Protección contra la corrosión en tuberías de petróleo

Las capas de protección contra la corrosión más utilizadas en las tuberías de acero en el país son el asfalto petrolífero, la capa de PE y la capa de espuma de PE, el asfalto epóxico al carbón, la pintura cerámica a base de alquitrán de carbón, el polvo epóxico y las estructuras compuestas de tres capas. También existen cintas de protección fría hechas de asfalto epóxico al carbón (tipo PF) y cintas de protección fría de tipo elastomérico (tipo RPC). Actualmente, las técnicas de protección contra la corrosión más utilizadas son las estructuras compuestas de tres capas de PE, el polvo epóxico de una sola capa, las cintas de protección fría de tipo PF y las cintas de protección fría de tipo RPC.

Métodos de protección contra la corrosión: A. Protección mediante recubrimiento. Para proteger las tuberías, se aplica un revestimiento uniforme y denso sobre la superficie del metal ya desoxidado. De esta manera, las tuberías quedan aisladas de los diversos agentes corrosivos. Este es uno de los métodos más básicos para proteger las tuberías contra la corrosión. Desde la década de 1970, la instalación de tuberías en entornos extremos como los polos y los océanos, así como la calefacción del petróleo durante su transporte lo cual eleva la temperatura de las tuberías, han generado mayores exigencias en cuanto al rendimiento de los recubrimientos. Por lo tanto, los recubrimientos anticorrosivos para tuberías utilizan cada vez más materiales compuestos o estructuras compuestas. 1. Recubrimiento anticorrosivo en la pared exterior: tipos de materiales para el recubrimiento de la pared exterior de las tuberías y condiciones de uso. ②Recubrimiento anticorrosivo en la pared interna: película aplicada en la pared interna de los tubos para prevenir la corrosión en su interior, reducir la resistencia al rozamiento y aumentar el caudal de transporte. Los recubrimientos más utilizados son los resinas epoxi curadas con aminas y las resinas epoxi de poliamida; el espesor del recubrimiento es de 0,038 a 0,2 milímetros. Para garantizar una adherencia firme entre el recubrimiento y la pared del tubo, es necesario realizar un tratamiento superficial en su interior. Desde la década de 1970, existe una tendencia a utilizar el mismo material para los recubrimientos de las paredes internas y externas de los tubos, con el fin de poder aplicarlos al mismo tiempo. ③Revestimiento aislante y anticorrosivo: En tuberías de diámetro medio y pequeño para el transporte de crudo o fuel oil, se aplica un revestimiento compuesto aislante y anticorrosivo en su exterior, con el fin de reducir la pérdida de calor de las tuberías hacia el suelo. El material aislante más utilizado es la espuma de poliuretano rígido, cuyo rango de temperatura de uso es de –185 a 95 °C. Este material es blando por naturaleza; para mejorar su resistencia, se coloca una capa de polietileno de alta densidad sobre la capa aislante, formando así una estructura compuesta que evita que el agua subterránea penetre en la capa aislante. B. Protección eléctrica: Método que consiste en cambiar el potencial electroquímico del metal en relación con el medio circundante, a fin de protegerlo de la corrosión. La protección de las tuberías de transporte a larga distancia por métodos eléctricos se refiere únicamente a la protección catódica y a los métodos para prevenir la electroerosión. ①Protección catódica: Método que consiste en polarizar el metal a proteger como cátodo para evitar su corrosión. Este método se ha utilizado para la protección contra la corrosión de los barcos durante más de 150 años ； En 1928 se utilizó por primera vez en tuberías, aplicando el principio de las celdas de corrosión metálica, en el cual el cátodo no sufre corrosión mientras que el ánodo sí, a la tecnología de protección contra la corrosión de los metales. Al utilizar una corriente externa para polarizar completamente de forma catódica toda la superficie del metal a proteger en el electrolito, la corrosión no puede ocurrir. Existen dos indicadores para determinar si un tubo está sujeto a protección catódica. El primero es el potencial de protección mínimo; se trata del potencial al que el metal se polariza en el electrolito, hasta que el proceso de corrosión cesa ； Su valor está relacionado con factores como el entorno; el valor habitual es de -850 milivoltios (medido con respecto al electrodo de referencia de cobre-cuprato, lo mismo aplica en los demás casos). El segundo es el potencial de protección máximo, es decir, el valor de potencial más alto que puede alcanzar la superficie del metal que se desea proteger. Cuando la polarización del cátodo es excesiva, se produce la formación de hidrógeno entre la superficie del tubo y el recubrimiento, lo que provoca su desprendimiento. Por lo tanto, es necesario controlar el potencial en el punto de confluencia dentro de los límites permitidos, a fin de evitar que el recubrimiento sufra daños. Este valor está relacionado con las propiedades de la capa de recubrimiento; por lo general, se encuentra entre -1,20 y -2,0 voltios. Existen dos métodos para lograr la protección catódica de las tuberías subterráneas: el método de corriente externa y el método de ánodo sacrificio. El método de corriente externa utiliza una fuente de corriente continua; el electrodo negativo se conecta al tubo que se desea proteger, mientras que el electrodo positivo se conecta al suelo anódico. Una vez que el circuito está conectado, los tubos se polarizan con el electrodo cátodo. Cuando el potencial eléctrico de la tubería con respecto al suelo alcanza el potencial de protección mínimo, se logra una protección catódica completa. Su conexión es la que se muestra en la Figura 3. Se pueden utilizar todas las fuentes de alimentación continua habituales, siendo los rectificadores los más comunes. La salida de corriente continua suele estar por debajo de 60 voltios y 30 amperios. Las nuevas fuentes de alimentación continua incluyen generadores termoeléctricos, células solares, etc., y se utilizan principalmente en áreas con escasez de electricidad. El suelo ánodo es un conductor que está conectado al polo positivo de una fuente de corriente continua, y que establece un buen contacto eléctrico con el suelo; también se le conoce como dispositivo de puesta a tierra del ánodo ； Los materiales más comunes son el acero al carbono, el hierro alto en silicio, el grafito y el óxido de hierro magnético. El lecho ánodo se instala en lugares donde la resistividad del suelo es baja, donde la corriente de protección puede distribuirse fácilmente y donde no se produce interferencia con las estructuras subterráneas cercanas. El ánodo se coloca en la misma ubicación que las tuberías; existen dos tipos: ánodos enterrados a poca profundidad y a larga distancia, y ánodos enterrados a mayor profundidad. Para determinar los parámetros de protección catódica y evaluar la eficacia de dicha protección en las tuberías, es necesario establecer puntos de medición y placas de inspección a lo largo de las mismas. Los instrumentos de medición que se utilizan junto con ellos son voltímetros de alta resistencia, amperímetros y electrodos de sulfato de cobre, entre otros. Desde la década de 1970, se ha comenzado a utilizar sistemas de telemetría de parámetros de protección catódica, en combinación con inspecciones aéreas por tuberías. Estos sistemas cuentan con ordenadores electrónicos que permiten procesar los datos obtenidos. La protección catódica por corriente externa permite cubrir distancias de decenas de kilómetros en una sola estación; este método se utiliza con frecuencia para la protección catódica de tuberías de transporte a larga distancia. El método del ánodo de sacrificio consiste en conectar un metal cuyo potencial eléctrico es más negativo que el del metal a proteger, de modo que ambos formen una pila galvánica dentro del electrolito. Los metales con un potencial más negativo (como el magnesio, el zinc, el aluminio y sus aleaciones) actúan como ánodo; durante el proceso de generación de corriente, se desgastan gradualmente. El metal del tubo que está siendo protegido, por su parte, funciona como cátodo y así se evita su corrosión. Por eso, a los metales con potencial más negativo se les denomina ánodos sacrificiales. Su conexión es la que se muestra en la Figura 4. Las tuberías subterráneas se protegen mediante ánodos de sacrificio; los factores determinantes son la corriente generada por el ánodo, la cantidad de ánodos y la longitud de protección. Una vez determinado el tipo de ánodo, los parámetros mencionados están influenciados por la resistencia de puesta a tierra del ánodo y por la resistencia de fuga en el tramo del tubo de protección correspondiente al ánodo. El primero depende de la resistividad del suelo, mientras que el segundo depende de la resistencia del recubrimiento del tubo y de la calidad de su aplicación. La vida útil del ánodo de sacrificio está relacionada con su peso; según sea necesario, puede durar desde unos años hasta varias décadas. Los ánodos de sacrificio presentan ventajas como un bajo costo de inversión, fácil manejo, no necesitan fuente de alimentación externa y ofrecen una eficaz protección contra la corrosión por interferencias; por ello, se utilizan ampliamente en la protección contra la corrosión de tuberías metálicas enterradas. ②Métodos para prevenir la electroerosión: Uno de ellos consiste en tomar medidas en las instalaciones relacionadas con las fuentes de corriente residual, a fin de reducir la corriente que se escapa al mínimo posible ； En segundo lugar, al instalar las tuberías, se debe tratar de evitar las zonas donde hay corrientes eléctricas residuales. También es necesario mejorar la calidad de la capa aislante y anticorrosiva en las secciones de las tuberías que pueden verse afectadas. Para ello, se pueden utilizar medidas como el uso de blindaje o la instalación de bridas aislantes ； En tercer lugar, se procede a proteger los tuberías afectadas mediante sistemas de drenaje; es decir, las corrientes residuales se dirigen desde las tuberías afectadas hacia la red eléctrica donde se genera esa corriente de fuga. De esta manera, se evita que las corrientes residuales causen corrosión en las tuberías. Según el ámbito de aplicación y las diferentes prestaciones del equipo de drenaje, se distinguen tres tipos: drenaje directo, drenaje por polaridad y drenaje forzado. Para protegerse de las tensiones de interferencia en las comunicaciones, existen numerosas **normativas técnicas**; estas se basan principalmente en el uso de distancias de seguridad y en métodos de drenaje de corriente para evitar que los conductos sufran daños.