lunes, 23 de marzo de 2009

COMPORTAMIENTO DEL ACERO INOXIDABLE ENTERRADO

  1. COMPORTAMIENTO DEL ACERO INOXIDABLE ENTERRADO

En muchos Ingenieros de Diseños de Plantas Industriales y Sistemas de Distribución de Gas Natural Vehicular existe una incomprensión en cuanto al comportamiento del Acero Inoxidable (AI), pues consideran que su nombre ACERO INOXIDABLE lo hacen inerte al fenómeno de corrosión. Pero también se debe a una MALA PROPAGANDA de fabricantes de tuberías de AI acerca de su comportamiento al enterrarlo, pues mencionan que se puede hacer sin aplicarle revestimiento anticorrosivo alguno, ni protección catódica.

Existen sin embargo ventajas y desventajas de la instalación de tuberías de AI enterrado. Los Especialistas de Corrosión indican que el tratamiento que se le debe hacer a las tuberías enterradas de AI debe ser igual al que se aplica a tuberías subterráneas de Acero al Carbono (AC, acero al C): REVESTIRLO Y PROTEGERLO CATÓDICAMENTE.

Donde más se instalan tuberías de AI son en plantas eléctricas para conducir agua desmineralizada (DEMIN), para transporte de combustibles especiales, en sistemas de Gas Natural Vehicular, en Plantas Nucleares, etc..

Por esta razón es de suma importancia que los Ingenieros de Corrosión que deban diseñar sistemas de protección catódica para plantas generadoras de energía tengan nociones del problema que se pudiera presentar cuando se usan tuberías de AI unidos eléctricamente a tubería de acero al carbono.

2. VENTAJAS DEL USO DE ACERO INOXIDABLE ENTERRADO

Aquellos que están a favor del uso de tuberías de AI enterrados, e.e.la organización Norteamericana SPLASH (Stop Pipe Leaks ask for Stainless Help) mencionan entre otras las siguientes razones:

Economía en costo de materiales, pues los AI tienen mayor resistencia y ductilidad en comparación con aceros no aleados, dúctiles o los hierros fundidos. Esta mayor resistencia resulta en una disminución en espesor de paredes al comparar estos metales para iguales condiciones de trabajo y por consiguiente una disminución de su costo.

Protección contra la corrosión. El AI en la mayoría de los ambientes no requiere de revestimientos anticorrosivos ni protección catódica, pues cuenta con una película delgada autosaneable de óxido rico en cromo que brinda control de corrosión y no se requiere un sobrespesor de las paredes contra la corrosión (corrosion allowance).

El AI presenta mayor resistencia contra la erosión corrosión debido a las altas rata de flujo y material contenido en el líquido transportados. Esto permite manejar mejor la alta velocidad y turbulencia (bombas), sin sufrir erosión del espesor de las paredes.

El AI mantiene propiedades de baja fricción hidráulica, comparado con tubos de concreto envejecido o de acero corroído. Esto resulta en menor pérdida de presión del agua y economía en costos de bombeo.

Facilidad de fabricación. El AI tiene una excelente ductilidad, lo cual permite moldear y soldarlo en formas livianas, que facilitan el transporte, manejo y fabricación de acero. El AI es fácil intercambiable con otros sistemas de tuberías y materiales, usando los acopladores y piezas de conexión apropiados.

En el caso de acueducto las juntas de AI pueden ser de 6, 12 y 20 m. de longitud para diámetros de hasta 16”, mientras que las de hierro dúctil solo alcanzar 20 m. Esto reduce por tanto las soldaduras (pegas) y por tanto el costo de la instalación del tramo de tubería.

Los AI presentan larga vida debido a su excelente resistencia a la corrosión y ductilidad en un gran rango de temperaturas de servicio.

3. DESVENTAJAS DEL USO DE ACERO INOXIDABLE ENTERRADO

Las desventajas principales de las instalaciones del acero inoxidable son entre otras las siguientes:

o Por tener un potencial tan poco negativo se comportará como cátodo fuerte al conectarse con acero al C enterrado. Allí se da el caso de las cuplas o pares bimetálicos.

o La experiencia ha demostrado que por ser un acero se debe tratar igual que el acero al C al enterrarse.

o Cuando hay presencia de Cloruros en el suelo se pueden presentar problemas severos de picaduras en la superficie del AI.

o Se debe a veces aislar eléctricamente las tuberías de acero inoxidable para evitar problemas de corrosión debido a los pares bimetálicos.

o Se pueden presentar problemas debido a corrientes de interferencia cuando la tubería de AI enterrada está aislada.

4. ANÁLISIS DEL CASO

En el blog no se puede con facilidad presentar más a fondo el análisis del comportamiento del acero inoxidable enterrado, al igual que los otros metales eléctricamente continuos con ellos.

Por tal razón se ha preparado una disertación con las últimas informaciones, entre ellas aquellas de la Organización SPLASH, de la publicación SSS Korrosionschutztechnik y del Comité de Estudio de la Corrosión y Protección Ceocor, además de un caso particular donde se ha observado el comportamiento de tuberías de AI enterrados en un corredor de tuberías enterradas en una Planta Generadora de Energía por Turbogeneradores a Diesel.

La Organización SPLASH en una publicación presenta casos donde se han instalado tuberías de AI con éxito, pero también da la alerta para su uso en suelos con condiciones particulares. Por su parte la Publicación CORROSION AND CORROSION PROTECTION OF UNDERGROUND STEEL PIPELINES de la SSS Korrosionschutztechnik de Alemania, menciona que raras veces se utilizan tuberías de AI enterradas, analizando el caso de los tubos de AI sibterráneos. Mientras que Pierre-Jean Cunat en una presentación ante la Plenaria del Comité de Estudio de la Corrosión y Protección Ceocor, que se llevó a cabo en Biarritz en Octubre 2001 menciona que los aceros inoxidables se han usado con mucho éxito en aplicaciones limitadas en el suelo.

En la disertación se presentan asimismo valores de los potenciales de distintos metales para apreciar la diferencia entre el acero normal y el AI, lo cual puede generar un par bimetálico.

Aquellos que quisieran tener mayor información sobre el tema pueden dirigirse directamente al Ing. Víctor Nouel a través de victornouel@gmail.com el cual le podrá suministrar gustosamente copia de la disertación.

lunes, 16 de marzo de 2009

¿Cuándo aplicar protección catódica?

¿Cuándo aplicar protección catódica?

En muchos proyectos de larga duración, como por ej. líneas largas, aproximadamente 200 a 600 Km., o una Planta dentro de un Complejo Industrial, se presenta con frecuencia la pregunta: ¿Cuándo aplicar la protección catódica de la tubería?

Para poder dar una respuesta razonable a la Gerencia del Proyecto se debe tener a mano la siguiente información, recopilada en campo o durante reuniones de la Construcción de la obra:

¿Cuáles son las tuberías o estructuras enterradas o en contacto con el suelo involucrados en el proyecto?
¿Cuándo entrarán en servicio?
¡Como son los resultados de las mediciones de campo en la zona donde se instalarán las tuberías o los fondos de los tanques de almacenaje?
Indican que el suelo es agresivo o no. Indican si hay una variación apreciable entre diversas zonas en las cuales se enterrarán estructuras metálicas eléctricamente continuas?
Hay presencia de Bacteria Sulfato Reductora (BSR)?
¿O gran contenido de Cloruros?
¿Hay presencia de otros sistemas de protección catódica o de equipos que funcionan con corriente continua, como por ej. grúas eléctricas en puertos, o equipo rodante, por ej. en minas?
¿Hay Líneas Eléctricas de Alta Tensión que van paralelas o cruzan las tuberías u otros equipos en su vecindad?
En el caso que la respuesta a la pregunta del punto 3) sea positiva, ¿se han hecho mediciones de potenciales sobre estructuras metálicas existentes o nuevas enterradas en el área donde se construirán las nuevas instalaciones?
Se han estudiado los planos del “underground” de la planta industrial o en el caso de tuberías, las estaciones de válvulas o compresoras para apreciar la presencia de metales disímiles que pudieran generar celdas de corrosión críticas (ej. sistemas de puesta a tierra de cobre desnudo). Este caso se da principalmente en plantas industriales, donde hay presencia de los sistemas de puesta a tierra, a veces de tuberías de acero inoxidable desnudo enterrado, tuberías de acero galvanizado, etc..
¿Cuál es el tiempo de entrega de los componentes de los sistemas de protección catódica (SPC)? Cables, rectificadores, ánodos de corriente impresa o sacrificiales, cajas de distribución, electrodos de referencia, cupones, etc..
Si se trata de sistemas de corriente impresa con rectificadores, ¿para cuando se tendrá suministro de corriente para alimentar las unidades?
De tratarse de un tiempo largo para poder poner en marcha los SPC, ¿se puede tener los fondos para instalar ánodos sacrificiales temporales o sistemas de corriente impresa con plantas eléctricas?
¿Se ha hecho una investigación sobre otros SPC construidos en el pasado, donde también hubo que esperar un tiempo para poder arrancar la protección catódica? Historial de fugas.
¿Será necesario o conveniente instalar algunos componentes, tales como los cables de medición o negativos soldados a los tubos u otro equipos metálicos enterrados, electrodos de referencia permanentes, cupones enterrados para medir potenciales libres de caída “IR”?

Estos aspectos y muchos otros se pueden presentar que deben ser tomados en consideración y se aprecia que la disciplina de protección catódica, muchas veces menospreciada, puede presentar durante el desarrollo de la obra situaciones críticas. Es por tanto bueno trabajar coordinado con las otras disciplinas, Civil, Mecánica, Eléctrica, etc.. Con respecto a esta última, muchas veces la protección catódica se considera parte de ella y no se invitan los especialistas de corrosión a las reuniones del proyecto. Como se puede apreciar es conveniente desde el inicio del proyecto plantear las diversas inquietudes a la Gerencia del Proyecto.

En diversos artículos o documentos se menciona que LA PROTECCIÓN CATÓDICA NO DEBE SER INSTALADA MÁS TARDE DE UN AÑO DE la construcción de las tuberías o tanques.

Aislamientos Eléctricos en Protección Catódica



Razones para aislar estructuras protegidas catódicamente

En la Norma NACE RP0286-2002 y Apartes de otras normas se presentan una serie de casos donde se recomienda el aislamiento eléctrico de estructuras enterradas o sumergidas. A continuación se presentan algunos de ellos y también fotografías relacionados con el tema.

La corriente de protección catódica (PC) intencionada para una estructura enterrada particular (este caso tubería) puede fluir hacia otras instalaciones subterráneas o equipos conectados a la tubería. Si no hay la intención de proteger las otras estructuras enterradas, llamadas frecuentemente ajenas, se puede perder corriente protectora significativa, a menos que se tomen medidas preventivas. Esta fuga de corriente se puede reducir por medio del AISLAMIENTO ELÉCTRICO de la tubería.

La PC de estructuras incluso bien revestidas puede no ser económica o práctica a menos que se logre el aislamiento eléctrico. LA IDEA ES RESTRINGIR LA CORRIENTE PROTECTORA SOBRE LA TUBERÍA QUE PUDIÉRAMOS CONSIDERAR ENCAPSULADA.

Las camisas o casings de tuberías se deben aislar de la línea transportadora. Esto se debe lograr con piezas aislantes diseñadas específicamente para este propósito.

Cuando un tubo pasa por la pared de una tanquilla o bóveda, puede ocurrir contacto metálico entre la superficie externa del tubo y el acero de refuerzo del concreto, lo cual produciría pérdida significante de la corriente protectora.

El aislamiento puede minimizar o eliminar la corrosión galvánica causada por metales disímiles eléctricamente continuos entre sí o metales símiles en contacto entre sí, cuando un metal está desnudo o tiene un sistema de revestimiento dieléctrico, mientras que el otro tiene uno permeable, como por ej. revestimiento de concreto o mortero.
Si se diseñó una línea para ser eléctricamente continua pero está soportado por otra estructura metálica en contacto con el suelo o agua del subsuelo (ej. caso de puentes), se debería aislar la tubería de este soporte. Las piezas aislantes deben prevenir daño al revestimiento de la tubería y permitir movimiento relativo, vibraciones y diferencias de temperaturas.

El aislamiento de sistemas de puesta a tierra de potencia e instrumentación por ser generalmente desnudas debe ser implementado. Se debe sin embargo en estos casos cumplir con todas las Normas o Códigos de Seguridad.

Si una tubería contará con uno o más tipos de sistemas de protección catódica (SPC), puede que sea deseable aislar una o más tramos de la red de tubería.

Puede ser beneficioso aislar líneas para controlar o limitar el efecto de corrientes de interferencia (vagabundas, erráticas), tales como corrientes asociadas con sistema de tracción eléctrica, de SPC ajenos cercanos o corrientes telúricas.

domingo, 15 de marzo de 2009

Normas de Protección Catódica


Normas de Protección Catódica

Las Normas generalmente representan un consenso de aquellos miembros individuales que han revisado su alcance y provisiones. Su aceptación no prohíbe a nadie, sea que ha adoptado la Norma o no, de fabricar, mercadear, procurar o usar productos, procesos o procedimientos que no estén conformes con las Normas.

Las normas de protección catódica presentan prácticas reconocidas para el control de corrosión de sistemas de tuberías enterradas o sumergidas, de acero fundido, hierro dúctil, cobre, aluminio y de concreto armado. Asimismo existen normas para proteger fondos externos de tanques, el interior de tanques y recipientes, el acero de refuerzo de concreto armado (reforzado) y de diversas estructuras atmosféricas.

Existen así normas relacionadas con el diseño y aplicación de sistemas de revestimientos (pinturas, recubrimientos, etc.), tratamiento de metales, etc. En ellas se trata asimismo de la simbiosis de los revestimientos y la protección catódica.

Entre las Normas más usadas están aquellas de NACE Internacional, API, AWWA, ISO, DIN (Alemanas), Europeas, del Reino Unido, Australianas, etc. que generalmente están publicadas en Idioma Inglés. De estas normas no existen muchas en Español, aunque en una oportunidad el suscrito la NACE solicitó la traducción de unas seis normas sobre protección catódica de tuberías, fondos de tanques y concreto armado, pero lamentablemente su demanda fue tan baja que no se continuó con esta iniciativa.

Sin embargo existen en España, México, Venezuela, Colombia, etc. normas en español, pero de difícil acceso. Algunas Normas son publicadas por Organismos Estatales de Normas y asimismo existen Especificaciones Internas de Empresas Petroleras o de Aguas.

Las Normas son generalmente muy costosas, pero aquellos miembros de la NACE tienen la ventaja de poderlas bajar sin costo algunos.

PARA LOS NUEVOS INGENIEROS Y TAMBIÉN AQUELLOS VERSADOS EN EL TEMA, ES IMPORTANTE REPASAR DE TANTO EN TANTO LAS NORMAS.






sábado, 14 de marzo de 2009

RESPONSABILIDADES

En lo posible se tratará de no mencionar productos o equipos que no hayan sido probados efectivamente contra la corrosión. Si se mencionan se debe indicar la fuente. En algunos casos se presentarán guías, especificaciones, que son propiedad de los Fabricantes, pero el proponente debe tener Autorización de los Fabricantes. El Ing. Víctor Nouel no se hará responsable del funcionamiento de dichos equipos o materiales. En casos de tratar de equipos o productos con sus especificaciones en Inglés se permitirá su inclusión en el Blog. Ing. Víctor Nicolás Nouel

¿A quién le puede interesar este Blog?

Al comenzar este blog, se me presentó en la mente la pregunta ¿A quién le puede interesar el tema de Protección Catódica?. Se me ocurrió entonces que pudiera ser de interés para:

  1. Estudiantes de Ingeniería Eléctrica, Civil, Mecánica, de Materiales, Metalurgia, Mantenimiento, etc.
  2. Ingenieros jóvenes que están trabajando en proyectos diversos, en los cuales pudiera presentarse casos de corrosión, como por ej. Oleoductos, Acueductos, Puertos, Tanques, Concreto Armado, etc.
  3. Ingenieros de Proyectos, no especializados, pero que tuvieran que estar involucrados en proyectos de Oleoductos, Refinerías, Plantas de Almacenaje, Plantas Químicas, para evaluar Proyectistas, Contratistas, Revisar Informes, etc.
  4. Tecnólogos Electricistas, de Corrosión, etc.
  5. Técnicos de Corrosión, Electricistas, Metalúrgicos, Mecánicos, etc.
  6. Profesores que pudieran tener que tratar algún tema que se relacionara con Corrosión.
  7. Ingenieros con experiencia en la Materia que pudieran aportar sus conocimientos a preguntas que hicieran otros participantes en el Blog.
  8. Ingenieros con inquietudes sobre los temas antes mencionados, etc.

Por esta razón se tratará de presentar diversos temas de protección catódica, tanto de Evaluaciones o Surveys de instalaciones metálicas subterráneas (enterradas), sumergidas o aéreas (estructuras de concreto armado, revestimientos especiales, etc.).

Cualquiera de los visitantes que quisiera participar está bienvenido.

Ing. Victor H. Nicolás Nouel, NACE CPS 6187