catódica para el control de la
corrosión.

 Introducción.
 Conceptos básicos.
 Protección Catódica.
 Rectificadores de Corriente Impresa.
 Transformadores.
 Regulación de Mediciones de PC Normatividad
Mexicana e Internacional.
 Aplicación de Criterios.

CAPITULO II:
Metodología de la inspección y evaluación de
un sistema de protección catódica por
corriente impresa.

 Rectificadores.
 Voltaje y amperaje de alimentación.
 Uso del amperímetro.
 Signo del flujo de corriente.
 Pinzas amperometricas.
 Shunts.
 Calculo de la corriente.
 Dirección del flujo de corriente.
 Voltaje y amperaje de corriente directa aplicado a la
estructura.

 Medición potencial estructura-electrolito en punto de
drenaje.
 Camas anódicas.
 Verificación del funcionamiento de los ánodos.
 Resistencia a tierra de la cama anódica.
 Remoticidad.
 Continuidad eléctrica en estructuras cercanas.
 Operación por conducción.
 Inductivos.
 Medición de potenciales
 Resistividad del terreno.

Introducción.
 La mayoría de los combustibles en México se transportan
en ductos o tuberías de acero las cuales son susceptibles al
fenómeno de la corrosión.

 Las causas más comunes de deterioro de los sistemas de
transporte son: la corrocividad del suelo (alcalinidad ó
acidez del medio), y los efectos de suministro de protección
de corrosión

 Para atacar este problema se debe tener una importante
base teórica sobre la interacción química de la estructura a
proteger con los elementos y factores que intervienen.

 La corrosión ha sido vista como un elemento de falla en los
ductos de transporte de hidrocarburo, debido a esto
pueden existir derrames, fugas, incendios donde la causa es
la corrosión.

Para que la corrosión se lleve a cabo se necesitan los
siguientes cuatro elementos:

 Un ánodo (electrodo positivo hacia el que se dirigen los
iones negativos).

 Un cátodo (electrodo negativo hacia el que se dirigen los
iones positivos).

 Un paso metálico entre cátodo y ánodo.

 Un electrolito en el que cátodo y el ánodo deben de estar
sumergidos (solución que contiene los compuestos
químicos disueltos, que se disocian para formar iones), en
el caso de un sistema de protección catódica por corriente
impresa hablaremos del suelo.

Ion Ion
- - - Electrolito
+ + + +

Cátodo Ánodo
e- e- e-
Ruta
Metálica

 Existen varios métodos o técnicas para mitigar los
efectos de este sistema, el más común es la Protección
Catódica por Corriente Impresa.

 Esta consiste en polarizar la estructura por medio de la
aplicación de una corriente controlada (corriente
directa rectificada) suministrada por una fuente de
energía (en este caso es un rectificador) convirtiéndola
así en un cátodo e instalando ánodos de sacrificio para
que estos se corroan en lugar de la estructura a
proteger.

 La mayoría de los ductos se encuentran protegidos
catódicamente sin embargo existen algunos factores
que impiden que la técnica se aplique al 100% esto
puede ser por interferencias estáticas y dinámicas,
puntos de alta resistividad lejanía de los rectificadores
entre otros fenómenos.

CONCEPTOS BÁSICOS.
 Corrosión: el deterioro de una sustancia (usualmente
un metal) o sus propiedades debido a la reacción con
su medio ambiente”.

 El fenómeno de corrosión se lleva a cabo mediante la
celda de corrosión, los componentes son, el ánodo el
cátodo, ruta metálica, electrolito, logrando el
aislamiento, de uno de estos componentes se inhibe la
corrosión.

Ataque corrosivo en el
ánodo
Corriente Positiva

Ánod Cátodo
Fe+ o Sustrato
+ metálico

Flujo de electrones (e-
)

Celda de Corrosión

 Ánodo. El ánodo es el sitio de pérdida de metal y
donde los electrones son producidos.

 Cátodo. El cátodo es el sitio donde los electrones
producidos en el ánodo son consumidos.

 Ruta Metálica. La ruta metálica conduce los
electrones de los sitios anódicos a los sitios catódicos.

 Electrolito. Provee los reactantes para la reacción
catódica y permite el flujo de iones. Un ión es un
átomo o molécula con carga. Un ión puede ser un
anión (cargado negativamente) o bien un catión
(cargado positivamente).

 La celda de corrosión funciona de la siguiente manera:

Los aniones fluyen hacia el ánodo y los cationes fluyen
hacia el cátodo.
Un electrolito contiene igual cantidad de cargas
dependiendo de los iones que contiene.

Un electrolito puede ser altamente conductor debido a
su alto contenido de iones (agua de mar) o sólo
medianamente conductor debido a su bajo contenido
de iones (agua pura).

 En el ánodo, la oxidación ocurre y los átomos del metal son
removidos de la estructura metálica, siendo incorporados
en el electrolito en forma de iones.

 Observe que una reacción con oxígeno no es requerida para
que la oxidación ocurra. En términos de corrosión, la
oxidación es simplemente la formación de iones positivos
mediante la pérdida de electrones.

 La reacción completa de corrosión requiere de todos
estos componentes para estar presente y activa.

 Así, cuando en una celda electroquímica existe una
diferencia de potencial entre dos electrodos, y estos
están conectados eléctricamente y expuestos a un
electrolito, la corrosión puede ocurrir.

 Para que se lleve a cabo la corrosión el ánodo está en
un estado de energía más alto que el cátodo, esta
diferencia de energía es determinada por la medición
del potencial eléctrico.

 Para la medición de este es necesario contar con un
electrodo de referencia.

Borne de Barra de Cobre Sulfato de Cobre Material poroso
conexión
Sulfato de Cobre

 El electrodo de referencia Cobre-Sulfato de Cobre es el
más usado o con mayor frecuencia ya que las
mediciones son directas en campo.

 El voltaje (joule/coulomb), también conocido como
potencial, es una fuerza electromotriz, que consiste en
una diferencia de potencial expresada en voltios.

 El voltaje hace posible el movimiento de las cargas de
un átomo y se mide en voltios, milivoltios y
microvoltios, unidades utilizadas en el área de
corrosión

 La protección catódica es una técnica electroquímica
usada para el control de la corrosión basada en la
polarización catódica de todas las zonas con
potenciales nobles (cátodos) hasta el potencial más
activo sobre la superficie metálica.

 La protección se alcanza convirtiendo la estructura en
el cátodo de un circuito de corriente continua.

 La protección catódica se aplica en donde se es posible
que se presente el fenómeno de corrosión.

 El objetivo de la protección catódica es forzar a la
superficie entera a actuar como un cátodo, con
corriente entrando al medio ambiente y limitando que
la corrosión ocurra.

 En otras palabras, la protección catódica implica
reducir a cero la diferencia de potencial entre ánodos y
cátodos localizados sobre una superficie metálica,
reduciendo a cero la corriente de corrosión.

 Esto se puede lograr generando una corriente que
ingrese a la estructura desde un ánodo externo,
polarizando los sitios catódicos en dirección
electronegativa. A medida que los potenciales de las
zonas catódicas se polarizan acercándose a los de las
zonas anódicas, se reduce la corriente de corrosión.

 Cuando los potenciales de todas las zonas catódicas
alcanzan el potencial a circuito abierto de la zona
anódica más activa, desaparece la diferencia de
potencial entre ánodos y cátodos localizados y se
detiene la corrosión.

 Existen dos tipos de sistemas de protección catódica:
sistemas de ánodos galvánicos (o de sacrificio) y
sistemas de corriente impresa derivados del origen de
la corriente

Sistema de ánodos de sacrificio.
 En el sistema de ánodos galvánicos, un metal activo
como zinc o magnesio, son puestos en contacto con el
medio corrosivo y son conectados eléctricamente a la
estructura a ser protegida.

 Un ánodo galvánico (de sacrificio) puede ser descrito
como un metal que tendrá una diferencia de voltaje
con respecto a la estructura que se corroe, y descargará
corriente (positiva) que fluirá a través del medio
ambiente a la estructura.

Entre los materiales que son comúnmente usados como ánodos galvánicos
se encuentran:

● Aluminio
● Magnesio
● Zinc

 Los materiales de ánodo se obtienen comercialmente
en una amplia variedad de pesos, tamaños y formas
para cumplir con los requerimientos de diseño de la
protección catódica.

 Los datos técnicos de ánodos galvánicos disponibles
pueden ser obtenidos de los fabricantes o
distribuidores de materiales y equipos de protección
catódica.

 Relleno Químico (Backfill)

El relleno químico que rodea a los ánodos de magnesio
zinc, provee un medio uniforme que reduce el auto-
consumo del ánodo. El relleno químico que se usa con
los ánodos galvánicos consiste en un 75% de yeso
(CaSO4), 20% de bentonita y 5% de sulfato de sodio.

Los ánodos galvánicos pueden comprarse desnudos o
pre-empacados con su relleno químico. Si no están
pre-empacados con un relleno químico especial, este
relleno debe colocarse durante la instalación.

Ventajas de los Ánodos Galvánicos

 No se necesita una fuente externa de energía.
 Pocos requerimientos de mantenimiento.
 Debido a que el drenado de corriente es bajo, hay poca
o ninguna probabilidad de interferencia por corrientes
vagabundas.
 Fáciles de instalar.
 En la mayoría de los casos, es fácil agregar más ánodos.
 Suministran una distribución de corriente uniforme.

 Limitaciones de los Ánodos Galvánicos

 Poco drenado de corriente y potencial de salida bajo.
 Por lo general, para estructuras mal revestidas se
requieren muchos ánodos.
 Pueden no ser efectivos en medios de alta resistividad.

 En un sistema de protección por corriente impresa,
una fuente de poder externa de corriente directa es
conectada (rectificador de corriente de AC a DC),
entre la estructura a ser protegida y una cama de
ánodos.
 Los rectificadores pueden ser automáticos o manuales;
los automáticos funcionan a voltaje constante o
corriente constante, es decir, sus valores nunca se
modifican, mientras que los estándar o manuales
funcionan estáticos y la variación de los parámetros de
voltaje corriente los realiza el ingeniero encargado
moviendo los taps de control

 Otro componente es la cama anódica la cual está
integrada por ánodos, el cual integra el elemento
ánodo de la celda de corrosión

 Los sistemas de protección catódica de corriente
impresa aplicados a ductos sumergidos o enterrados,
básicamente se componen del ducto que actúa como
cátodo; ánodos de grafito, hierro silicio-cromo, entre
otros; y un rectificador de corriente.

 Los dos tipos principales de configuración: cama de
ánodos horizontal y cama vertical como se ve en la
figura

Sistemas de corriente impresa con Sistemas de corriente impresa con
ánodos horizontales. cama profunda de ánodos.

 Un aspecto importante de mencionar, es que la
terminal positiva del rectificador debe ser siempre
conectada a la cama de ánodos, la cual es forzada a
descargar tanta corriente de protección como sea
deseada.

 Las camas de ánodos son forzadas a descargar
corriente y eventualmente se corroerán. Por lo tanto, es
deseable usar materiales de ánodo que sean
consumidos a velocidades relativamente bajas y tener
un tiempo prolongado de vida.

 Varios materiales son usados para ánodos por corriente
impresa. Mientras que chatarra de hierro, rieles, varilla
y otros materiales similares de hierro o acero pueden
ser usados, estos materiales se consumen a una
velocidad de alrededor de 20 libras por amperio-año (1
amperio fluyendo por 1 año).

 Un tipo de material de ánodo de bajo consumo es el
hierro colado conteniendo alrededor de 14.5% de silicio
y otros elementos de aleación que son consumidos a
una baja velocidad (típicamente, unas pocas décimas
de libra por amperio-año).

Backfill.

 De manera similar a un sistema de ánodos galvánicos,
el relleno es colocado alrededor de los ánodos. En
sistemas de corriente impresa, el relleno del ánodo es
usado para reducir la resistividad del medio alrededor
del los ánodos e incrementar el área efectiva de los
mismos.

Ventajas de los Sistemas por Corriente Impresa

 Flexibles, con la capacidad de operar con un amplio rango de voltaje y
corrientes de salida.
 Con una única instalación, satisfacen elevados requerimientos de
corriente.
 Efectivos para proteger estructuras desnudas o mal recubiertas.
 Efectivos en medios de alta resistividad.

Limitaciones de los Sistemas por Corriente Impresa

 Mayor costo de inspección y mantenimiento que los ánodos galvánicos.
 Requieren una fuente externa de energía.
 Riesgo de producir interferencia por corrientes vagabundas.
 Pueden causar sobreprotección, lo cual puede resultar en:
 Daños al recubrimiento
 Fragilización por hidrógeno.

 El Rectificador es un mecanismo de transformación de
corriente alterna a corriente continua, de bajo voltaje
mediante la ayuda de diodos de rectificación,
comúnmente de selenio o silicio y sistemas de
adecuación regulable manual y/o automática, a fin de
regular las características de la corriente, según las
necesidades del sistema a proteger

 Las condiciones que el diseñador debe estimar para escoger
un rectificador son:
 Características de la corriente alterna disponible en el área
(voltios, ciclos, fases);
 Requerimiento máximo de salida en C.D (Amperios y
Voltios);
 Sistemas de montaje: sobre el piso, empotrado en pared, en
un poste;
 Tipos de elementos de rectificación: selenio, silicio;
 Máxima temperatura de operación;
 Sistema de seguridad: alarma, breaker, etc.;
 Instrumentación: Voltímetros y Amperímetros, sistemas de
regulación.

Los elementos principales de un rectificador son
los siguientes:
 Suministro de energía en alterna (AC).
 Interruptor del circuito.
 Transformador.
 Elementos para rectificar.
 Instrumentos medidores.
 Terminales de salida de corriente continua.(DC).
 Fusibles.

 Hay que entender que los rectificadores manejan corriente alterna y
corriente directa, por eso es importante tener el conocimiento de cómo
y que son este tipo de corrientes o energías que manejan los
rectificadores.

 Para empezar a comprender los términos de corriente alterna y
corriente directa debemos definir que es la corriente. [8]

 La corriente es la velocidad de flujo de cargas medidas en amperes.
Generalmente la corriente se abrevia en amps, miliamps y microamps.
En corrosión se utilizan las tres unidades. A continuación se define su
relación:
 1.000 ampere = 1000 miliamperes
 0.001 ampere = 1 miliampere
 0.000001 ampere = 1 microampere
 Los símbolos más comunes para expresar la corriente son:
 I o i cualquier unidad de amperaje
 mA o ma miliamperes o miliamps
 μA o μa microamperes o microamps

 La corriente continua (CC en español, en inglés DC, de
Direct Current) es el flujo continuo de electrones a
través de un conductor entre dos puntos de distinto
potencial. A diferencia de la corriente alterna (CA en
español, AC en inglés), en este caso, las cargas
eléctricas circulan siempre en la misma dirección del
punto de mayor potencial al de menor potencial.

Figura 1.7 Corriente continua pura. Figura 1.8 Corriente alterna.

 La palabra Hertz (hz) se usa para representar un ciclo
así que, al hablar de corriente alterna, hablamos de
corriente de 50 ó 60 Hz (ciclos por segundo) La Figura
1.8 muestra una corriente alterna típica.
 Mediante un rectificador, puede convertirse la
corriente alterna en corriente continua. Ésta es la
función de los rectificadores de protección catódica.
 La Figura muestra una onda de corriente alterna
rectificada.

Los transformadores se usan para aumentar o disminuir
voltajes, o para aislar una fuente de voltaje de entrada del
voltaje de salida.

El transformador tiene un núcleo de hierro laminado,
donde se puede ver el transformador como parte de un
rectificador de protección catódica.

Hay dos bobinados sobre el cuerpo, el primario y el
secundario. El primer bobinado está conectado a la tensión
de entrada o de línea. El segundo está conectado a la
unidad a la que se suministra el voltaje.

 El cociente entre el voltaje secundario y el primario es
directamente proporcional al cociente entre el número
de vueltas en el bobinado secundario y en el primario.
Este cociente puede expresarse así:
voltaje primario numero de vueltas en el primario
voltaje sec undario numero de vueltas en el sec undario

 Esta relación se cumple siempre y cuando no haya
carga. Las pérdidas en el cuerpo y en el laminado
reducen el voltaje de salida bajo condiciones de carga.

 Lo que comúnmente se llama rectificador, es en
realidad un transformador-rectificador. Contiene un
transformador, algún medio de ajustar el voltaje, un
rectificador para cambiar AC a DC, y diversos controles
y otros componentes, dependiendo del uso. La figura
muestra el esquema de un rectificador:

 En el mercado de rectificadores, hay tres tipos de
impresión de corriente DC:

 1. Voltaje constante — el voltaje DC en los terminales se
mantiene constante para cualquier drenaje de corriente,
hasta el máximo de corriente que permite el rectificador.

 2. Corriente constante — el drenaje de corriente se
mantiene constante para un amplio rango de resistencias
de circuito, hasta el voltaje máximo permitido por el
rectificador.

 3. Potencial constante — el drenaje de corriente y voltaje
varían para mantener un potencial determinado en la
estructura

 Los Ingenieros encargados de la protección catódica de
los ductos o estructuras metálicas enterradas se basen
en la normatividad de PEMEX (NRF-047-PEMEX
2007- México) y NACE (Prácticas de recomendación
EUA), estos organismos presentan tres criterios
aplicables a la medición de la técnica de protección
catódica: dos relacionados con un potencial
estructura-suelo de –850 mV, con respecto a un
electrodo de referencia de cobre/sulfato de cobre
(CSE); y otro con un desplazamiento en la polarización
de 100 mV.

 Estos tres criterios son:

 El criterio de - 850 milivoltios

Un potencial negativo (catódico) de al menos -850
milivolts con la protección catódica aplicada. Este
potencial se mide con respecto a un electrodo de
referencia de cobre/sulfato de cobre en contacto con el
electrolito. Para poder interpretar correctamente esta
medición, deben tenerse en cuenta las otras caídas de
potencial, además de la que tiene lugar en la interfase
estructura-electrolito.

 Otros criterios de protección catódica

 Un potencial polarizado negativo de al menos -850
milivolts, con respecto al electrodo de referencia de
cobre/sulfato de cobre.

 Un mínimo de 100 milivolts de polarización catódica
entre la superficie de la estructura y un electrodo de
referencia estable en contacto con el electrolito. La
formación o desaparición de la polarización puede
medirse para alcanzar este criterio.

 Primer criterio: Un potencial de –850 mV obtenido con
la corriente aplicada, requiere una caída IR
despreciable o que se haya eliminado de la medición.
En general, la caída IR no es significativa cuando la
densidad de corriente y/o la resistividad son bajas.

 Segundo criterio: Un potencial de polarización de –850
mV, requiere eliminar la caída IR durante la medición.
Esto puede efectuarse eliminando la resistencia del
electrolito o interrumpiendo la corriente. En una
estructura desnuda, si se mide el potencial en la
interfase estructura-electrolito, el electrolito pasa a
estar fuera del circuito de medición, y su resistencia,
por lo tanto, tiende a cero.

 Tercer criterio: Un potencial de 100 mV de
polarización puede aplicarse empezando con el
potencial de corrosión conocido (potencial “off”
natural o espontáneo), o bien con el potencial
polarizado de la estructura. Comenzar interrumpiendo
momentáneamente la corriente para determinar el
potencial “instant off” (polarizado).

 La inspección de la corrosión es un medio para
medición continua o periódica de la actividad de
corrosión dentro de un sistema sin interrupción de las
operaciones.
 En este trabajo se inspeccionarán 4 segmentos de
ductos (A-B, B-C, B-D, CD-E) con una longitud total
de 232.342 Km que consta de dos ductos de 30”, dos
ductos de 24” y uno de 12” de diámetro. Los ductos 7 y
8 son tomados como dos diferentes, porque su
cadenamiento es otro por estar en otro segmento que
es el CD-E.
 La figura 2.1 muestra un panorama de los segmentos
que se COinspeccionaron, se observa de qué manera se
encuentran distribuidos los 8 ductos a los largo de
232.342 km de los 4 diferentes segmentos analizados.

Figura 2.1 Croquis de los segmentos de ductos a inspeccionar con una longitud total de 232.342 Km.

 En los sistemas de protección catódica por corriente
impresa los métodos para una adecuada inspección
son los siguientes:

 Es importante precisar la ubicación de los
rectificadores, camas anódicas y componentes
generales de los sistemas de PC en los segmentos
inspeccionados, esto se efectúo por medio de un
sistema de posicionamiento global (GPS). Teniendo
todos los puntos de la ubicación de los rectificadores
tendremos imágenes satelitales de la ubicación de cada
uno de los rectificadores como se muestran en la figura

Imagen satelital ubicando puntos GPS.

El Global Positioning System (GPS) o Sistema de Posiciónamiento Global, es un
sistema que permite determinar la posición de un objeto, una persona, un
vehículo con una precisión hasta de centímetros, aunque lo habitual son unos
pocos metros.

 muestra el equipo con el que se posicionaron todos los
puntos de interés en la inspección como son los
rectificadores.

Figura 2.3 Equipo GPS

 El primer equipo de un sistema de protección catódica
que se debe inspeccionar es el rectificador ya que es
una de las partes más importantes del sistema de
protección catódica porque proporciona la corriente de
protección en los ductos.

 Es el primer elemento donde se realizará la inspección
de un sistema de protección catódica por corriente
impresa para verificar su funcionamiento, por eso es
necesario saber que es un rectificador y cuáles son sus
componentes.

La figura 2.4 muestra un rectificador de pulso del segmento A-B
rectificador RPC-3:

Figura 2.4 Rectificador de pulso Figura 2.5. Componentes de los rectificadores de pulso
RPC-3 o manual.

En la inspección en los sistemas de protección catódica se encontraron
los siguientes rectificadores en los segmentos de estudio.

000

RPC-1 Ubicación km RPC-2 Ubicación km RPC-3 Ubicación km
520+500 538+600 554+900

Figura 2.6 Rectificadores que protegen el segmento A-B.

RPC-1 Ubicación RPC-4 Ubicación
km 520+500 km 531+500

km 543+625 km 554+900

Figura 2.7 Rectificadores que protegen el segmento B-C

km 554+900 km 558+100

Figura 2.8 Rectificadores que protegen el segmento B-D

RPC-3 RPC-6 RPC-7

Figura 2.9 Rectificadores que protegen el segmento CD-E

EFICIENCIA DE UN RECTIFICADOR.

 La eficiencia de un rectificador se calcula tomando
parámetros de voltaje de entrada y salida (VAC, VDC),
como también se toman los parámetros de corriente de
entrada y salida(AAC, ADC), obteniendo estos datos
del rectificador por medio de un Multímetro y unas
pinzas amperométricas se calcula la eficiencia
mediante la siguiente fórmula:

DC power out
porcentaje de eficiencia x 100
AC power in

Por ejemplo tomando como parámetros los datos del
rectificador RPC-3 del segmento A-B de la inspección realizada
de la tabla 2.1 se obtuvo:
Tabla 2.1 Parámetros de operación del RPC-3

VAC VDC AAC ADC

252 38.65 6.3 12.3

VDC * ADC 38 .65 *12 .3
porcentaje de eficiencia *100 *100 29 .94 %
VAC * AAC 252 * 6.3

La eficiencia de los rectificadores de todos los DDV son las siguientes:
Tabla 2.2 Eficiencia total de todos los rectificadores.

SEGMENTO RECTIFICADORES EFICIENCIA DE LOS RECTIFICADORES (%)

RPC-3 29.94%

A-B RPC-2 45.61%

RPC-1 72.41%

RPC-3 29.94%

RPC-5 15.24%
B-C
RPC-1 72.41%

RPC-4 44.82%

RPC-3 29.94%

B-D RPC-6 28.60%

RPC-7 19.92%

RPC-3 29.94%

CD-E RPC-6 28.60%

RPC-7 19.92%

Componentes de un rectificador.
· Componentes Descripción
Es un circuito eléctrico que por medio
de diodos cambia la corriente alterna en
corriente directa pulsante, invirtiendo
alternativamente la mitad de las ondas
de la corriente alterna y haciéndolas
eléctricamente unidireccionales.

· Diodos. Banco de rectificación .
Es un elemento metálico de bajo punto

· Fusible de fusión, diseñado para conducir una
corriente específica. Cuando la corriente
es mayor de la especificada se produce
un calentamiento excesivo, el cual
funde el metal y abre el circuito que está
bajo protección.

Voltímetro Amperímetro Voltímetro y amperímetro: son los
elementos indicadores que miden la
corriente de salida y el voltaje de salida
(DC) del rectificador operando.

 Para obtener una medición de corriente pueden usarse
tres métodos:

 Un amperímetro, una pinza amperométrica, o una
resistencia calibrada (shunt).

 Al medir el flujo de corriente en un circuito eléctrico,
el amperímetro se conecta en serie en el circuito

Conexión en serie

 Existe una amplia gama de amperímetros disponibles.
El requerimiento más importante de un amperímetro
para relevamientos de protección catódica es su
resistencia interna. Ésta debe ser pequeña, para no
agregar resistencia al circuito externo, reduciendo la
corriente que circula por el mismo.

 Una medición de corriente en la que se utiliza un
amperímetro requiere más precauciones que una
medición de voltaje, dado que debe interrumpirse el
circuito. Antes de hacer esto, el circuito debe
desenergizarse. Si el circuito se interrumpe mientras
circula corriente y sus manos actúan como conectores,
su corazón funcionará como interruptor de la corriente
externa.

 Si se conecta un amperímetro a un circuito externo de
modo que la corriente fluya hacia el terminal positivo
del instrumento, la lectura será positiva. Si la lectura es
negativa, esto indica que la corriente está entrando en
el terminal negativo. Como en protección catódica el
sentido de la corriente es tan importante como su
magnitud, usted deberá anticipar la dirección de la
corriente antes de conectar el instrumento al circuito.

Rango de Corriente

 Las escalas de corriente continua más comunes en los
instrumentos son:
 200 microamperes
 2 miliamperes
 20 miliamperes
 200 miliamperes
 2 amperes
 10 amperes

 El segundo método para medir corriente es con una
pinza amperométrica, (Ver figura 2.12). Este
instrumento rodea al paso metálico a través del cual
circula la corriente y mide el campo magnético
generado por ella. Este tipo de amperímetros pueden
medir corriente alterna y continúa.

Figura 2.12 Pinzas Amperométricas.

 Este es el tercer método para medir corriente. Al
utilizar un shunt, lo que se mide es la caída óhmica a
través de una resistencia de valor conocido y luego se
calcula la corriente.

 Una resistencia calibrada se conecta en serie con el
circuito, al igual que el amperímetro. La corriente se
obtiene midiendo el voltaje a través de la resistencia y
calculando la corriente utilizando la Ley de Ohm. La
Figura 2.13 muestra una medición con una resistencia
calibrada (shunt).

Figura 2.13 Medición de resistencia calibrada

 El valor de la resistencia de un shunt se da en ohms o
en amps/milivolts. Si la unidad es el ohm, utilizar la
Ley de Ohm, pero no olvidando realizar cualquier
conversión que sea necesaria para mantener las
unidades utilizadas al aplicar la fórmula (amperes y
voltios o miliamperes y milivoltios).

 Un método más sencillo de calcular la corriente es
determinar la razón de amps/milivolts del shunt. Hay
dos valores asociados con el shunt, uno en amps y el
otro en milivolts

 Excepto en los shunts tipo alambre, la mayoría trae
estos valores impresos.

 Se puede determinar la relación amps/milivolts
dividiendo el valor en amps por el valor en milivolts.
Este cálculo nos dice cuántos amps circulan por cada
milivolt que se mide a través del shunt.

 Una vez que se mide la caída a través del shunt,
multiplíquela por la razón amps/milivolts. Esto nos
dará el flujo de corriente a través del shunt en amps.

 Además de saber qué cantidad de corriente circula a
través del shunt, se requiere necesitará determinar el
sentido de esa corriente.
 Esto se hace en la misma forma que con los
voltímetros.
 Recordar que cuando la corriente ingresa al
instrumento por el terminal positivo, la lectura será
positiva en el instrumento digital, y la aguja se moverá
hacia la derecha en uno analógico.
 Recordar también que el voltímetro está en paralelo
con el shunt.

 Por lo tanto, la dirección del flujo de corriente a través
del instrumento será la misma que a través del shunt.
Volviendo a la Figura 2.22, el cable positivo del
instrumento está conectado al terminal izquierdo del
shunt y el cable negativo al terminal derecho. La figura
también muestra un instrumento analógico y la aguja
se ha movido hacia la derecha desde la posición
izquierda de cero. Esto indica que el flujo de corriente
va de izquierda a derecha a través del shunt.

 En la Tabla 2.4 se muestran varios tipos de shunts y sus
constantes. El factor del shunt que se da en la tabla
está en amperes/milivolt.

Tipos y valores de shunts

Valor del Factor del
Tabla 2.4 Tipos y valores de Constante de shunts
shunt shunt
shunts. Amps mV Ohms A/mV
Tipo Holloway
RS 5 50 0.01 0.1
SS 25 25 0.001 1
SO 50 50 0.001 1
SW o CP 1 50 0.05 .02
SW o CP 2 50 0.025 0.04
SW o CP 3 50 0.017 0.06
SW o CP 4 50 0.0125 0.08
SW o CP 5 50 0.01 0.1
SW o CP 10 50 0.005 0.2
SW 15 50 0.003 0.3
SW 20 50 0.0025 0.4
SW 25 50 0.002 0.5
SW 30 50 0.001 0.6
SW 50 50 0.001 1
SW 60 50 0.0008 1.2
SW 75 50 0.0007 1.5
SW 100 50 0.0005 2
Tipo J.B.
Agra-Mesa 5 50 0.01 1
Cott o MCM
Rojo 0.5 50 0.1 0.01
Amarillo 5 50 0.01 0.1
Naranja 25 25 0.001 1

 La mayoría de los rectificadores tiene un shunt sobre el
tablero. Generalmente la constante del shunt está
impresa sobre el mismo.

 Se puede determinar el drenaje de corriente del
rectificador midiendo la caída de voltaje a través del
shunt.

 Luego se compara este valor con el que muestra el
amperímetro del rectificador, esto sirve como
verificación de la precisión del instrumento.

La tabla 2.5 muestra los voltajes y amperajes de corriente alterna de alimentación de
los segmentos de ductos inspeccionados.

Tabla 2.5 Parámetros de VAC Y AAC de rectificadores.

VOLTAJE DE CORRIENTE AMPERAJE DE CORRIENTE
ALTERNA DE ALTERNA DE
SEGMENTO RECTIFICADORES
ALIMENTACIÓN (VAC) ALIMENTACIÓN (AAC)
VOLTS AMPERES

RPC-3 252 6.3
A-B RPC-2 224.3 2.5
RPC-1 216.5 3.8
RPC-3 252 6.3
RPC-5 248 2.4
B-C
RPC-1 216.5 3.8
RPC-4 212.4 4.5
RPC-3 252 6.3
B-D RPC-6 245 1
RPC-7 209.1 2.9
RPC-3 252 6.3
CD-E RPC-6 245 1
RPC-7 209.1 2.9

La tabla 2.6 muestra los voltajes y amperajes de corriente directa aplicada a los ductos
en todos los segmentos recorridos.

Tabla 2.6 Parámetros de VDC Y ADC de rectificadores.

VOLTAJE DE CORRIENTE AMPERAJE DE CORRIENTE
SEGMENTO RECTIFICADORES DIRECTA APLICADA AL DIRECTA APLICADA AL
DUCTO (VDC) VOLT DUCTO (ADC) AMPERES

RPC-3 38.65 12.3
A-B RPC-2 29.4 8.7
RPC-1 55.68 10.7
RPC-3 38.65 12.3
RPC-5 12.6 7.2
B-C
RPC-1 55.68 10.7
RPC-4 30.6 14
RPC-3 38.65 12.3
B-D RPC-6 16.3 4.3
RPC-7 16.55 7.3
RPC-3 38.65 12.3
CD-E RPC-6 16.3 4.3
RPC-7 16.55 7.3

 Un potencial estructura-electrolito generalmente es
denominado potencial estructura electrolito o
potencial estructura-suelo. La definición de potencial
estructura-electrolito es:

“La diferencia de potencial entre la superficie
metálica 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 medición en
paralelo. En esta medición, la resistencia del circuito
externo es elevada, por lo que se requiere un
voltímetro de alta impedancia de entrada para obtener
una medición precisa.

Rangos en Voltímetros
Las escalas más 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 tensión
de salida del rectificador.
 200 volts – Tensión de salida del rectificador.
 1000 volts – Voltajes desconocidos. [25]

La tabla 2.7 muestra los potenciales ON-OFF en el punto de drenaje tomados
de las estaciones de prueba a la salida del rectificador de todos los segmentos
inspeccionados.

Tabla 2.7 Potencial estructura electrolito ON-OFF en el punto de drenaje

MEDICIÓN POTENCIAL MEDICIÓN POTENCIAL
ESTRUCTURA-ELECTROLITO ESTRUCTURA-ELECTROLITO
SEGMENTO RECTIFICADORES
EN EL PUNTO DE DRENAJE. EN EL PUNTO DE DRENAJE.
ON OFF

RPC-3 -2.162 -0.897
A-B RPC-2 -1.9 -0.98
RPC-1 -1.716 -0.94
RPC-3 -2.162 -0.897
RPC-5 -2.39 -1.04
B-C
RPC-1 -1.16 -0.94
RPC-4 -2.13 -0.9
RPC-3 -2.162 -0.897
B-D RPC-6 -2.37 -1.043
RPC-7 -1.82 -0.729
RPC-3 -2.162 -0.897
CD-E RPC-6 -2.37 -1.043
RPC-7 -1.82 -0.729

CAMAS ANÓDICAS.
 Otro parámetro importante en la inspección de la
protección catódica por corriente impresa son las
camas anódicas.
 Se tiene que inspeccionar si la cama esta drenando la
corriente necesaria para la protección del ducto, la
configuración en la que se encuentra la cama de
ánodos, el número de ánodos y el tipo de ánodo que se
está utilizando.
 En la mayoría de las camas inspeccionadas se
encontraron ánodos de grafito. Los ánodos de grafito,
instalados con un relleno de carbón. El grafito también
tiene un excelente rendimiento en presencia de
cloruros, como el agua de mar.

Los ánodos de las camas van sobre un relleno de
carbón llamado Backfill (ver Tabla 2.8), este
relleno o backfill sirve para tres cosas:

 Reduce la resistencia ánodo-a-tierra.

 Aumenta la capacidad de drenaje de corriente del
ánodo, aumentando su superficie.

 Reduce el consumo del ánodo, ya que el backfill es
conductor y, si está bien compactado, pasa a formar
parte del ánodo y se consume junto con éste.

TABLA 2.8 COMPOSICIÓN TÍPICA DEL CARBÓN DE RELLENO

Metalúrgico Calcinado

Carbón 85% 99%

Ceniza 8-10% 0.10%

Humedad 6--9 0

Sulfuros 1%

Material Volátil 3% 0.50%

Densidad kg/m3 730 875-1200

La figura 2.14 muestra un ejemplo de un ánodo de grafito en la instalación
de una cama de ánodos.

Figura 2.14 Ánodo de grafito con relleno backfill

 Las camas anódicas se posiciónan por medios del
sistema GPS, permitiendo conocer la longitud desde
el inicio y al final de la cama de ánodos.
 Por norma las camas anódicas deben de estar
señalizadas al inicio y al final por medio de un poste de
señalización.
 De la norma de NRF-047-PEMEX-2007 se tiene el
diseño de los postes de señalización tanto para camas
anódicas y postes de medición de potencial.

 La figura 2.15 ilustra las características de los postes de
señalización en los segmentos inspeccionados.

 Los postes de señalización están hechos de concreto
para su mayor resistencia, sin embargo los postes de
señalamiento son retirados o se encuentran dañados
por actos de vandalismo o debido su deterioro como
consecuencia del paso del tiempo como se puede
apreciar en la figura 2.16.

Figura 2.16 Poste de señalamiento
Figura 2.15 Poste de señalización
bandalizado.

CORRIENTE DE SALIDA DE LOS ÁNODOS.
 En un circuito de ánodos galvánicos se puede conectar
directamente un amperímetro. Esto no representa
dificultades en una estación de medición donde se
conectan los cables de ánodo y estructura mediante
una planchuela de vinculación.

 Se requiere tener cuidado suficiente al realizar las
mediciones ya que hasta la pequeña resistencia del
amperímetro puede hacer que el instrumento lea una
corriente menor que el drenaje real de corriente del
ánodo. En consecuencia, un shunt conectado al
circuito es el método de medición de corriente más
adecuado.

 En la inspección de la cama anódica se debe verificar
cuantos ánodos se tienen y cuantos están funcionando
en realidad. La eficiencia de los ánodos se realiza por el
método de celda de referencia fija, empleando el
siguiente material y procedimiento.

Material:

 Dos celdas de referencia cobre-sulfato de cobre
 Carrete de cable magneto.
 Cúter.
 Multímetro.

Procedimiento:
 Se coloco una celda de referencia de cobre-sulfato de cobre
fija sobre el suelo teniendo cuidado de que la celda no se
vaya a caer.
 La celda de referencia se conecto con un cable magneto el
cual se puso en contacto con el cable negativo del
Multímetro.
 Se debe considerar que el cable magneto tiene un
recubrimiento, por eso fue necesario raspar con el cúter el
cable magneto para tener un buen contacto eléctrico y
tener una lectura confiable.
 Conectada la primera celda fija de referencia se conectó por
consiguiente otra celda de referencia en la terminal positiva
del Multímetro.
 Se localiza la cama anódica por medio del poste indicador
para poder hacer las mediciones correspondientes.

 Del carrete del cable magneto sale una punta de cable
donde se tomó lecturas de potencial conectándose a la
segunda celda de referencia sobre la cama de ánodos, se
tomó lecturas de potencial del inicio y hasta el final de la
cama cada tres metro para tener parámetros de los
gradientes de voltaje que estén drenando la cama de
ánodos.
 Se camino sobre el tubo (según el terreno lo permita)
extendiendo el cable y cuando se llegue a la altura del
primer ánodo se coloca la celda para la primer medición.
 Se hizo la primera toma de potencial y se toma sólo el
potencial en encendido en caso de que el rectificador esté
interrumpido.
 Esta prueba terminó cuando se llego al último ánodo de la
cama.
 Se anotan los resultados de la toma de potenciales.

Existen métodos especializados para localizar la cama anódica en caso de que
no se encuentre con el poste de señalización.

El equipo que se utilizo para la ubicación de las camas anódica se le conoce
como PCM (Pipeline Current Mapper) que consiste de un receptor (figura
2.17) y un transmisor (figura 2.18).

Figura 2.17 Receptor del PCM Figura 2.18 Transmisor del PCM

Este equipo funciona por medio de un transmisor que inyecta corriente alterna al
cable positivo que va a la cama de ánodos en el rectificador y manda una señal
electromagnética que va sobre el cable donde el receptor la detecta como se
muestra en la figura 2.19 y 2.20.

Figura 2.19 Inyección de Figura 2.20 Receptor
corriente desde el buscando cable colector
rectificador. de la cama de ánodos.

La función del receptor del PCM es detectar donde se encuentra el cable colector de
la cama anódica, detectando su ubicación podemos ir siguiendo la frecuencia de
corriente que emite el transmisor y donde exista una caída de corriente podemos
interpretar que se acaba de encontrar un ánodo en ese punto.

En ocasiones el cable colector de la cama de ánodos está cortado (figura 2.22),
mediante el PCM podemos verificar la continuidad del cable colector.

En figura 2.22 podemos observar que el cable se encuentra sulfatado por su
coloración azul, esto se debe a una mala instalación del ánodo al cable debido a una
mala conexión entre ellos.

Figura 2.21. Ánodo localizado por el PCM Figura 2.22 Cable colector cortado

El PCM tiene la capacidad de poder mapear la corriente de salida efectivamente que
esta drenando cada ánodo determinando así su efectividad individual, como se
ilustra en la figura 2.23.

El PCM tiene la capacidad de detectar fallas de recubrimientos, ya que el receptor
detecta fugas de corriente al caer la frecuencia que sigue como se muestra en la
figura 2.24.

Figura 2.23 Medición de la Figura 2.24 Falla de recubrimiento
corriente drenada del ánodo detectada por el PCM por fuga de corriente.

Esta medición se usa para determinar la resistividad de la cama anódica o
de la estructura, que es importante para saber la resistencia total del
circuito de protección catódica, empleando el siguiente material y
procedimiento:

Materiales:
•Caja de resistencia ó Wenner.

Procedimiento:

•Las terminales C1 y P1 se conectaron en paralelo y después se conecto a la
tubería o a la cama de ánodos.

•La terminal P2 se conecto a una distancia de un 62% de la distancia que
habrá de la tubería a C2.

•La distancia que habrá entre P2 y C2 será del 38% restante (figura 2.25).

•Se conectaron los cables [incluidos en la caja] al carrete un extremo y el
otro a la caja, siendo cuidadosos de checar que queden conectados en el
lugar correcto.

•La caja tiene un switch que tiene dos opciones de posición, arriba “High”,
abajo “Low”. Se va a mantener el switch hacia abajo y se va a empezar a
mover contrario a las manecillas del reloj canal por canal la perilla grande
[esta es la de factor] hasta que la aguja del medidor análogo se empiece a
acercar al centro del medidor; después, con la perilla de sensibilidad (la
perilla ubicada del lado derecho) se va a ajustar hasta que la aguja marque
lo más exacto posible al centro del medidor. Se toma el valor en el cual
dejamos la perilla de sensibilidad y se multiplica por el valor en el cual se
dejó la perilla de factor, esta va a ser la resistencia de la cama.

El objetivo de la protección catódica es suministrar la corriente adecuada
a la estructura a proteger para que alcance un nivel adecuada de
polarización catódica. Esto significa que los ánodos deben ubicarse lo
más uniformemente posible con respecto a la estructura. Los ánodos
pueden ser instalados en configuración remota o distribuida.

Una disposición o configuración distribuida utiliza ánodos ubicados a
intervalos relativamente cortos a lo largo de las estructuras. Los ánodos
están cercanos entre si y cercanos a la estructura, de manera que permiten
distribuir la corriente en forma uniforme sobre la superficie de la
estructura y aumentar el potencial de la tierra adyacente a la estructura
como se muestra en la figura 2.26.

Figura 2.26 Ilustración de un sistema de ánodos distribuidos (los ánodos se
colocan de manera tal que la estructura este dentro del gradiente de potencial
de los ánodos.

Figura 2.27 Distribución de la corriente desde un ánodo cercano.

Una configuración remota (figura 2.27) usa ánodos colocados en una locación
considerada eléctricamente remota de la estructura.

El término eléctricamente remoto no coincide necesariamente con los que se
considera geométricamente remoto (figura 2.27).

Los ánodos remotos se usan en estructuras revestidas en las que el sistema de
protección catódica protege solo los holiday del revestimiento, y en estructuras
eléctricamente aisladas de otras.

Los ánodos pueden instalarse horizontal o verticalmente, dependiendo de las
condiciones de la zona y la ubicación de la cama anódica en tierra eléctricamente
remota donde será instalado el dispersor (cama de ánodos).

Figura 2.28 Ilustración de un ánodo remoto.

Para determinar que esta condición se cumpla, se realiza la
prueba a continuación descrita:

Materiales.
•Carrete de cable magneto.
•Cúter.
•Multímetro.
•Celda de referencia Cobre-Sulfato de Cobre.

Procedimiento

Para esta prueba usaremos el poste más cercano al rectificador.

a) Se hace una prueba tomando el potencial en el poste para determinar si está
conectado.

b) En caso de no estar conectado o no existir un poste cercano al rectificador, se
conecto directamente en el cable que sale del rectificador a la estructura protegida.

c) Se limpio el extremo suelto del cable magneto (debido a que está recubierto con
un material que impide el contacto eléctrico) y se conecto al cable de estación de
servicio.

d) Se limpio la cola del carrete y se fijo la terminal positiva del Multímetro. La
terminal negativa del Multímetro se conecto a la cabeza de la celda.

e) Se hiso una prueba que se llevo a cabo tomando el potencial junto al poste con
las conexiones hechas.

* Si el potencial medido en esta prueba no tiene una
variación significativa con respecto al tomado anteriormente
en ese poste, las conexiones están bien hechas y se procede
con la prueba.

* Si hay un cambio significativo o no registra medición el
Multímetro, entonces se revisan las conexiones hasta
encontrar el resultado deseado.

f ) Se localizo la cama anódica, por medio del poste indicador.

* En caso de que no se sepa la ubicación de la cama anódica o
no esté indicada por medio del poste, se trata de ubicar
visualmente (debido a que queda un pequeño monte cuando
entierran los ánodos).

g) Se camino sobre el tubo (según el terreno lo permita) extendiendo el
cable y cuando se llegue a la altura del primer ánodo se coloca la celda
para la primer medición.

h) Se hiso la primera toma de potencial y se tomo sólo el potencial en
encendido en caso de que el rectificador esté interrumpido.

i) Se avanzo la distancia elegida para la medición y se hiso nuevamente
la toma de potencial. Así se continúo hasta llegar al primer ánodo.

j) Una vez estando sobre la cama anódica se detallaron un poco más la
medición [haciendo más corto el intervalo de medición] e indicando en
la bitácora que se está midiendo sobre la cama.

Todas las partes de una estructura que recibe protección catódica desde
una única fuente, ya sea con ánodos galvánicos o con corriente impresa,
deben tener continuidad eléctrica (metálica).

La continuidad en estructuras, cables y estructuras similares también
puede medirse usando un localizador de ducto o cable.

La mayoría de estos localizadores incluyen un transmisor y un receptor. El
transmisor es una fuente de radiofrecuencia que se usa para imprimir una
señal a la estructura. El receptor recibe esta señal desde la estructura y la
convierte, igual que un amplificador de sonido. Tanto el sonido de la señal
como la frecuencia y velocidad del pulso, se pueden controlar con el
transmisor. El receptor controla el volumen de la señal. El sonido puede
recibirse por medio de auriculares o de un parlante.

En una zona ruidosa pueden ser preferibles los primeros. Se
trabaja continuamente con un localizador de estructuras, tal
vez es preferible el parlante. Existen dos tipos de localizadores
de estructuras:

Conducción
Inducción

Este tipo de localizador usa una señal alternada de radiofrecuencia
conectada a la estructura directamente con un cable.

Cuando el receptor está cerca de la estructura, el campo AC alrededor de
la misma induce un voltaje en la bobina. Este voltaje se amplifica en
forma de señal audible para el operario.

La Figura 2.29 ilustra el principio de un localizador conductor.

Figura 2.29 Principio de un localizador de ducto por conducción.

Un localizador que opera por inducción utiliza una señal AC
de radiofrecuencia, que se induce en la estructura a localizar
mediante una bobina de inducción que forma parte del
transmisor.

Esto se logra por medio de una bobina en el transmisor que
establece un fuerte campo magnético que induce una
corriente alterna en la estructura.

El campo AC alrededor de la misma puede detectarse de
manera similar a la descrita para el localizador por
conducción.

La figura 2.31 ilustra un ejemplo de equipos que trabajan en modo inductivo y
conductivo para detección de tuberías, eficiencia de cama de ánodos, localización
de fallas de recubrimientos, localización de puenteos e interferencias por cruce
de tuberías ajenas al sistema de protección catódica.

a) b)

Figura 2.31 Equipo PCM (a) conductivo mapeador de corriente y equipo RD-4000 (b) inductivo
localizador de tuberías.

En la mayoría de los segmentos que se inspeccionaron se encontraron puenteos
eléctricos para todos los ductos en postes de medición de potencial y postes de
puntos de drenaje del rectificador como se muestra en la figura 2.32.

Lo más recomendable es que cada ducto esté conectado por su propio cable de
medición para la mejor distribución de la corriente de protección, con esto
podemos tener lecturas de potenciales más confiables (figura 2.33).

Figura 2.32 Puenteos eléctricos para todos Figura 2.33 Configuración correcta de
los ductos. conexión eléctrica.

VERIFICAR CUMPLIMIENTO DE LOS CRITERIOS
DE PROTECCIÓN.

El potencial estructura a electrolito es una medición tomada
con el voltímetro conectado en paralelo con el circuito, en
este caso se realizaron mediciones de potencial en ON y OFF
como lo marca la norma verificando el estado de operación de
los sistemas de protección catódica, para lograr el corte de
encendido y apagado instantánea se instaló un interruptor
satelital el cual relevará el equipo de rectificación.

Los relevamientos de potencial de la estructura al suelo son utilizados para:

•Ubicar áreas anódicas en tuberías no protegidas catódicamente o
anódicas.

•Determinar la efectividad de la protección catódica en estructuras provista
de protección catódica.

•Localizar corrientes parasitas o vagabundas.

•Localizar cortos circuitos y contactos.

•Localizar fallas en el recubrimiento.
Instalación de interruptores de corriente para eliminar la caída IR con la finalidad
de medir el potencial off instantáneo que garantizará la confiabilidad de la
medición.

Frecuentemente se desea conocer el efecto de una fuente de corriente en varias
ubicaciones remotas. Para esto, se incorpora un interruptor de corriente en los
rectificadores. Un interruptor es una llave que se prende y se apaga
alternativamente en un ciclo regular mediante algún medio, ya sea mecánico o
electrónico. En la Figura 2.34 se muestra un interruptor de corriente.

Figura 2.34 Interruptor de corriente con sincronización vía GPS

El método más efectivo de eliminar los errores por caídas óhmicas es hacer que
la corriente sea igual a cero, haciendo el producto IR igual a cero. Por lo general,
una caída IR igual a cero se alcanza interrumpiendo temporariamente el flujo de
corriente y midiendo instantáneamente el potencial de la estructura. Este
potencial debe medirse instantáneamente, ya que con el paso del tiempo la
estructura comenzará a despolarizarse como se muestra en la figura 2.35.

Figura 2.35 Ciclo OFF despolarizado

Las mediciones de potencial on / off son comunes para determinar si se ha
alcanzado una protección adecuada, como resultado de la aplicación de corrientes
desde el medio hacia la estructura, se manifiesta un cambio en el valor del
potencial, el cambio de potencial refleja la polarización.

•Minimizar la distancia entre el electrodo de referencia y la superficie de la
estructura.

•Medir el potencial en el instánte en el que el flujo de corriente es interrumpido
(potencial instant–off).

•Medir la formación de la polarización o bien su pérdida, cuando la corriente es
conectada y desconectada.

Las desventajas es que todas las fuentes de protección catódica
(rectificadores) deben ser interrumpidas simultáneamente, que las
corrientes parásitas o vagabundas van a afectar las mediciones de
potencial, los potenciales de polarización de las estructuras protegidas
con ánodos galvánicos no pueden ser obtenidas, y también que las
mediciones de potencial son realmente un valor promedio.

Promediar las mediciones de protección significa que las mediciones
superficiales pueden ser no capaces de detectar pequeñas celdas de
corrosión que han sido protegidos catódicamente.

La figura 2.36 muestra esquemáticamente como es la toma de potencial
estructura-electrolito mediante una celda de referencia Cu/CuSO4
conectada a un voltímetro.

Figura 2.36 Medición de potencial ducto-suelo en una estación de prueba.

Esta operación, es la base de la evaluación de un sistema de protección catódica,
ya que, los valores obtenidos, serán el indicador principal de las deficiencias que
el sistema tenga a continuación se indica el material empleado y el
procedimiento a seguir para la medición de potenciales.

Material.

- Celda de referencia Cobre-Sulfato de Cobre
- Multímetro digital
- Aparato GPS.

Procedimiento.

Se encendió el Multímetro.

Se conectó la terminal negativa a la cabeza de la celda y la positiva a la
estructura ó cable de la estación de medición (poste).

Se tomó la lectura del Multímetro que indica al colocar el switch en la
opción de voltaje de corriente directa ( ); en caso de que la estructura a
medir ya estuviera interrumpida se espera a que pase un ciclo para
comprobar que la medición este bien hecha, esto sirve para detectar un
fallo en el sistema o la sincronización de interruptores.

Una vez comprobado lo anterior se anotó el resultado en la bitácora de
campo donde se levan todas las anotaciones de los resultados.

Se debe registrar en una bitácora los datos de GPS en cada estructura (Aérea,
encamisado, estación de medición, trinchera, rectificador, cama de ánodos, etc.)
que se tome potencial, facilitando la ubicación en caso de encontrarse un
problema.

Potencial On-Off estructura electrolito en muchas ocasiones es usado para
detectar continuidad eléctrica en estructuras metálica en contacto por lo que
midiendo el potencial estructura-electrolito On y Off a cada lado de una junta de
aislamiento puede determinar si el dispositivo funciona correctamente o no.

Del otro lado del aislamiento, los potenciales On y Off serán aproximadamente
iguales, e incluso a veces el potencial Off será más negativo que el potencial On.

Si el aislamiento no funciona correctamente, los potenciales
On y Off serán iguales a cada lado del dispositivo, y los
potenciales a ambos lados cambiaran con el mismo intervalo
cíclico que el interruptor de corriente.

Figura 2.37 Ejemplo de Potencial On/Off estructura electrolito.

En la inspección se verificarán aislamiento en llegadas y salidas a
instalaciones superficiales tales como:

•Estaciones de regulación y medición.

•Trampas de Diablo.

•Derivaciones.

•Estaciones de bombeo y compresión.

•Cruzamientos con vías de comunicación.

•Encamisados y otras estructuras.

Un punto fuerte en el análisis de la protección catódica es el
medio corrosivo el cual depende de la resistividad de suelo y
nos permite tener información de la conducción de
corriente y distribución de corriente a la estructura,
usualmente se usa el método Wenner de las 4 puntas.

Este método se usa para determinar la resistividad del
suelo dentro de un área. El procedimiento de Wenner
requiere clavar cuatro varillas metálicas en la tierra, sobre
una línea, equidistantes. La separación entre las varillas
equivale a la profundidad de la resistividad promedio del
suelo, como se indica en la Figura 2.38.

La resistividad promedio del suelo está en función de la caída
de potencial entre el par central de varillas con la corriente
circulando entre las dos varillas externas. Una vez medida la
resistencia con una separación dada, puede cambiarse esta
separación y medir la resistencia con este nuevo valor.

Figura 2.38 Método de cuatro puntas (Wenner) para medir resistividad de
suelos.

Es importante que las varillas se hallen sobre una línea
recta y que sean equidistantes entre sí. Las estructuras
metálicas cercanas producirán una lectura falsa, ya que
pasan a formar parte del circuito medido. Por lo tanto, la
varilla más cercana debe estar por lo menos a una distancia
igual a 1.5 veces la separación entre varillas de cualquier
estructura metálica. Si esto no es posible, las varillas deben
colocarse en ángulo recto con la estructura enterrada.

La resistencia, “R”, para cada separación de varillas “a”, es
la resistencia desde el nivel de la superficie hasta una
profundidad igual a la separación entre pins.

Usando el método de Wenner, la resistividad del suelo, ρ
(letra griega rho), en ohm-cm se determina por: [14]

ρ = 2 π a R = 6.28 x a x R………Ec. 2.3

Con “a” en centímetros y “R” en ohms

Para obtener “ρ” en ohm-cm, si “a” está en pies y “R” en
ohms, la fórmula pasa a ser:

ρ = 191.5 x a x R………Ec. 2.4

Figura 2.39 Esquema de los componentes de un equipo de resistividad de suelos.

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