1. 941 DISEÑO DE UN SISTEMA DE PROTECCION CATODICA
ALUMNA: SANDRA GARCIA CASTILLO
MATRICULA: TE060676
CARRERA: INGENIERIA MECATRONICA.
EMPRESA: PEMEX (ZONA INDUSTRIAL COMALCALCO TAB.)
PERIODO: 24 DE EMERO AL 24 DE JUNIO DEL 2011.
ASESOR INTERNO: ASESOR EXTERNO:
__________________________ ____________________________
ING. ALEJANDRO PEREGRINO M. ING. RAFAEL ALEGRIA GARCIA.
COMALCALCO, TABASCO. A 4 DE JULIO DEL 2011
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2. INDICE
Capitulo 1: Generalidades.
1.1. Introducción………………………………………………………………………..……..5
1.2. Justificación………………………………………………………………………..…..…7
1.3. Objetivos…………………………………………………………………………….……8
1.4. Problemática………………………….……………………………………………..……9
1.5. Alcances y limitaciones……..…………………………………………………………10
1.6. Descripción de la empresa……………………………………………………….……16
1.7. Cronograma de actividades…………………………………………………………...18
Capitulo 2: Estado del arte de los sistemas de protección catódica
2.1. Antecedentes de los sistemas de protección………………………………………….19
2.2. Corrosion………………………………………………………………………………..…19
2.3. Clases de corrosión……………………………………………………………………....20
2.3.1. Corrosión química……………………………………………………………………....20
2.3.2. Corrosión electroquímica…………………………………………………………..…..21
2.4. Protección catódica…………………………………………………………………….…22
2.5. Fundamentos de la protección catódica………………………………………………..23
2.6. Tipos de sistemas de protección catódica……………………………………………..23
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3. 2.7. Ánodos galvánicos de sacrificio…………………………………………………………25
2.8. Vida de los ánodos………………………………………………………………….…….26
2.9. Corriente impresa……………………………………………………………………...….27
2.10 fuentes de corriente…………………………………………………………………..….28
2.11 diseño (consideraciones generales)……………………………………………………33
2.12. Procedimiento de cálculo para el diseño de protección catódica con ánodos
galvánicos para ductos terrestres…………………………………………………………….34
2.13. Instalación para sistemas con ánodos galvánicos para ductos terrestres………...34
2.14. Instalación para sistemas de corriente impresa……………………………………...39
2.15. Inspección………………………………………………………………………………..41
2.16. Mantenimiento…………………………………………………………………………...44
Capitulo 3: Elementos que conforman y son más vandalizado en un SPC.
3.1.Elementos que integran un sistema de protección catódica…………………………46
3.2. Nuevas tecnologías aplicables a los sistemas de protección catódica…………....48
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4. Capitulo 4: Diseño del nuevo sistema de protección catódica subterráneo.
4.1. Diseño propuesto……………………………………………………………………….…52
4.2.desarrollo del diseño del nuevo sistema de protección catódica……………………..55
Conclusión…………………………………………………………………………………..…63
Bibliografía…………………………………………………………………………………..…65
Anexos…………………………………………………………………………………….……69
Glosario……………………………………………………………………………………….…73
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5. 1.1. INTRODUCCION
Es de conocimiento general que las estructuras o tuberías de acero enterradas y/o
expuestas al aire presentan muchas formas de corrosión, producto de diferentes causas
que inciden en el deterioro del metal, esto se debe a que diversos factores afectan
sustancialmente, el tipo y velocidad de corrosión en una estructura en contacto con el
suelo.La protección catódica es, quizás, el método más importante para conseguir el
control de la corrosión, en los casos en que su aplicación es posible.
Mediante una corriente eléctrica aplicada exteriormente, desde unos ánodos situados
en el mismo electrolito que la estructura, la corrosión se reduce virtualmente a cero y se
puede mantener una superficie metálica en un medio corrosivo, sin sufrir deterioro
durante un tiempo indefinido. Por ello, el metal a proteger debe alcanzar un
determinado potencial respecto a un electrodo de referencia, denominado Potencial de
Protección. Su campo clásico de aplicación es en protección externa de estructuras
metálicas sumergidas o enterradas, y en protección interna de depósitos y grandes
tubos que contengan agua.
Pueden utilizarse recubrimientos inorgánicos como vitrificados, silicatos de zinc,
cemento, o bien recubrimientos orgánicos aplicados en frío o en caliente, siendo estos
últimos los más empleados en estructuras enterradas.
En el capítulo 1 se muestran las generalidades del proyecto las cuales constituyen la
introducción, justificación, objetivos generales y específicos, la descripción de la
empresa, la problemática, los alcances y limitaciones.
En el capítulo 2 se muestra el estado del arte de los sistemas de protección catódica, lo
que es un sistema de protección catódica, los diferentes tipos de corrosión a los cuales
están expuestos los ductos, el diseño, instalación, mantenimiento de los SPC.
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6. En el capítulo 3 se encuentran los elementos que conforman y son más vandalizados
en un sistema de protección catódica actual y posibles propuestas de nuevas
tecnologías o tipos de seguridad que se pueden implementar en los sistemas de
protección catódica.
En el capítulo 4 se realiza el desarrollo del nuevo diseño de protección catódica
propuesto para evitar los vandalismos mostrando cada una de las características con
las que contara este diseño.
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7. 1.2. JUSTIFICACION
La protección catódica está basada en un fenómeno electroquímico de la naturaleza,
que el hombre actualmente utiliza como una tecnología anticorrosiva para la protección
o conservación de estructuras metálicas enterradas o sumergidas. A nivel mundial, la
conducción y transporte de hidrocarburos del petróleo y sus derivados petroquímicos,
se efectúa utilizando tuberías de acero y altas presiones de operación. Se ha
establecido como una norma a nivel internacional la utilización de los sistemas de
protección catódica (ya se a base de ánodos galvánicos o de corriente impresa) para
garantizar en las tuberías una operación segura y confiable.
En nuestro país, esta tecnología se ha venido utilizando en instalaciones petroleras
aproximadamente. Desde el año de 1955, las tecnologías de protección catódica
utilizan diversos metales de muy alta pureza y en muy importantes cantidades, como
elementos básicos de conducción y disipación de corriente de protección hacia las
tuberías. El alto costo de estos metales en nuestro país, los ha situado como el objetivo
principal de los actos vandálicos que culminan con el robo de estos metales.
Una vez llevados a cabo estos actos vandálicos, la protección catódica en los sistemas
de ductos que transportan hidrocarburos y petroquímicos deja de funcionar, quedando
las tuberías expuestas al ataque directo de la corrosión externa. Durante el tiempo que
quedan desprotegidos los ductos quedan en condiciones de muy alta riesgo a la
seguridad de las personas, instalaciones, medo ambiente y grandes pérdidas
económicas.
El desarrollo del diseño del sistema de protección catódica que se muestra en la
siguiente tesis tiene el objetivo de disminuir, los riesgos, las perdidas económicas y
mantener los sistemas en un alto funcionamiento impidiendo que estos se han
vandalizado por los materiales que utiliza, debido a que al utilizar materiales más
económicos y a la vez, implementar alarma de seguridad satelital disminuirá la
posibilidad de que se han propensos a ser robados.
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8. 1.3. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL: Diseñar un sistema de protección catódica anti vandalismo.
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Describir en qué consiste la protección catódica
Mostrar cómo se realiza la instalación de un sistema de protección catódica.
Implementar nuevas medidas de seguridad para evitar que los SPC sean
vandalizados.
Desarrollar el nuevo diseño de sistema de protección catódica.
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9. 1.4. PROBLEMÁTICA
El principal problema a resolver mediante el diseño propuesto es el robo de algunos de
los materiales con los que cuentan los sistemas de protección catódica, como son los
cablesde cobre que son utilizados principalmente para las conexiones de los ánodos,
rectificadores y transformadores.
También se tiene como objetivo disminuir las anomalías que se tienen al realizar
inspecciones físicas a los sistemas tales como, traslado al sitio, uso de herramientas
manuales con errores de calibración, exposición del personal a riesgos y riesgo de error
de transición de datos entre otros.
1.5. ALCANCES Y LIMITACIONES
El diseño propone una nueva forma de construir los sistemas de protección catódica,
sumergiendo toda la estructura bajo tierra para que así se pueda impedir el acceso a los
ladrones, mediante los costados de dicha estructura, y así poder evitar el acceso para
que sea vandalizada. La solución incluye el monitoreo remoto, captura de información
(datos), generación de alarmas, análisis e interpretación de los resultados, en un
informe que se presenta de forma mensual, el cual contiene un listado priorizado de
recomendaciones necesarias para evitar las fallas. Este análisis es realizado por
especialistas utilizando para ello los datos provenientes directamente desde los equipos
de medición Los datos son transportados de manera segura al Centro de Datos de
Monitoreo donde son convertidos en información crítica para toma de decisiones
generada por una plataforma de reporte basada en Web. Modificación en línea de
umbrales y niveles de alarma. Evaluación de estatus de equipo y datos de auditoría en
una pantalla. Seguimiento y análisis a eventos de paro. Identifica y responde a
problemas potenciales antes de que ocurran. No requiere software especial, sólo
Internet.
Las limitaciones que podrían existir para dicho diseño podría ser la falla de internet o
desastre naturales.
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10. 1.6. DESCRIPCION DE LA EMPRESA
HISTORIA DE PEMEX
Pemex tiene sus orígenes desde que en 1919, Shell tomó el control de la Mexican
Eagle Petroleum Company y en 1921 formó Shell-Mex Limited, la cual comerciaba
productos bajo las marcas “Shell” e “Eagle” en el Reino Unido. En 1931, parcialmente
en respuesta a las difíciles condiciones económicas de aquellos tiempos, Shell-Mex
fusionó sus operaciones de mercado en el Reino Unido con las de la British Petroleum y
creó la Shell-Mex and BP Ltd., una compañía que funcionó hasta que las marcas se
separaron en 1975.
En 1935, las compañías petroleras que operaban en territorio mexicano (que en ese
entonces se encontraban en manos de capital extranjero) se negaron e intentaron
impedir la creación de sindicatos de trabajadores petroleros. Sin embargo, pese a los
esfuerzos de estas empresas se logró crear al Sindicato Único de Trabajadores
Petroleros, este sindicato comenzó una huelga para mejorar las condiciones de trabajo
e incrementar los salarios de los trabajadores. Ese mismo año el entonces Presidente
de México Lázaro Cárdenas intervino para mediar la situación. Ya que el problema
entre los trabajadores y las compañías no se resolvía y esto afectaba grandemente a la
economía de todo el país, en 1938 Lázaro Cárdenas se unió a las peticiones de los
trabajadores y se exigió el incremento en los salarios y una mejora en los servicios
sociales de los trabajadores. Desafortunadamente las compañías británicas y
norteamericanas se negaron a esto y los inversionistas extranjeros amenazaron con
irse del país llevándose todo su capital.
¿QUE ES PEMEX?
Petróleos Mexicanos (Pemex)(antes PETROMEX) es una empresa pública
paraestatal mexicana petrolera, creada en 1938, que cuenta con un régimen
constitucional para la explotación de los recursos energéticos (principalmente petróleo
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11. gas natural) en territorio mexicano, aunque también cuenta con diversas operaciones
en el extranjero. Esta empresa actúa bajo la supervisión de un consejo de
administración, cuyo presidente es el Secretario de Energía, actualmente el Dr. José
Antonio Meade Kuribreña. El Director General de Pemex (el cual es el encargado de las
operaciones diarias) es Juan José Suárez Coppel.
Pemex es además la compañía estatal encargada de administrar la exploración,
explotación y ventas del petróleo, siendo la mayor empresa de México. Fue la mayor
compañía Latinoamericana hasta mediados del 2009, antes de ser superada por la
petrolera brasileña Petrobras.1 2 3 4 5
Pemex tiene ventas superiores a los 106.000
millones USD al año, una cifra incluso superior al PIB de algunos de los países de
Latinoamérica. Su sede de administración está ubicada en la avenida Marina Nacional
#329 en la colonia Huasteca en Ciudad de México donde concentra todas sus áreas
administrativas en la llamada Torre Ejecutiva Pemex y en edificios contiguos alberga
sus sistemas informáticos.
MISIÓN
Maximizar el valor económico a largo plazo de las reservas de crudo y gas
natural del país, garantizando la seguridad de sus instalaciones y su personal, en
armonía con la comunidad y el medio ambiente.
VISIÓN
Ser reconocida como la mejor inversión de los mexicanos, como una empresa
líder de exploración y producción en el ámbito internacional, comprometida con el
desarrollo integral de su personal y con los más altos estándares de eficiencia,
ética profesional, protección al medio ambiente y seguridad.
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12. FILOSOFÍA
Creemos que las actividades para la explotación de los hidrocarburos son una labor de
equipo y que en la ejecución cotidiana se deben optimizar y utilizar racionalmente los
recursos asignados, dentro de un clima de respeto, orgullo, pertenencia, ética, probidad
e integridad, sustentando económicamente todas las acciones y decisiones
emprendidas, cuidando el entorno ecológico y social, sosteniendo un estrecho vínculo
entre tecnología y modernización.
VALORES
En PEP reconocemos la dignidad que cada quien tiene por el hecho de ser persona y
nos comprometemos a reconocer ese valor en nuestros compañeros, clientes y
proveedores, así como en las comunidades en donde trabajamos y a la sociedad a la
que servimos.
Competitividad: Nuestro compromiso con la competitividad supone tener
objetivos claros y dar lo mejor de nosotros mismos al realizar nuestras tareas con
empeño y dedicación, ser productivos, rentable y exitosos, así como estar
capacitados y dispuestos a atender con rapidez y calidad las demandas de
nuestros clientes.
Integridad: Nuestro compromiso es trabajar éticamente, luchar por el desarrollo
humano actuando con honestidad, de buena fe, empeñando nuestra palabra y
cumpliendo nuestros compromisos a plenitud.
Innovación: En PEP queremos trabajar con creatividad en el desarrollo de
nuevos productos, tecnologías, servicios y procesos para generar crecimiento en
lo personal, organizacional y social. Aceptamos el reto de imaginar nuevas
formas de hacer las cosas, el de ser flexibles y adaptarnos a los cambios que
demanda el entorno, el de no conformarnos con lo establecido.
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13. Sustentabilidad: Ser sustentable significa estar comprometido con el largo plazo,
con el medio ambiente y con el cuidado de los recursos en beneficio de las
generaciones venideras. Para ser una organización sustentable es necesario que
todas nuestras decisiones y actividades consideren el impacto a largo plazo. En
PEP hemos apostado por el futuro y queremos comprometernos con él.
Compromiso Social: En PEP estamos comprometidos a devolver en bienes,
servicios y productos la riqueza que la sociedad mexicana nos ha confiado.
Sabemos que nuestras acciones deben redundar en servicio, lealtad y cuidado
para nuestra sociedad
OBJETIVOS ESTRATÉGICOS
Identificar las ventajas estratégicas y competitivas en el corto, mediano y largo
plazo que ayuden a mejorar el desempeño operativo y financiero de la Región.
Determinar iniciativas de corto, mediano y largo plazo que generen valor en los
Activos y en la Región en general.
Asegurar que las iniciativas identificadas estén alineadas con el Plan de
negocios de PEP.
Implantar mecanismos de seguimiento, retroalimentación y difusión del plan
estratégico de la Región.
Fortalecer el liderazgo como productor y proveedor de hidrocarburos.
Integrar una cartera de proyectos de alta calidad y rentabilidad.
Asegurar la suficiencia y oportunidad de recursos de inversión.
Lograr la ejecución eficiente de proyectos.
Alcanzar niveles internacionales de eficiencia en costos, seguridad y protección
ambiental.
Fortalecer las capacidades profesionales y evaluar el desempeño en función de
generación de valor.
Mejorar los términos de relación con la sociedad y el gobierno.
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14. POLÍTICAS GENERALES
Cuidar que las estrategias de producción estén dirigidas al cumplimiento de la
misión y objetivos de Pemex Exploración y Producción.
Vigilar que el cumplimiento de metas y aspiraciones de PEP sean de acuerdo al
Plan de Negocios 2002-2010.
Lograr el fortalecimiento hacia el liderazgo como productor y proveedor de
hidrocarburos.
Mantener la integración de una cartera de proyectos de alta calidad y
rentabilidad.
Asegurar la suficiencia y oportunidad de los recursos de inversión.
Impulsar la ejecución eficiente de proyectos.
Contribuir al logro de niveles internacionales de eficiencia en costos, seguridad y
protección ambiental.
Fortalecer las capacidades profesionales y evaluar el desempeño en función de
la generación de valor.
Propiciar que las relaciones con la sociedad y el gobierno se den dentro de un
marco de respeto y cordialidad.
Procurar que la incorporación de reservas se efectúe optimizando la relación
costo beneficio.
Consolidar el liderazgo en los mercados de crudo pesado y mantener el nivel
actual de producción.
Impulsar el incremento de la producción de crudo ligero.
Contribuir a satisfacer la demanda de gas natural.
Mantener y asegurar la cantidad y oportunidad en los recursos de inversión.
Fortalecer la capacidad de ejecución de proyectos de inversión.
Fortalecer a los Activos como Unidades de Negocio con enfoque en actividades
sustantivas.
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15. Fortalecer y mantener el proceso de toma de decisiones y la rendición de
cuentas.
Coadyuvar en el fortalecimiento de las especialidades relacionadas con la
Ingeniería Petrolera, incentivando su capacitación, actualización profesional,
promoción y ubicación en Proyectos que requieran y se ajusten al perfil de cada
profesionista.
Impulsar el diseño y ejecución de proyectos de recuperación secundaria y
mejorada, particularmente el de doble desplazamiento, así como la aplicación de
procesos para incrementar la recuperación final de los yacimientos de aceite
volátil y de gas y condensado.
Promover la adquisición, integración y el análisis integral de la información
técnica necesaria, con objeto de aplicar las mejores prácticas internacionales,
que permitan maximizar su rentabilidad mediante su explotación racional.
Documentar proyectos de explotación, en la medida de lo posible, para la
totalidad de la base de reservas probadas.
Impulsar la estrategia tecnológica incorporando al Instituto Mexicano del Petróleo
y nuevas opciones tecnológicas en proyectos de inversión.
Promover reuniones de trabajo periódicas donde se presenten programas,
avances, problemática y alternativas de solución, además de enfocar e integrar
los esfuerzos a las actividades estratégicas.
15

16. 1.8. CRONOGRAMA DE RESIDENCIA PROFESIONAL
Nombre: SANDRA GARCIA CASTILLO
No. de Control: TE060676
Carrera: INGENIERIA MECATRONICA
Proyecto: DISEÑO DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN CATODICA
2011
NOMBRE DE TAREAS INICIO FIN E F M A M J J A
Definir el nombre del proyecto
01/01/11 14/01/11 X
Definir el obj.gral y específicos
24/01/11 31/01/11 X
Investigar referente al tema x
02/02/11 07/02/11
Buscar información del capítulo 1
07/02/11 12/02/11 x
Terminar capitulo 1
X
15/02/11 03/03/11
Investigar para el capitulo 2:
elementos que conforman y son más x
vandalizados en un sistema de
protección catódica actual. 22/03/11 07/04/11
Terminar el capitulo 2: elementos
que conforman y son más x
vandalizados en un sistema de
protección catódica actual. 09/04/11 11/04/11 X
Iniciar capitulo 3: diseno del nuevo
sistema de protección catódica. x
09/04/11 11/04/11
Investigar y revisar capitulo 3: diseño
del nuevo sistema de protección
catódica. x
13/05/11 20/05/11
Terminar capitulo 3: diseño del
nuevo sistema de protección
catódica. x
23/05/11 31/05/11
conclusión x
01/05/11 18/05/11
Revisar la conclusión y corregir
detalles. x
18/05/11 23/05/11
Realizar los anexos x
25/05/11 03/06/11
Proyecto terminado
28/06/11 x
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17. CAPITULO 2: ESTADO DE
ARTE DE LOS SISTEMAS
DE PROTECCIÓN
CATÓDICA.
17

18. 2.1. ANTECEDENTES DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIÓN CATÓDICA.
Las masas (tuberías, tanques de almacenamiento, etc.), se encuentran sujetos a los
campos electromagnéticos, con transformación a cargas electrostáticas, con
intercambios de iones, que traen como consecuencias su deterioro molecular parcial o
total en algunas ocasiones.Es fundamental, que en todo diseño de estructuras, se
consideren estos efectos resonantes electromagnéticos, en base a la longitud de onda
de la longitud física de los tramos (ductos o tuberías).
Las estructuras (tanques de almacenamiento, ductos o tuberías, etc.), no están
diseñadas para la neutralización o drenaje de las cargas electrostáticas originadas por
los campos electromagnéticos, esto inducidos naturalmente o artificialmente, para lograr
completar el actual diseño de protección catódica, es fundamental y necesario, además
de los principios químicos y electroquímicos, el electromagnético, considerado el
análisis en que las masas a proteger son un “plasma en movimiento” por lo que su
estudio estará soportado en ecuaciones hidrománticas.
Con esto, al referirlo como un plasma, se relaciona con el estudio de los fluidos, los
cuales obedecen las leyes de la hidrodinámica, sin olvidar que los fluidos se consideran
conductores de energía eléctrica y que las fuerzas de los campos electromagnéticos
resultan de gran importancia. Aproximadamente la protección catódica presenta sus
primeros avances, en el año 1824, en que Sir. Humphrey Davy, recomienda la
protección del cobre de las embarcaciones, uniéndolo con hierro o zinc; habiéndose
obtenido una apreciable reducción del ataque al cobre, a pesar de que se presento el
problema de ensuciamiento por la proliferación de organismos marinos, habiéndose
rechazado el sistema por problemas de navegación.
En 1850 y después de un largo período de estancamiento la marina Canadiense
mediante un empleo adecuado de pinturas con antiorganismos y anticorrosivos
demostró que era factible la protección catódica de embarcaciones con mucha
economía en los costos y en el mantenimiento. [10]
18

19. 2. 2 CORROSIÓN.
Se entiende por corrosión la destrucción o deterioro de los materiales por procesos
químicos o electroquímicos. En el caso del hierro y del acero, se habla indistintamente
de corrosión o de oxidación. La corrosión comienza en la superficie de la pieza; con
ello, en dicha superficie se forma generalmente una capa de un compuesto químico del
metal con el elemento atacante, por ejemplo el oxígeno. Si dicho compuesto no es
poroso ni soluble en agua, él mismo actúa como un revestimiento protector, como es el
caso del óxido de aluminio sobre el aluminio; con ello termina la corrosión. Si dicha
capa es porosa, soluble en agua o incluso hidrófila, como por ejemplo el óxido de
hierro, acelera la corrosión. [6]
2.3. CLASES DE CORROSIÓN.
Se distinguen la corrosión química, la corrosión electroquímica y la electromagnética
(todas interactuando).
Razones termodinámicas motivan que los metales que se han obtenido a partir de sus
minerales en la naturaleza tiendan, en su uso normal, a volver al estado combinado. El
fenómeno que conduce al deterioro progresivo de las propiedades metálicas queda
designado por el término corrosión.
La corrosión es casi siempre de naturaleza electroquímica, esto es, una corriente
eléctrica que circula entre determinadas zonas de la superficie del metal, conocidas con
el nombre de ánodos y cátodos, a través de una solución llamada electrolito capaz de
conducir dicha corriente. Este conjunto constituye micro o macro pilas en las que la
zona anódica es la que sufre los efectos de la corrosión. Cuando los átomos del ánodo
se disuelven para formar iones, los electrones que dejan libres hacen al ánodo negativo
con respecto a la solución. Sus electrones pasan al cátodo a través de la masa metálica
y allí neutralizan a los iones positivos. La corrosión, por tanto, es sostenida por
procesos simultáneos anódicos y catódicos. [6]
19

20. 2.3.1. CORROSIÓN QUÍMICA.
En el caso de la corrosión química, se forman compuestos de los metales por la acción
de sustancias atacantes. Esta corrosión de tipo electroquímico, característica de
estructuras sumergidas o enterradas, es sumamente peligrosa, no por la pérdida de
metal en si, que suele ser pequeña, sino por tratarse de una corrosión localizada que
puede ser origen de picaduras profundas. Para que exista corrosión hemos visto la
necesidad de que existan simultáneamente ánodos, cátodos y un electrolito.
Estos ánodos y cátodos son micro o macropilas con una diferencia de potencial entre
sus dos semielementos. Las micropilas pueden tener su origen en el metal o en el
electrolito, siendo en cada caso provocadas por varios motivos.
El acero caliente se oxida, al recocer por ejemplo el acero, tres átomos de hierro se
combinan con cuatro átomos de oxígeno formando óxido ferroso-férrico Fe3O4
(cascarilla). Los contactos de plata se ennegrecen, si el aire está contaminado con
humos sulfurados: se forma sulfuro de plata (Ag 2S). El cobre de un conductor en
manguera de goma se puede combinar con el azufre del aislamiento de la goma, si
dicho cobre no está protegido por galvanizado. El cobre se puede combinar también
con el ácido acético, dando lugar a la formación de cardenillo, venenoso. El cobre se
combina con los elementos componentes del aire, formando una pátina insoluble en
agua. Sometido a la acción del aire, el aluminio se cubre de una capa de óxido de
aluminio (A12O3). El aluminio es atacado también por los álcalis. Incluso los morteros
húmedos son perjudiciales para el aluminio, puesto que contienen caliza y la caliza
combinada con agua puede formar un álcali. Asimismo el plomo es atacado por los
álcalis. [10]
2.3.2. CORROSIÓN ELECTROQUÍMICA.
La corrosión electroquímica presupone la existencia de un electrolito (líquido conductor
de la electricidad). Normalmente, dicho electrolito es agua (agua de lluvia, corriente o
de mar, humedad del aire, sudor corporal).
20

21. También los aceites y las grasas pueden actuar como electrolitos, si se han vuelto
rancios bajo la acción del aire y del calor o si por cualquier motivo no están libres de
ácidos y álcalis. Los procesos que se presentan en la corrosión electroquímica son
similares a los producidos en el interior de un elemento galvánico. Cuando un metal se
disuelve en un electrolito y debido a la cesión de electrones por parte de los átomos, se
produce un exceso de electrones en el metal, al abandonar los iones la superficie de
dicho metal (Fig.2.3.2). La tendencia del metal a disolverse se llama tensión de
disolución. Sumergidos en un electrolito, los metales cuya tensión de disolución es
elevada presentan un gran exceso de electrones y metales cuya tensión de disolución
es baja, un pequeño exceso de electrones. El metal que forma el polo negativo resulta
deteriorado al ceder iones; se dice que es el metal menos noble. [6]
Figura 2.3.2. Formación de la carga negativa en una placa de Zinc, debido a la formación de iones.
2.4. PROTECCIÓN CATÓDICA.
La protección catódica es una técnica de control de la corrosión, que está siendo
aplicada cada día con mayor éxito en el mundo entero, en que cada día se hacen
necesarias nuevas instalaciones de ductos para transportar petróleo, productos
terminados, agua; así como para tanques de almacenamientos, cables eléctricos y
telefónicos enterrados y otras instalaciones importantes.
21

22. En la práctica se puede aplicar protección catódica en metales como acero, cobre,
plomo, latón, y aluminio, contra la corrosión en todos los suelos y, en casi todos los
medios acuosos. De igual manera, se puede eliminar el agrietamiento por corrosión bajo
tensiones por corrosión, corrosión intergranular, picaduras o tanques generalizados.
Como condición fundamental las estructuras componentes del objeto a proteger y del
elemento de sacrificio o ayuda, deben mantenerse en contacto eléctrico e inmerso en
un electrolito. [5]
2.5. FUNDAMENTO DE LA PROTECCIÓN CATÓDICA.
Si cada fracción del metal expuesto de una tubería o una estructura construida de tal
forma de coleccionar corriente, dicha estructura no se corroerá porque sería un cátodo.
La protección catódica realiza exactamente lo expuesto forzando la corriente de una
fuente externa, sobre toda la superficie de la estructura. Mientras que la cantidad de
corriente que fluye, sea ajustada apropiadamente venciendo la corriente de corrosión y,
descargándose desde todas las áreas anódicas, existirá un flujo neto de corriente sobre
la superficie, llegando a ser toda la superficie un cátodo. Para que la corriente sea
forzada sobre la estructura, es necesario que la diferencia de potencial del sistema
aplicado sea mayor que la diferencia de potencial de las microceldas de corrosión
originales. La protección catódica funciona gracias a la descarga de corriente desde
una cama de ánodos hacia tierra y dichos materiales están sujetos a corrosión, por lo
que es deseable que dichos materiales se desgasten (se corroan)a menores
velocidades que los materiales que protegemos. Teóricamente, se establece que el
mecanismo consiste en polarizar el cátodo, llevándolo mediante el empleo de una
corriente externa, más allá del potencial de corrosión, hasta alcanzar por lo menos el
potencial del ánodo en circuito abierto, adquiriendo ambos el mismo potencial
eliminándose la corrosión del sitio. La protección catódica no elimina la corrosión, éste
remueve la corrosión de la estructura a ser protegida y la concentra en un punto donde
se descarga la corriente. Para su funcionamiento práctico requiere de un electrodo
auxiliar (ánodo), una fuente de corriente continua cuyo terminal positivo se conecta al
22

23. electrodo auxiliar y el terminal negativo a la estructura a proteger, fluyendo la corriente
desde el electrodo a través del electrólito llegando a la estructura. Influyen en los
detalles de diseño y construcción parámetro de geometría y tamaño de la estructura y
de los ánodos, la resistividad del medio electrólito, la fuente de corriente, etc. [5]
2.6. TIPOS DE SISTEMAS DE PROTECCIÓN CATÓDICA.
Existen dos tipos de sistemas de protección catódica que pueden utilizarse
individualmente o combinados, siendo éstos los siguientes: Corriente impresa y
Ánodos galvánicos (de sacrificio).
2.7. ÁNODOS GALVÁNICOS DE SACRIFICIO
Un metal tendrá carácter anódico respecto de otro si se encuentra arriba de él en dicha
serie. Así, por ejemplo, el hierro será anódico con relación al cobre y catódico respecto
al zinc. El metal que actúa como ánodo se "sacrifica" (se disuelve) en favor del metal
que actúa como cátodo; por esto el sistema se conoce como protección catódica con
ánodos de sacrificio. Lo anterior se ilustra en un esquema de la figura (1.8).
Figura 2.7. Mecanismo de protección catódica con ánodo de sacrificio
23

24. LAS PROPIEDADES QUE DEBE REUNIR UN MATERIAL ANÓDICO SON LAS
SIGUIENTES:
1) Debe tener un potencial de disolución lo suficientemente negativo como para
polarizar la estructura de acero (que es el metal que normalmente se protege) a -0.80 V.
Sin embargo, el potencial no debe ser excesivamente negativo ya que eso motivaría un
gasto innecesario de corriente. El potencial práctico de disolución puede estar
comprendido entre - 0.95 V y - 1.7 V.
2) Cuando el metal actúe como ánodo debe presentar una tendencia pequeña a la
polarización, no debe desarrollar películas pasivantes protectoras y debe tener un
elevado sobre potencial para la formación de hidrógeno.
3) El metal debe tener un elevado rendimiento eléctrico, expresado en amperes-hora
por kg. de material (Ah/kg.) lo que constituye su capacidad de drenaje de corriente.
4) En su proceso de disolución anódica, la corrosión deberá ser uniforme.
5) El metal debe ser de fácil adquisición y deberá de poderse fundir en diferentes
formas y tamaños.
6) El metal deberá tener un costo razonable, de modo que en conjunción con las
características electroquímicas correctas, pueda lograrse una protección a un costo
bajo por ampere-año.
Estas exigencias ponen de manifiesto que solamente el zinc, el magnesio y el aluminio
y sus respectivas aleaciones pueden ser considerados como materiales para ser
utilizados prácticamente como ánodos de sacrificio.
24

25. 2.8. VIDA DE LOS ÁNODOS.
Un factor importante que se debe tener en cuenta es la duración o vida" de los ánodos.
La vida para cada valor de intensidad de corriente será una función del peso del ánodo
(ley de Faraday) y no del número de ánodos que se coloquen. Si se conoce la
intensidad que es capaz de suministrar un ánodo (1) y su peso (kg), teniendo en cuenta
su capacidad de corriente calculada teóricamente (Cuadro 6) así como su rendimiento y
su factor de utilización, se puede calcular fácilmente su duración. El factor de utilización
puede ser de 85%, ya que, cuando un ánodo se ha consumido, este porcentaje debe
sustituirse, pues el material que queda es insuficiente para mantener un porcentaje
adecuado de la intensidad de corriente que inicialmente era capaz de suministrar. En la
figura 2.8 se muestra una tabla con los valores electroquímicos para el cálculo de la
vida de los ánodos.
METAL ANODICO CAPACIDAD RENDIMIENTO FACTOR
CORRIENTE TEORICA % UTILIZACION
(A-año/kg) %
Zinc (Zn) 0.094 90 85
Aluminio (Al) 0.340 90 85
Magnesio (Mg) 0.251 50 85
Figura 1.5.1.2 valores electroquímicos para el cálculo de la vida de los ánodos
La vida del ánodo puede calcularse mediante la fórmula que se muestra a continuación
en la (figura 1.5.1.3). [18]
Figura 2.8. Fórmula para calcular la vida de los ánodos.
25

26. 2.9. CORRIENTE IMPRESA.
El sistema de protección catódica con corriente impresa se llevó a cabo
aproximadamente cien años después que el de ánodos galvánicos. En este sistema de
protección catódica se utiliza la corriente suministrada por una fuente continua para
imprimir la corriente necesaria para la protección de una estructura. Este procedimiento
consiste en unir eléctricamente la estructura que se trata de proteger con el polo
negativo de una fuente de alimentación de corriente continua (pura o rectificada) y el
positivo con un electrodo auxiliar que cierra el circuito. Los electrodos auxiliares se
hacen de chatarra de hierro, aleación de ferrosilicio, grafito, titanio platinado, etc. Es
completamente indispensable la existencia del electrolito (medio agresivo) que
completa el conjunto para que se realice el proceso electrolítico.
Este sistema de protección catódica tiene la característica de que utiliza como
ánodo dispersor de la corriente (electrodo auxiliar) materiales metálicos que en
mayor o menor grado se consumen con el paso de la corriente. Sin embargo, el
intercambio necesario de corriente con el electrolito tiene lugar a través de
reacciones electroquímicas, las cuales dependen tanto del material anódico, como
del ambiente que rodea al mismo e incluso de la densidad de corriente que éste
suministra como se muestra en la figura (1.10). [10]
Figura 2.9. Esquema de protección catódica con corriente impresa de una tubería enterrada.
26

27. 2.10 FUENTES DE CORRIENTE.
El sistema de corriente impresa requiere de una fuente de corriente continua, no
importa de dónde provenga, a condición de que se mantenga pese al paso del
tiempo. Un sistema de corriente impresa debe de poder funcionar de forma
permanente al menos durante diez años.
Rectificadores: Los aparatos que permiten el paso de la corriente en un solo
sentido se conocen con el nombre de rectificadores. Estos aparatos se alimentan
con corriente alterna. Si se trata de un rectificador monofásico (Figura 2.10), estará
constituido por un transformador monofásico T, alimentado en el primario a 110 o
220 V (tensión de la red de distribución). La tensión de salida puede ajustarse
según las necesidades. Un puente monofásico reductor P, compuesto por 4 diodos
o grupos de diodos de selenio o silicio. Este puente reduce las dos alternancias de
la corriente monofásica. El selenio es más barato, pero también es más frágil que el
silicio.
Figura 2.10. Esquema de un transforrectificador monofásico.
Un voltímetro permite controlar la tensión de salida y un amperímetro la intensidad
total. La tensión de salida puede ser regulada con ayuda de regletas o por medio de
un "variac", el cual permite una regulación continua desde el 0 al valor máximo.
27

28. Cuando se necesitan intensidades altas de corriente es más económico utilizar
rectificadores alimentados con corriente trifásica de 380 V.
Dinamo con motor térmico: Permite la protección catódica en donde no existe
posibilidad de suministrar energía eléctrica, como en el caso de los desiertos o
zonas selváticas. El motor térmico puede estar alimentado, ya sea directamente a
partir de la conducción que se desea proteger, ya sea por un depósito que se llena
periódicamente. [10]
2.11. DISEÑO (CONSIDERACIONES GENERALES).
Recubrimiento anticorrosivo - Las estructuras metálicas enterradas o sumergidas,
con excepción de las subestructuras de las plataformas marinas, deben protegerse con
un recubrimiento anticorrosivo con propiedades dieléctricas. Las tuberías nuevas
enterradas y/o sumergidas deben recubrirse externamente y protegerse conforme a lo
indicado en la NRF-026-PEMEX-2001. En los ductos ascendentes y ejes de las
plataformas marinas en la zona de mareas y oleaje, se les debe aplicar un sistema de
recubrimiento anticorrosivo de acuerdo con la NRF-053-PEMEX-2005.
Aislamiento eléctrico - Los ductos y estructuras metálicas a proteger, deben aislarse
eléctricamente a la salida y llegada de las instalaciones de proceso. Cualquier otro tipo
de estructuras de metal o de concreto, que formen parte del arreglo de la tubería que
transporte el fluido, deben ser consideradas en el diseño del sistema de protección
catódica.
Criterios para protección catódica – Para proteger catódicamente a las estructuras
enterradas o sumergidas, se debe cumplir como mínimo con uno de los criterios
indicados a continuación.
28

29. a) Un potencial estructura-electrolito (catódico) mínimo de - 0,850 V, de CD, medido
respecto de un electrodo de referencia de cobre/sulfato de cobre saturado (Cu/CuSO),
en contacto con el electrolito en estructuras enterradas. La determinación de este
voltaje se debe hacer con la corriente eléctrica aplicada; 4
b) Un potencial de protección estructura-electrolito (catódico) de - 0,950 V, medido
respecto de un electrodo de referencia de cobre/sulfato de cobre saturado (Cu/CuSO).
Cuando el área circundante de la tubería se encuentre en condiciones anaeróbicas y
estén presentes microorganismos asociados al fenómeno de corrosión como las
bacterias sulfato-reductoras, para una interpretación válida se debe efectuar la
corrección a que haya lugar, debido a la caída de voltaje originada durante la medición.
c) Un cambio de potencial de polarización mínimo de - 0,100 V, medido entre la
superficie de la tubería y un electrodo de referencia de cobre/sulfato de cobre saturado
(Cu/CuSO) en contacto con el electrolito. El cambio de potencial de polarización se
debe determinar interrumpiendo la corriente eléctrica de protección y midiendo el
abatimiento de la polarización. Los periodos de suspensión de corriente eléctrica de
protección, durante los cuales se puede realizar dicha medición están en el rango de
0,1 a 3,0 segundos.
Potencial permisible estructura/electrolito para evitar daño al recubrimiento
anticorrosivo - Este valor se debe fijar de acuerdo a las características particulares del
recubrimiento anticorrosivo de la tubería, no debe exceder al potencial de
desprendimiento catódico o a valores de potencial más negativos que originen
desprendimiento del recubrimiento. En caso de no conocerse el valor del potencial
permisible, éste no debe ser más negativo de -1.1 V (Cu/CuSO4) en la condición de
apagado instantáneo.
29

30. Consideraciones de diseño - Se debe seleccionar el sistema de protección catódica
para cada caso particular, de tal manera que: se proporcione una corriente eléctrica que
satisfaga la demanda, se distribuya uniformemente la misma en la estructura por
proteger, se eviten interferencias y daños en el recubrimiento anticorrosivo. El diseño
del sistema de protección, debe estar en función de la vida útil de la estructura e incluir
todos los accesorios metálicos y líneas que vayan a ser conectados eléctricamente al
ducto, tales como curvas de expansión, interconexiones, acometidas, entre otras. Los
sistemas de protección catódica para ductos terrestres que utilicen ánodos galvánicos,
deben usar ánodos de magnesio que cumplan con la NRF-110-PEMEX-2003. Los
sistemas de protección catódica para ductos en zonas lacustres que utilicen ánodos
galvánicos, pueden utilizar ánodos de zinc que cumplan con esta norma; siempre y
cuando su desempeño garantice el cumplimiento de los criterios de protección mediante
un estudio previo. Las estructuras y ductos marinos, deben contar con un sistema de
protección catódica permanente instalado simultáneamente en la fase de construcción.
Deben emplearse ánodos base aluminio que cumplan con la NRF126-PEMEX-2005 o
zinc que cumplan con lo indicado en esta norma de referencia y sus respectivas
aleaciones sin contenido de mercurio, según se especifique.
Información mínima para el diseño de los sistemas de protección catódica en
ductos enterrados, lacustres y marinos:
a) Planos de trazo y perfil o planos de alineamiento (con coordenadas geográficas
UTM).
b) Fecha de construcción.
c) Especificaciones de la tubería, conexiones y otros accesorios.
d) Tipo y calidad del recubrimiento anticorrosivo dieléctrico.
e) Instalaciones adyacentes, cruces entre tuberías e interconexiones.
30

31. f) Cruces encamisados.
g) Aislamientos eléctricos.
h) Puenteos eléctricos entre ductos.
i) Requisitos de seguridad.
j) Cruzamientos con vías terrestres y fluviales.
k) Temperatura de operación de la tubería.
l) Sistemas de protección catódica existentes o propuestos.
m) Posibles fuentes de interferencia.
n) Condiciones especiales del ambiente.
o) Vida útil del ducto.
p) Estructuras metálicas enterradas vecinas.
q) Accesibilidad a las áreas de trabajo.
r) Disponibilidad de energía eléctrica.
s) Factibilidad de aislamiento eléctrico de las estructuras vecinas.
t) Corrientes de agua.
u) Uso y ocupación del suelo.
v) Pruebas de requerimiento de corriente y número total de puntos de drenaje.
w) Perfil de resistividad del electrolito.
x) Estadística de fallas de la tubería.
31

32. y) Perfil de potenciales estructura-electrolito.
z) Análisis físico-químicos y microbiológicos del electrolito.
Juntas aislantes - Las juntas aislantes que se utilicen para aislar eléctricamente la
estructura a proteger, deben cumplir con lo indicado en 1.6 de la NRF-096-PEMEX-
2004.
Planos de diseño - Los planos aprobados para construcción se deben elaborar
mostrando con detalle y precisión, el sistema de protección catódica y cumplir con
la NOM-008-SCFI-2002, así como la especificación de los materiales empleados.
La relación de los planos debe incluir lo siguiente:
a) Datos de la tubería por proteger, como: diámetro, espesor, tipo de acero, servicio,
longitud, estructuras vecinas enterradas o sumergidas, aislamiento eléctrico, espesor y
tipo recubrimiento.
b) Ubicación del sistema (casetas, camas anódicas, postes de señalamiento, registro y
puenteo), mediante posicionamiento en coordenadas geográficas UTM considerando el
DATUM WGS84.
c) Acceso a las instalaciones.
d) Cable y soldadura.
e) Número, tipo, peso, espaciamiento y profundidad de ánodos, si van empacados o no.
f) Perfil de resistividad del terreno.
g) Nombre del (los) propietario(s) del terreno donde se localiza la instalación de
protección catódica.
h) Capacidad y tipo del rectificador o de la fuente de energía empleada.
32

33. i) Capacidad de la subestación eléctrica.
j) Caseta de protección para el rectificador.
k) Cantidad, tipo y ubicación de postes de señalamiento y registro.
l) Gráfica para determinar la tierra remota.
m) Medición de potenciales a todo lo largo de la tubería antes y después de la
instalación del sistema de protección catódica. [15]
2.12. PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO PARA EL DISEÑO DE PROTECCIÓN
CATÓDICA CON ÁNODOS GALVÁNICOS PARA DUCTOS TERRESTRES.
Para el diseño de un sistema con ánodos galvánicos se deben considerar los puntos
siguientes:
a) Selección del material de los ánodos.
b) Arreglo para la instalación de los ánodos.
c) Propiedades electroquímicas y rendimiento del ánodo indicadas en la siguiente
tabla.1.13.
d) Consumo de ánodos de magnesio y zinc.[11]
METAL ANODICO CAPACIDAD RENDIMIENTO POTENCIAL A
CORRIENTE TEORICA % CIRCUITO ABIERTO
(A-año/kg) (V)
Zinc (Zn) 0.094 95 -1.1 vs Cu/CuSO4
Aluminio (Al) 0.340 90 -1.03 vs Ag/AgCl
Magnesio (Mg) 0.251 50 -1.78 vs Cu/CuSO4
Fig.2.12. se muestran las propiedades electroquímicas y rendimiento del ánodo
33

34. 2.13. INSTALACIÓN PARA SISTEMAS CON ÁNODOS GALVÁNICOS.
a) Los ánodos galvánicos deben alojarse en agujeros con dimensiones tales que
permitan que el ánodo quede cubierto por una capa de material de relleno, con un
espesor mínimo de cinco centímetros en su periferia.
b) El cable de los ánodos debe soldarse a la estructura por proteger.
c) La colocación de los ánodos de sacrificio tipo brazalete para protección de tuberías
sumergidas (Marinas), debe hacerse removiendo el revestimiento de concreto, dejando
una cavidad de longitud aproximada al ancho del brazalete, con una tolerancia máxima
de un centímetro y procurando no dañar el recubrimiento anticorrosivo. En caso de que
ocurra algún daño, dicha protección debe resanarse o restituirse.
d) El brazalete debe colocarse sobre el recubrimiento anticorrosivo por el procedimiento
que el proyecto indique.
e) En el caso de líneas submarinas no deben instalarse ánodos de brazalete en las
juntas de campo.
f) Para fines de rehabilitación de la protección catódica en líneas submarinas en
operación, se deben considerar ánodos tipo trapezoidal para ser instalados en línea
regular y tipo brazalete en ducto ascendente. [3]
2.14. INSTALACIÓN PARA SISTEMAS DE CORRIENTE IMPRESA.
Fuentes de energía - La fuente de energía debe contar con los elementos necesarios
para medir y controlar voltaje y amperaje, pueden ser accionadas por corriente alterna,
celdas solares, generadores de combustión interna, eólicos o por medios térmicos:
34

35. a) Corriente alterna, (cuando aplique).
b) Corriente directa.
Camas anódicas - La figura 2.14. muestra un arreglo típico de un sistema de
protección a base de corriente impresa.
Figura 2.14. Arreglo típico de un sistema de protección a base de corriente impresa.
Instalación y conexión de ánodos para corriente impresa - Para un sistema de
protección mediante corriente impresa, la colocación de los ánodos debe hacerse de
acuerdo a lo indicado en la ingeniería del proyecto, en cuanto a la localización para su
instalación y separación entre los ánodos.
El circuito del sistema de protección, sobre todo cuando protege más de un ducto,
debe ser capaz de controlar la corriente drenada por ducto, de tal forma que solo se
suministre a cada ducto la corriente necesaria para alcanzar alguno de los criterios de
protección indicados en la figura 2.14.
35

36. Opcionalmente, los ánodos pueden ser conectados individualmente en una caja de
conexiones a través de una resistencia variable, como se muestra en la figura 1.15.
Cuando se opte por usarla, la caja de conexiones con resistencias variables se debe
instalar entre el rectificador y la cama de ánodos. La colocación de los ánodos debe
hacerse de acuerdo a lo indicado en el proyecto.
Instalación y pruebas comunes a ambos sistemas de protección: Previo a la
aplicación de cualquier tipo de soldadura se debe medir el espesor del ducto para
confirmar que se encuentre dentro del espesor permisible.
Medición de potenciales – Estas mediciones deben hacerse con voltímetros o
multímetros digitales con las siguientes características mínimas:
a) Impedancia de entrada de 10 MΩ.
b) Exactitud de ± 1 porcentaje +1.
c) Sensibilidad de 2 V.
d) Resolución de 0,0001 V.
Adicionalmente, los voltímetros o multímetros, deben ser calibrados por un laboratorio
acreditado .Los electrodos de referencia que deben usarse en trabajos de protección
catódica son los siguientes:
a) Cobre / Sulfato de cobre saturado (Cu/CuSO saturado).
b) Plata (Ag) / cloruro de plata (AgCl).
c) Calomel (Hg2Cl2) saturado con cloruro de potasio (KCl).
36

37. Medición de la resistividad – Se debe medir la resistividad del electrolito conforme a lo
indicado en ASTM G57-95a-2001, o equivalente en donde se localizará el sistema de
protección catódica y los valores obtenidos, deben ser usados para el diseño del
mismo.
Clasificación de medios corrosivos en función de su resistividad.
Aislamiento de las conexiones - Las conexiones deben ser aisladas con resina
epóxica líquida, vertida en un molde desechable.
Conexión por aluminotermia - La soldadura por aluminotermia se debe emplear en las
conexiones siguientes:
a) Entre el elemento de medición del poste de registro y amojonamiento y la estructura
por proteger.
b) Entre el cable catódico y la estructura por proteger.
c) En puenteos.
A las soldaduras efectuadas por el procedimiento de aluminotermia se les debe aplicar
una “carga”. La cual debe estar en función del calibre del conductor, según lo indica la
tabla 16 de este documento.
Soldadura eléctrica - Para la fijación de ánodos que cuenten con alma o soportes
metálicos, el alma o soporte, debe soldarse a la estructura por proteger, de acuerdo al
código AWS D1.1/D1.1M 2004, o equivalente y la calificación de los soldadores
conforme a la NRF-020-PEMEX-2005.
Postes de señalamiento y registro - Los postes deben contener los requerimientos
mínimos especificados en las figuras que se muestra en los anexos, pero se aceptan
37

38. Postes con diferente configuración y materiales, siempre y cuando cumplan con la
función, requerimientos de identificación, resistencia y durabilidad.
Los postes debe ser instalados estratégicamente donde se registren los valores de
potencial más representativo como: antes y después de cuerpos de agua, vías de
comunicación, zonas de interface, cruce con líneas de alta tensión, cruces con vías de
tren, cruce con otros ductos o estructuras metálicas, en terrenos con presencia de
bacterias sulfato reductoras, en zonas urbanas a una distancia no mayor a 500 metros y
en zonas rurales de acuerdo a lo que se indica en los incisos a, b y c de este numeral.
Poste tipo “R” Se deben instalar con espaciamiento máximo de 1 kilómetro, a lo largo
de la(s) tubería(s) por proteger, o donde lo indique el proyecto.
Poste tipo “RA” Se deben instalar con espaciamiento máximo de 5 km, a lo largo de
la(s) tubería(s) por proteger, o donde lo indique el proyecto.
Poste de puenteo eléctrico entre ductos que se cruzan Se debe interconectar
mediante una resistencia conocida a dos ductos que se cruzan y poder registrar sus
niveles de protección catódica. Estos postes pueden ser “R” o “RA”.
Aislamiento y parchado El resane y aislamiento de la conexión a la estructura por
proteger, debe hacerse con materiales dieléctricos compatibles con el recubrimiento
original de la estructura.
Aislamientos eléctricos Los aislamientos eléctricos deben ser instalados durante la
construcción de la línea, de acuerdo con el diseño. Para el suministro e instalación de
las juntas aislantes, se debe cumplir con 8.6 de la NRF-096-PEMEX-2004
38

39. Pruebas - Una vez construido el sistema de protección catódica, debe obtenerse un
perfil de potenciales a intervalos cercanos encendido-apagado (on-off) a todo lo largo
de la tubería, para verificar que se cumpla con alguno de los criterios de protección
establecidos en esta norma. . [6]
2.15. INSPECCIÓN.
En los sistemas con corriente impresa, las fuentes de energía no controladas en forma
remota, se deben inspeccionar cada 30 días máximo o antes si las condiciones lo
requieren, para asegurar su operación continúa. En las zonas donde se presenten
actos vandálicos recurrentes y regiones conflictivas, las inspecciones deben realizarse
cada semana. Durante la inspección realizar las mediciones siguientes:
a) El voltaje y la corriente alterna de alimentación.
b) El voltaje y la corriente directa aplicado a la estructura protegida.
c) El potencial estructura-electrolito en el punto de drenaje.
Inspección de sistemas con supervisión a control remoto - Los sistemas con
supervisión a control remoto, deben inspeccionarse al menos seis veces al año. Si
el sistema de transmisión de datos llegara a interrumpirse por un tiempo mayor a un
mes, la frecuencia de inspección es la indicada para los no controlados.
En ambos casos se deben de llevar registros mensuales de las condiciones de
operación, de cualquier ajuste de las variables mencionadas, así como el cálculo de
la eficiencia de la fuente de energía y de la resistencia de circuito calculada con los
parámetros de corriente directa.
39

40. Inspección de camas de ánodos inertes - Las camas de ánodos inertes, se
deben inspeccionar como mínimo una vez al año. Cuando existan conexiones
individuales para cada ánodo la inspección se debe realizar mediante medición
directa de corriente. En caso contrario, se usará la medición de potencial sobre
cada ánodo.
Levantamiento de potenciales a intervalos cercanos - Se debe realizar un
levantamiento de potenciales a intervalos cercanos (CIS) encendido-apagado,
máximo cada 5 años o cuando se modifique el sistema de protección catódica, para
verificar que el nivel de protección cumple con los criterios establecidos en este
documento.
Perfil de potenciales - Se debe levantar un perfil de potenciales de la estructura
completa con las frecuencias indicadas a continuación:
a) Para ductos terrestres, al menos cada seis meses donde la tubería se encuentre en
clases de localización 1 y 2, y cada tres meses para clase de localización 3 y 4.
b) Para ductos marinos en línea regular (no incluye ducto ascendente), debe ser cada
cinco años como máximo.
c) Para ductos ascendentes, subestructuras de plataformas marinas, cada tres años
como máximo.
Recubrimiento anticorrosivo del ducto - Se debe de realizar una inspección del
recubrimiento anticorrosivo en las zonas donde se tengan indicios de una falla masiva
del recubrimiento por medio de técnicas como los gradiente de voltaje de corriente
directa (DCVG), métodos inductivos o conductivos, con la finalidad de detectar si
existen fallas y en su caso repararlas para hacer más eficiente el sistema de protección
catódica.
40

41. Se deben llevar registros del estado del recubrimiento anticorrosivo de la estructura
por proteger, cada vez que se tenga la oportunidad de verificar visualmente la
estructura, registrando la ubicación del punto y las condiciones en que éste se
encuentre, para lo cual se debe contar con un formato específico para este fin.
De aquellos ductos que se inspeccionen con equipo instrumentado, se debe revisar el
informe de la inspección para comprobar que las pérdidas de metal exterior, no sean
causadas por fallas en el sistema de protección catódica o del recubrimiento dieléctrico
y en su caso tomar las medidas correctivas necesarias.
Levantamiento de perfil de resistividades.- Cada 10 años se debe realizar el
levantamiento del perfil de resistividades del suelo a lo largo del derecho de vía. [7]
2.16. MANTENIMIENTO.
Rectificador, dispositivos de protección y conexiones eléctricas - Las conexiones
eléctricas tanto internas del rectificador como las de alimentación de corriente alterna o
de cualquier fuente de energía de corriente directa, se deben limpiar, ajustar y proteger
una vez al año, para mantener bajas resistencias de contacto y evitar
sobrecalentamiento. Cualquier defecto en los componentes del sistema debe de
eliminarse o corregirse.
Fuente de energía - Cuando se requiera, debe aplicarse recubrimiento anticorrosivo a
la cubierta de las fuentes de energía, transformador de la subestación eléctrica y a
todas las partes metálicas de la instalación.
Caseta – Cada dos años se debe aplicar recubrimiento a la caseta y componentes de la
misma; así como su rotulación.
41

42. Postes de registro y conexión eléctrica ducto-poste - Los postes de registro R y RA,
deben rehabilitarse cada vez que se detecte que están desconectados, derribados o
fuera de la vertical y pintarse cada 2 años, de acuerdo con las especificaciones del
anexo. [5]
42

43. CAPITULO 3: ELEMENTOS
QUE CONFORMAN Y SON
MÁS VANDALIZADOS EN
UN SISTEMA DE
PROTECCIÓN CATÓDICA.
43

44. 3.1. ELEMENTOS QUE INTEGRAN UN SISTEMA DE PRETECCION CATODICA
Para el diseñar del nuevo sistema de protección catódica es necesario analizar cada
uno de los elementos que integran el sistema actual y convencional de protección
catódica de corriente impresa, su importancia en el sistema y cuáles de ellos son los
más destruidos por el vandalismo. como se muestra en la figura 3.1.
Figura. 3.1. Elementos que integran el sistema actual y convencional de protección catódica de corriente impresa.
Zona 1.Interconexiones del rectificador a las estructuras por proteger: Es la
corriente negativa (-) que el rectificador suministra a los ductos (estructuras por
proteger).
Zona 2. dispositivo de tierra del sistema de protección catódica: Es aquella que
sirve como soporte para cuando haya una descarga eléctrica, ya que esta ayuda a que
los componentes del sistema no sufran daño.
44

45. Zona 3. Interconexiones entre rectificador y dispositivo anódico: ES El enlace
de corriente entre el ánodo y rectificador.
Zona 4. Dispositivo anódico e Interconexiones internas: son las conexiones entre
ánodos y ánodos.
Zona 5.rectificador de C.A: es el elemento o circuito que permite convertir una
Señal eléctrica alterna en una continua.
Zona 6. Transformador: que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de
tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de la acción de un
campo magnético
Zona 7. Sistema de transmisión de alta tensión: aquella que genera la energía
eléctrica utilizada para suministrar la energía al transformador.
Los principales elementos que son objetos de vandalismo en los sistemas de protección
catódica son los cables de cobre, los ánodos y el rectificador. Como se muestra en la
figura 3.1.1.
Figura 3.1.1 Robo de cables, ánodos, rectificador
45

46. 3.2 NUEVAS TECNOLOGIAS APLICABLES A LOS SISTEMAS DE PROTECCION
CATODICA.
Se investigo el estado actual de la tecnología tanto de la generación de energía
eléctrica, como la de la transferencia de energía eléctrica.
LA GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA, para sistemas de protección catódica,
continúa siendo a base de:
Aerogeneradores.
Colectores solares
Generadores de gas
Termogeneradores
TRANSFERENCIA DE ENERGIA ELECTRICA: el estado de la tecnología actual de la
transferencia de energía eléctrica sin conductores o por superconductores, se
encuentra aun en un nivel que no es razonablemente practico ni económico, adaptarla a
los sistemas de protección catódica; por lo que se debe de utilizar inteligentemente los
recursos para adaptarlos a las necesidades parea combatir el vandalismo.
Posteriormente se analiza los elementos que no pueden ser cambiados por sus
propiedades o limitaciones como se muestra en la figura 3.2.
Figura 3.2. Elementos necesarios para crear un circuito eléctrico
46

47. En la figura 3.2.1 se muestra el fenómeno electroquímico que ocurre en un sistema de
protección catódica, el cual consiste en corriente iónica y la corriente electrónica.
Figura 3.2.1. Figura del fenómeno electroquímico entre la corriente electrónica e iónica.
FLUJO ELECTRICO A TRAVES DE UN CIRCUITO DE PROTECCION CATODICA
FUENTE DE PODER: dispositivo que proporciona la fuerza electromotriz para
establecer la diferencia de potencial que impulsa la corriente eléctrica a través de los
componentes del circuito.
CONDUCTORES: los tipos de materiales y al naturaleza de las reacciones
electroquímicas que participan en la conducción eléctrica en un circuito son muy
variados y tienen muy importantes efectos sobre los resultados de la resisten cia del
circuito.
CONDUCTIVIDAD ELECTRICA: es el movimiento de la carga eléctrica la habilidad de
diferentes substancias para permitir el flujo eléctrico en un sistema de protección
47

48. Catódica, está determinada por la movilidad de los electrones y los iones que
contengan los materiales y las substancias
TIPOS DE CONDUCTORES EN UN CIRCUITO DE PROTECCION CATODICA
CONDUCTORES DE PRIMER ORDEN: estos poseen una conductancia eléctrica en la
cual los portadores de la carga son electrones, se caracterizan por tener una
conducción sin transferencia substancial de masa (conductores metálicos).
CONDUCTORES DE SEGUNDO ORDEN: estos poseen conductancia iónica o
electrolítica y los portadores de la carga son los iones. En este tipo de conductores
se tiene transferencia de masa asociada con el flujo eléctrico (suelos, sales y
soluciones).
CONDUCTORES DE TERCER ORDEN (MIXTOS): estos poseen tanto conductancia
iónica como electrónica, generalmente domina su conductancia es demasiado baja en
general (óxidos metálicos y algunos metales).En la figura 3.2.2. Se muestra el análisis
del comportamiento de los metales en un sistema de protección catódica de corriente
impresa.
Figura 3.2.2 análisis del comportamiento de los metales en un sistema de protección catódica de corriente impresa.
48

49. En la figura 3.2.3 se muestra una grafica donde se hace una comparación de la
resistencia relativa entre el cobre y otros metales.
Figura 3.2.3 Resistencia relativa de diferentes metales en comparación con el cobre.
En la figura 3.2.4 se muestran los precios que se pagan por cable de cobre y s realiza
una comparación con el de aluminio.
En la figura 3.2.4 .análisis económico sobre los precios que se pagan por el cable de cobre en comparación con el de
aluminio.
49

50. En la figura 3.2.5 se muestran dos tipos de cable conductores diferentes al cobre y en la
figura 3.2.6. Se muestra la estructura de dichos cables.
En la figura 3.2.5 tipos de cable conductores diferentes al cobre
Figura 3.2.6. Estructura de conductores metálicos diferentes al cobre.
50

51. CAPITULO 4: DISEÑO DEL
NUEVO SISTEMA DE
PROTECCION CATODICA
SUBTERRANEO.
51

52. 4.1. DISEÑO PROPUESTO
Con la finalidad de proporcionar una visión del lugar que ocuparan los equipos en el
diseño subterráneo, se realizó un croquis el cual muestra la (figura 4.1). En la cual se
muestran las conexiones y ubicaciones del nuevo sistema de protección catódica Anti
vandalismo. Transformador
Dispositivo de
Antena satelital venteo
Recolector Acceso a
Poste de CFE
de datos la caseta
Cama
anódica Rectificador
Acometida eléctrica
Caja
unión
Tubería a
Figura 4.1. Conexiones y ubicaciones del nuevo sistema de protección catódica Antivandalismo. proteger
La función que tiene el presente diseño es proteger los ductos por donde circula el gas
,petróleo(crudo) o aceite, entre otros materiales, suministrando una corriente máxima de
95 amperes que es lo que requiere la tubería para su protección, evitar que este se ha
dañado evitando que se oxide y se tenga perdida fugas en dichos ductos.
Transformador: es el que convertirá la tensión alterna de entrada en otra tensión
alterna del valor que se requiere para proporcionar la energía que se necesita para que
funcione el sistema.
Rectificador: es el que se va a encargar de convertir la corriente alterna que viene del
transformador en corriente continua.
Caja general de protección: también denominada caja unión cuenta con unas
conexiones las cuales van conectada al rectificador, otra va dirigida al ducto donde es
52

53. soldada (puenteo de ductos) y otra más al transformador. Este es un elemento muy
importante en nuestro diseño, ya que es la encargada de mantener unidos, la mayoría
de los elementos básicos del sistema.
Acometida eléctrica: en esta parte del diseño se realizara una excavación para
instalar las líneas que bajaran del transformador para suministrar la corriente que
requiere el rectificador.
Cama anódica: esta permitirá proporcionar una corriente positiva (corriente directa), al
rectificador.
Dispositivo de venteo: se conectara al rectificador exhibe una cámara interna que
contiene un primer fluido y un segundo fluido, en el que dicho dispositivo comprende:
una primera trayectoria de venteo adecuada para comunicar dicha cámara interna del
rectificador con el exterior donde será monitoreada vía satelital junto con el control de
los datos del spc.
La solución también incluye el monitoreo remoto, captura de información (datos),
generación de alarmas, análisis e interpretación de los resultados, en un informe que se
presenta de forma mensual, el cual contiene un listado priorizado de recomendaciones
necesarias para evitar las fallas. Este análisis es realizado por especialistas utilizando
para ello los datos provenientes directamente desde los equipos de medición. El
sistema que se instalara consta de los siguientes elementos.
-Transductores de señal
-Equipo terminal remoto
-Equipo de transmisión satelital
-Servicio de hosting
-Acceso web a la información.
53

54. Dada la tecnología de transmisión (satelital) el sistema ofrece cobertura total de las
mediciones desde cualquier ducto. Además que se contaría con fflexibilidad o
disponibilidad para transmitir las variables en tiempo real de un SPC por Corriente
Impresa y proporcionaría datos e información a tiempo para la toma de decisiones y
acciones.Lo cual aportara el beneficio de tener estos spc bajo supervisión remota
permanente para la toma de decisiones oportunas que lo mantengan bajo condiciones
normales de trabajo.
La solución incluye el monitoreo remoto, captura de información (datos), generación de
alarmas, análisis e interpretación de los resultados, en un informe que se presenta de
forma mensual, el cual contiene un listado priorizado de recomendaciones necesarias
para evitar las fallas. Este análisis es realizado por especialistas utilizando para ello los
datos provenientes directamente desde los equipos de medición.
También contara con un dispositivo de comunicación de campo está diseñado de
manera compacta para ser instalado internamente en el medidor y recibe alimentación
de energía directamente del mismo, o por batería. La solución recolecta a través de
medidores, datos claves de operación de los equipos en campo, construye su historia y
codifica y consolida estos datos para una transferencia eficiente vía satélite. Los datos
son transportados de manera segura al Centro de Datos de Monitoreo donde son
convertidos en información crítica para toma de decisiones generada por una
plataforma de reporte basada en Web.
Esta información es analizada por un equipo de expertos para recomendar las acciones
adecuadas a profesionistas claves y tomadores de decisiones designados quienes
pueden visualizar dicha información 24 horas diarias, 7 días a la semana como si se
estuviera en sitio.
54

55. La finalidad de este diseño es evitar los robos a través de los muros, debido a que esto
estará enterrado bajo tierra pues disminuye la posibilidad de que acecen a través de los
muros o paredes de la caseta como se muestra en la (figura 4.1.1). Donde se muestran
como son cometidos los actos vandálicos a los sistemas de protección catódica que
actualmente se encuentran funcionando.
Figura 4.1.1.vandalismo a través de los muros.
4.2. ASPECTOS QUE DEBEN DE TOMARSE ENCUENTA PARA REALIZAR UN
DISEÑO DE PROTECCION CATODICA.
Una vez que se haya elegido el ducto al cual aplicar la protección catódica es
necesario llevar a cabo una limpieza y desmonte del área elegida donde será instalada
la caseta la cual consistirá en la remoción y disposición de toda la vegetación y
desechos dentro de las áreas que se indiquen, exceptuando los objetos que sean
señalados para permanecer en sus sitios.
El Desmonte consistirá en la remoción y disposición de toda la vegetación y desechos
dentro de las áreas que se indiquen, sin incluir desraigue. Estos trabajos también
incluirán la debida protección a toda la vegetación y objetos destinados a preservarse.
55

56. Tanto en la Limpieza y Desraigue como en el Desmonte, se entenderá como remoción
y disposición de “desechos” todo tipo de material orgánico o inorgánico, natural o
fabricado por el hombre, como lo son chatarras de todo tipo, rocas, troncos, etc., que
afecten la ejecución satisfactoria del trabajo.
Una vez llevada a cabo la actividad anteriormente mencionada se procede a realizar la
excavación en el área que se ha limpiado la excavación llevara una medida de 3m x 3m
como se muestra en la (figura 4.2).
3m
3m
Figura 4.2. Detalles de las medidas que debe de llevar la excavación.
Una vez que se comience a escarbar, es necesario sumarle a las medidas 40
centímetros más, es decir, se suman los 40 centímetros para al largo y ancho, y esta
serán las medidas de la excavación que es el grosor del concreto que debe de llevar la
caseta para evitar que la presión que ejerce el suelo sobre la construcción puede
ocasionar que esta se colapse por eso es necesario tomar en cuenta estas
consideraciones de diseño.
56

57. Es indispensable que se sumen estos cuarenta centímetros, ya que si no se toma en
cuenta, las medidas de la excavación disminuirán. Como se muestra en la (figura
4.2.1).
40cm
3m
3m
Figura 4.2.1. Vista frontal de las especificaciones de concreto del diseño.
Después de realizar la construcción de la caseta, es necesario ubicar el lugar donde se
encuentra el último ducto que pasa por ese lugar, debido a que la ubicación de la cama
anódica debe de ir a 60m de distancia.
CAMA ANODICA: el tipo de ánodos que se utilizaran para este diseño son llamados
ánodos PROTE-CAT diseñados por la compañía HC industrial, s.a de C.V son ánodos
de fierro-silicio y cromo.
Para determinar el número de ánodos, es necesario determinar mediante pruebas de
campo los requerimientos de corriente de las estructuras a proteger (ductos), debido a
que el presente diseño no ha sido aplicado se realizara para drenar una corriente
máxima de 95 Amps. Con base a ese dato se realizaran los cálculos y aplicación de las
fórmulas para su diseño.
57

58. Con el objeto de tener una base aproximada del numero de nodos PROTE-CAT por
emplear en un determinado punto de drenaje, tomaremos los 95 Amp, dividida entre la
capacidad máxima recomendada de drenaje de corriente por cada ánodo, que para el
caso de los ánodos PROTE-CAT es de 4 Amp por ánodo. Entonces (95 Amp / 4 Amp=
23.75) lo que nos ayuda a determinar que para el siguiente diseño se requieren 24
ánodos PROTE-CAT.
Una vez que determinamos el número de ánodos que debe de llevar la cama anódica,
se debe de trazar la ubicación de la cama, como se muestra en la (figura 4.2.2). La
siguiente figura, es un ejemplo de cómo se debe de realizar el trazado de las medidas
de la cama anódica, la cual debe de tener una profundidad de 2m por 200m de largo .
Figura 4.2.2.trazo de las medidas de la cama anodica
Despues de concluir con la excavacion de la cama anodica, se hacen unos hoyos con
un cava hoyos, para realizar la instalacion de los anodos, la distancia entre anodo y
anodo es de 7m. La profundidad del hoyo para instalar el anodo es de 2 m asta llegar al
agua, como se muestra en la (figura 4.2.3). Los anodos deben ir instalados en el agua
58

59. debido a que el agua es conductora de corriente,la corriente que se necesita obtener de
la cama anodica es corriente positiva.
.
Figura 4.2.3.excavacion para instalar el anodo.
Una vez que se instalan los anodos, se realiza un empalme de anodos. El cual consiste
en quitar una parte del recubrimiento del cable que sale del anodo y del cable que viene
de la caja union que da al rectificador, para hacer la conexión.Una vez que los
recubrimientos de los cables han sido retirados, se utiliza un conector para unir los
cables y se les coloca un molde como se muestra en la (figura 4.2.4). Despues se
coloca cinta electrica y se vierte resina scotchcast, la cual seca en menos de 15
minutos,realizado esto se concluye con el empalme de los anodos.
Figura 4.2.4. Empalme de ánodos.
59

60. Concluido el empalme de ánodos, se realiza una elaboración y vaciado de mezcla
sobre el cable, como se muestra en la (figura 4.2.5) para concluir con el tapado de la
excavación.
Figura 4.2.5 vaciado de mezcla sobre el cable.
Después que concluimos la instalación de la cama anódica, el cable que viene de la
cama, se conecta al rectificador que está dentro de la caseta subterránea y
posteriormente, se realiza lo que se llama un puenteo de ductos. El cual consiste en
aplicar soldadura, sobre un área del ducto más cercano a la caseta, en el cual se
remueve parte de la pintura, para poder soldar el cable al ducto, como se muestra en la
(figura 4.2.6).
Figura 4.2.6. Puenteo de ductos
60

61. El tipo de corriente que se obtiene del puenteo es negativa y el cable que sale del ducto
soldado, es colocado en la caja union que esta conectada al rectificador.
El rectificador que se utlizara es un rectificador que no tiene cobre, esta fabricado con
devanados de aluminio, esto para evitar que sea vandalizado como en los sistemas de
proteccion catodica.
El rectificador se encarga de mandar una capa o pelicula de corriente de 20 volts, que
lo protege de la corrosion y el desgaste. En la (figura 4.2.7) se muestra el tipo de
rectificador que debe utilizarse para este diseño.
Figura (4.2.7)rectificador con devanados de aluminio.
Despues que se termino con el puenteo y empalme de anodos, se realiza la instalacion
de la acometida electrica. La cual consiste en realizar otra excavacion, hacia el poste
donde se instalara el transformador, como se muestra en la (figura 4.2.8)
Figura 4.2.9.instalacion de acometida electrica.
61

62. Cuando se termina con la instalacion de la acometida electrica, se instala el
tranformador en el poste y conecta al rectificador para proporcionar el voltaje par que
funcione el diseño.
62

63. CONCLUSION
Del desarrollo del del sistema anteriormente descrito en el capítulo 4 se puede concluir
que dada la tecnología de transmisión (satelital) el sistema ofrece cobertura total de las
mediciones desde cualquier ducto. Además flexibilidad para transmitir las variables en
tiempo real de un SPC por Corriente Impresa. Proporcionando datos e información a
tiempo para la toma de decisiones y acciones. Lo cual aportara el beneficio de tener los
sistemas de protección catódica bajo supervisión remota permanente para la toma de
decisiones oportunas que lo mantengan bajo condiciones normales de trabajo.
La solución incluye el monitoreo remoto, captura de información (datos), generación de
alarmas, análisis e interpretación de los resultados, en un informe que se presenta de
forma mensual, el cual contiene un listado priorizado de recomendaciones necesarias
para evitar las fallas. Este análisis es realizado por especialistas utilizando para ello los
datos provenientes directamente desde los equipos de medición
El dispositivo de comunicación de campo está diseñado de manera compacta para ser
instalado internamente en el medidor y recibe alimentación de energía directamente del
mismo o por batería. La solución recolecta a través de medidores, datos claves de
operación de los equipos en campo, construye su historia y codifica y consolida estos
datos para una transferencia eficiente vía satélite.
Los datos son transportados de manera segura al Centro de Datos de Monitoreo donde
son convertidos en información crítica para toma de decisiones generada por una
plataforma de reporte basada en Web. Esta información es analizada por un equipo de
expertos para recomendar las acciones adecuadas a profesionistas claves y tomadores
de decisiones designados por quienes pueden visualizar dicha información 24 horas
diarias, 7 días a la semana como si se estuviera en sitio.
63

64. El diseño anterior muestra 2 grandes soluciones la primera es evitar que sean
vandalizados debido a que al no utilizar cable de cobre disminuye la posibilidad del
robo del mismo y como la caseta es subterránea el acceso atravez del rompimiento de
dicha estructura como en los otros diseños existentes es menos improbable, y la otra es
que por medio del monitoreo satelital estos pueden estar en constante revisión sin
necesidad de tantas visitas a campo y al mismo tiempo estar al pendiente que la
protección que está generando la protección catódica está trabajando al 100%.
64

65. BIBLIOGRAFIA
1.- Química
Autor:Ronald J. Gillespie, Aurelio Beltrán
Editorial porrua
1ra edicion 1884
2.- Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales: Volumen 2
Autor:William D. Callister
Editorial mc graw Hill
3ra edicion 1862
3.-Metalurgia general: Volumen 2
Autor:F.R. Morral
Editorial limussa
2da edicion 2001
4.-Corrosión y protección
Autor:Bilurbina Alter, Luis
Editorial nueva imagen
1ra edicion 1868
5.-La protección catódica y sus aplicaciones
Autor: Jehan Changarnier
Editorial mc graw hill
8va edición 1893
65

66. 6.-Corrosiones metálicas
Autor: Ulick R. Evans
Editorial porrua
1ra edicion 1789
7. - Química general
Autor: Ralph S. Becker, Wayne E. Wentworth
Editorial mc graw Hill
1ra edición 1987
8.-Ciencia e ingeniería de los materiales -
Autor: Donald R. Askeland, Pradeep P. Phulé
Editorial nueva imagen
1ra edición 1743
9.-Tecnología de materiales
Autor: Vicente Amigó Borrás
Editorial limusa
2da edición 1989
10.-Protección catódica aplicada a estructuras enterradas y sumergidas
Autor: Jorge Alberto Vidales Rangel
Editorial mc graw Hill
9na edicion 2003
66

67. 11.-Manual práctico de electricidad para ingenieros –
Autor: Donald G. Fink, H. Wayne Beaty, John M. Carroll
Editorial mc graw Hill
3ra edicion 1899
12.-Química: la ciencia central
Autor: Theodore L. Brown, Bruce E. Bursten, Julia R. Bur
Editorial porrua
5ta edición 1981
13.-Química: una ciencia experimental
Autor: Chemical Education Material Study
Editorial limusa
1ra edición 1798
14.-Ingeniería electroquímica: informción exhaustiva de la teoría
Autor: C.L. Mantell
Editorial nueva imagen
4at edición 2002
15.-Tecnología de materiales
Autor: Vicente Amigó Borrás
Eitorial mc graw Hill
1ra edicion 1999
67

68. 16.-Principios de química: los caminos del descubrimiento
Autor: Peter William Atkins
Editorial mc graw Hill
1ra edicion 1895
17.-Los laberintos de la tierra: gasoductos y sociedad en el oriente
Autor: Loreto Correa Vera, Tanya Imaña Serrano, W. Martín Añez Rea
Editorial nueva imagen
5ta edición 1978
18.-Protección catódica aplicada a estructuras enterradas y sumergidas
Autor: Jorge Alberto Vidales Rangel
Editorial limusa
3ra edicion 1678
68

69. ANEXOS
Figuras
Las grabaciones en las caras de los postes deben ser bajo-relieve.
Los postes deben ser pintados de color naranja y las grabaciones de color negro.
Los postes de concreto deben ser tipo V, con una resistencia a la compresión (f´c) igual
a 150 kg/cm2,reforzados con varillas de 9,5 mm (3/8 pulg) y estribos de 6,3 mm (1/4
pulg).
Figura anexos. Acabados y grabados para postes de señalamiento y reghistro tipo RA
69

70. Figura anexos. Arreglo tipico de un sistema de proteccion a base de anodos galvanicos.
70

71. SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS
A Ampere
a Espaciamiento entre electrodos del Método de Wenner para medir resistividad de
suelos (cm)
Ag Plata
Ag/AgCl Plata-Cloruro de Plata
Al Aluminio
ASTM American Society for Testing and Materials (Sociedad Americana para Pruebas y
Materiales)
AWG American Wire Gauge (Calibre de Cable Americano).
BS British Standard (Norma Británica)
oC Grado Celsius
CD Corriente directa
cm Centímetro
Cu/CuSO4 Cobre-Sulfato de Cobre
DNV Det Norske Veritas (Norma Noruega)
E Potencial ó diferencia de potencial eléctrico
U Vida útil material anódico (factor de utilización)
h Hora
I Corriente eléctrica
Ic Valor desconocido de la corriente que circula en un circuito
In Indio
km Kilómetro
m Metro
M Mega
mA Miliamperes
NACE National Association of Corrosion Engineers (Asociación Nacional de Ingenieros
en Corrosión).
71

72. N.T.N. Nivel de terreno natural
Porcentaje de IR Parámetro obtenido en mediciones de gradientes de potencial de
corriente directa.
R Resistencia eléctrica (Ω)
Rs Valor de la resistencia (shunt) (Ω)
s Segundo
V Volt
Vs Caída de potencial medida entre los extremos de la resistencia (shunt) (V)
Zn Zinc
ρ Resistividad (Ω - cm)
Ω Ohm
ISO International Organization for Standardization (Organización Internacional para la
Estandarización)
72

73. GLOSARIO
Alma del ánodo - Varilla, solera o tubo de acero colocado en el centro del ánodo
galvánico, utilizado para la sujeción o fijación del mismo.
Ánodo - El electrodo de una celda electrolítica en el cual la principal reacción que
ocurre es la de oxidación.
Ánodo galvánico o de sacrificio - Es un metal con potencial normal de oxidación
mayor que el de la estructura metálica por proteger, de tal forma, que al emitir corriente
de protección se consume.
Ánodo inerte - Es aquél que no produce corriente eléctrica y su consumo no es
directamente proporcional a la corriente de protección.
Caída de voltaje IR - Cambio de potencial debido al paso de una corriente eléctrica “I”
en un circuito de resistencia “R”. Esta caída debe ser considerada para una
interpretación válida en la medición de potenciales en los sistemas de protección
catódica.
Cambio de potencial - Diferencia entre el potencial estructura – medio (electrolito),
medido después de suspender la corriente de un sistema de protección catódica y el
potencial instantáneo en estado apagado.
Cátodo - Es el electrodo de una celda electroquímica, en el cual la principal reacción
que ocurre es la de reducción.
73

74. Corriente de protección - Es la corriente eléctrica directa, necesaria para obtener los
valores de potenciales de protección catódica de una estructura metálica enterrada o
sumergida en un electrolito.
Corrosión - Es la reacción electroquímica de un metal con su ambiente, resultando en
un deterioro gradual y progresivo del metal y sus propiedades. Esta especificación se
refiere a la corrosión como una acción electroquímica.
Densidad de corriente - Es la corriente eléctrica directa por unidad de área de
superficie de un electrodo, expresada en mili ampere por metro cuadrado.
Ducto ascendente - Tramo de tubería ascendente que conecta la trampa de diablos o
tubería de cubierta con la curva de expansión de la línea regular que se instala en el
lecho marino.
Electrodo de Referencia - Electrodo con potencial estable y reproducible, el cual se
usa en la medición de potenciales estructura – medio (electrolito).
Electrolito - Conductor iónico de corriente eléctrica directa. Se refiere al subsuelo o al
agua en contacto con una tubería metálica enterrada o sumergida.
Factor de daño del recubrimiento (ƒc) - Es el cociente que resulta de dividir la
relación de la densidad de corriente requerida para polarizar una superficie metálica de
acero recubierta, entre la densidad de corriente de la superficie metálica del acero
desnudo.
Factor de utilización - Es la proporción de material anódico considerada en el diseño,
que puede ser consumida en un ánodo.
74

75. Fuente de energía (Rectificador) - Es cualquier dispositivo que permite imprimir
gradualmente, la corriente eléctrica necesaria para la protección de una estructura a
través de energía eléctrica continua.
Masa neta total - Es la masa que se requiere para satisfacer la demanda de corriente
media, sin considerar la masa adicional del alma o soportes.
Polarización - Es la magnitud de variación de potencial de circuito abierto de un
electrodo, causado por el paso de una corriente eléctrica.
Poste de señalamiento y registro - Es aquél que indica la trayectoria y localización de
las estructuras metálicas por proteger, sirviendo además para medir el potencial de la
estructura al electrolito.
Potencial de estructura-electrolito - Es la diferencia de tensión, entre una estructura
metálica enterrada o sumergida y un electrodo de referencia, en contacto con el
electrolito.
Potencial en estado encendido - Potencial estructura–medio (electrolito), medido con
la corriente de protección catódica circulando.
Potencial de polarización - Potencial estructura–medio (electrolito), medido
inmediatamente después de interrumpir las fuentes de energía de protección catódica.
Es el potencial real de protección de la estructura.
Protección catódica - Procedimiento eléctrico para proteger las estructuras metálicas
enterradas o sumergidas contra la corrosión exterior, el cual consiste en establecer una
diferencia de potencial para que convierta a las estructuras en cátodo, mediante el paso
de corriente eléctrica directa proveniente del sistema de protección seleccionado.
75

76. Resistencia (shunte) - Resistencia de valor conocido, la cual permite determinar la
corriente eléctrica, mediante la obtención de diferencias de potenciales fijas, cuando es
insertada en un circuito que transporta carga eléctrica.
Resistividad del terreno - Es la resistencia eléctrica específica de un terreno, se
expresa en Ω-cm.
Soldadura por aluminotermia - Procedimiento para soldar conductores eléctricos a
estructuras metálicas, consiste de una mezcla pulverizada de óxidos de cobre y
aluminio con polvo de arranque, que se activa mediante una chispa, dentro de un
molde.
76