Le permiten extender 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 garantizar la acción anticorrosión, sólo en casos excepcionales es posible proteger completamente los objetos contra el daño por óxido.
La eficacia de dicha protección depende no sólo 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 el funcionamiento de cátodos demuestra sus mejores propiedades. La prevención de la formación de óxido en tales comunicaciones, por supuesto, no es el único campo de aplicación de esta tecnología, pero en base a la totalidad de sus características, este campo puede considerarse como el más relevante para la protección electroquímica.
Información general sobre protección electroquímica.
La protección de los metales contra la oxidación mediante acción electroquímica se basa en la dependencia del tamaño del material de la velocidad del proceso de corrosión. Las estructuras metálicas deben operarse en el rango potencial donde su disolución anódica estará por debajo del límite permitido. Este último, por cierto, está determinado por la documentación técnica para el funcionamiento de la estructura.
En la práctica, la protección electroquímica contra la corrosión implica conectar una fuente de corriente continua al producto terminado. El campo eléctrico en la superficie y en la estructura del objeto protegido forma la polarización de los electrodos, por lo que se controla el proceso de daño por corrosión. En esencia, las zonas anódicas de una estructura metálica se vuelven catódicas, lo que permite desplazar los procesos negativos, asegurando la preservación de la estructura del objeto objetivo.
Principio de funcionamiento de la protección catódica.
Existe protección catódica y anódica de tipo electroquímico. El más popular es el primer concepto, que se utiliza para proteger las tuberías. Según el principio general, al implementar este método, se suministra al objeto una corriente con un polo negativo desde una fuente externa. En particular, de esta manera se puede proteger una tubería de acero o cobre, como resultado de lo cual se producirá la polarización de las secciones catódicas con la transición de sus potenciales al estado anódico. Como resultado, la actividad corrosiva de la estructura protegida se reducirá casi a cero.
Al mismo tiempo, la protección catódica puede tener diferentes diseños. La técnica de polarización de una fuente externa descrita anteriormente se practica ampliamente, pero el método de desairear el electrolito reduciendo la velocidad de los procesos catódicos y también creando una barrera protectora también funciona de manera efectiva.
Se ha observado más de una vez que el principio de protección catódica se implementa a través de una fuente de corriente externa. En realidad, su función principal es su trabajo, tareas que realizan estaciones especiales que, por regla general, forman parte de la infraestructura general de mantenimiento de tuberías.
Estaciones anticorrosión
La función principal de la estación catódica es proporcionar corriente estable al objeto metálico objetivo de acuerdo con el método de polarización del cátodo. Dichos equipos se utilizan en la infraestructura de oleoductos y gas subterráneos, en tuberías de suministro de agua, redes de calefacción, etc.
Existen muchas variedades de dichas fuentes y el dispositivo de protección catódica más común contiene:
- equipo convertidor de corriente;
- cables para conectarse al objeto protegido;
- conductor de puesta a tierra del ánodo.
Al mismo tiempo, existe una división de las estaciones en inversor y transformador. Existen otras clasificaciones, pero están enfocadas a segmentar las instalaciones bien por áreas de aplicación, bien por características técnicas y parámetros de datos de entrada. Los principios básicos de funcionamiento se ilustran más claramente mediante los dos tipos de estaciones catódicas indicados.
Instalaciones de protección catódica de transformadores.
Cabe señalar de inmediato que este tipo de estación está obsoleta. Está siendo reemplazado por análogos de inversores, que tienen ventajas y desventajas. De una forma u otra, los modelos de transformadores se utilizan incluso en puntos nuevos para proporcionar protección electroquímica.
Como base para tales objetos se utiliza un transformador de baja frecuencia de 50 Hz y para el sistema de control de tiristores se utilizan los dispositivos más simples, incluidos los reguladores de potencia de pulso de fase. Un enfoque más responsable para resolver problemas de control implica el uso de controladores con amplia funcionalidad.
La protección catódica moderna contra la corrosión de las tuberías con dicho equipo le permite ajustar los parámetros de la corriente de salida, los indicadores de voltaje y también ecualizar los potenciales de protección. En cuanto a las desventajas de los equipos transformadores, se reducen a un alto grado de ondulación de la corriente en la salida con un factor de potencia bajo. Este defecto no se explica por la forma sinusoidal de la corriente.
El problema de la pulsación se puede resolver hasta cierto punto introduciendo un estrangulador de baja frecuencia en el sistema, pero sus dimensiones corresponden a las dimensiones del propio transformador, lo que no siempre hace posible tal adición.
Estación de protección catódica del inversor
Las instalaciones de tipo inversor se basan en convertidores pulsados de alta frecuencia. Una de las principales ventajas de utilizar estaciones de este tipo es la alta eficiencia, que alcanza el 95%. En comparación, en las instalaciones de transformadores esta cifra alcanza una media del 80%.
A veces otras ventajas pasan a primer plano. Por ejemplo, las pequeñas dimensiones de las estaciones inversoras amplían las posibilidades de su uso en zonas difíciles. También existen ventajas económicas, que se ven confirmadas por la práctica de utilizar dicho equipo. Por lo tanto, la protección catódica del inversor contra la corrosión de las tuberías se amortiza rápidamente y requiere una inversión mínima en mantenimiento técnico. Sin embargo, estas cualidades sólo se notan claramente en comparación con las instalaciones de transformadores, pero hoy en día están apareciendo nuevos medios más eficientes para suministrar corriente a las tuberías.
Diseños de estaciones catódicas.
Estos equipos se presentan en el mercado en diferentes carcasas, formas y dimensiones. Por supuesto, también está muy extendida la práctica del diseño individual de dichos sistemas, lo que permite no solo obtener el diseño óptimo para necesidades específicas, sino también garantizar los parámetros operativos necesarios.
Un cálculo riguroso de las características de la estación permite optimizar aún más los costes de instalación, transporte y almacenamiento. Por ejemplo, para objetos pequeños, es bastante adecuada la protección catódica contra la corrosión de las tuberías basada en un inversor que pesa entre 10 y 15 kg y una potencia de 1,2 kW. Los equipos con tales características pueden ser reparados por un automóvil de pasajeros, sin embargo, para proyectos a gran escala, se pueden usar estaciones más masivas y pesadas que requieren la conexión de camiones, una grúa y equipos de instalación.
Funcionalidad protectora
Al desarrollar estaciones catódicas, se presta especial atención a la protección del propio equipo. Para ello se están integrando sistemas que protejan las estaciones contra cortocircuitos y roturas de carga. En el primer caso, se utilizan fusibles especiales para hacer frente a los modos de funcionamiento de emergencia de las instalaciones.
En cuanto a las sobretensiones e interrupciones, es poco probable que dañen gravemente la estación de protección catódica, pero puede haber peligro de descarga eléctrica. Por ejemplo, si en modo normal el equipo funciona a bajo voltaje, luego de una pausa el salto en las lecturas puede alcanzar los 120 V.
Otros tipos de protección electroquímica
Además de la protección catódica, también se practican tecnologías de drenaje eléctrico, así como métodos de protección para prevenir la corrosión. Se considera que la dirección más prometedora es la protección especial contra la corrosión. En este caso, los elementos activos también están conectados al objeto objetivo, asegurando la transformación de la superficie con cátodos a través 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 considerarse nuevos y, sobre todo, innovadores. La eficacia de este tipo de técnicas en la lucha contra los procesos de oxidación se conoce desde hace mucho tiempo. Sin embargo, el uso generalizado de este método se ve obstaculizado por un grave inconveniente. El hecho es que la protección catódica contra la corrosión de las tuberías produce inevitablemente los llamados. No son peligrosos para la estructura objetivo, pero pueden tener un impacto negativo en los objetos cercanos. En particular, las corrientes parásitas contribuyen al desarrollo de la misma corrosión en la superficie metálica de las tuberías adyacentes.
