Corriente impresa o ánodos galvánicos: cómo elegir

Los dos sistemas convierten la estructura en el cátodo de una celda y la protegen de la misma manera (ver la guía Qué es la protección catódica). La diferencia está en la fuente de la corriente.

En un sistema de ánodos galvánicos, o de sacrificio, la corriente se genera sola: el ánodo es de un metal más activo que el acero y, conectado a la estructura, se consume en su lugar. La tensión que impulsa la corriente es la diferencia de potencial entre el ánodo y el acero protegido, de 250 a 900 mV según el metal del ánodo. Se conoce como tensión de excitación (driving voltage) y no se puede aumentar.

En un sistema por corriente impresa, la corriente la entrega un rectificador alimentado con corriente alterna, a través de un dispersor de ánodos de bajo consumo. La tensión de salida se regula según lo que necesite la estructura y puede ser muchas veces mayor que la de un ánodo galvánico.

Esa diferencia de tensión explica casi todo lo demás: cuánta corriente puede entregar cada sistema, en qué suelos funciona, qué distancia cubre y cuánto se puede ajustar.

• Corriente requerida. Es el dato principal. Depende de la superficie a proteger y del estado del revestimiento: una cañería bien revestida necesita una fracción de la corriente que necesita el mismo caño desnudo. En una estructura nueva se calcula con densidades de corriente de diseño; en una existente se mide con un ensayo de requerimiento de corriente. Con poca corriente alcanzan los ánodos galvánicos; con mucha, harían falta tantos ánodos que conviene la corriente impresa.
• Resistividad del suelo. La corriente de un ánodo galvánico es su tensión de excitación dividida por la resistencia del circuito, y la mayor parte de esa resistencia es la del suelo que rodea al ánodo. En suelos de alta resistividad, un ánodo galvánico entrega muy poca corriente; la corriente impresa compensa esa resistencia con más tensión. Ver Mediciones de resistividad y pH de suelos.
• Energía eléctrica. La corriente impresa necesita alimentación permanente. Donde no hay red eléctrica, la opción habitual son los ánodos galvánicos; si la corriente requerida es alta, el rectificador puede alimentarse con una fuente alternativa, como paneles solares, que suma costo y mantenimiento.
• Aislación eléctrica. La corriente del sistema se reparte entre la estructura y todo lo que esté conectado a ella. Si una cañería está en contacto con una malla de puesta a tierra de cobre o con otras cañerías, los ánodos galvánicos se consumen protegiendo también esas estructuras y no alcanzan. Las juntas aislantes separan la estructura y permiten aprovechar la corriente.
• Estructuras vecinas. La corriente que sale de un dispersor recorre el suelo y puede tomar una cañería vecina como camino: entra en ella y la corroe donde sale. Ese riesgo de interferencia es mucho mayor con corriente impresa y se evalúa en el diseño, junto con la ubicación del dispersor.
• Costo durante la vida útil. Los ánodos galvánicos tienen bajo costo inicial y no consumen energía, pero su costo crece con la corriente: cada ampere adicional son más ánodos. La corriente impresa tiene un costo inicial mayor, por el rectificador, el dispersor y la alimentación, y un costo de energía y mantenimiento, pero entrega mucha corriente con una sola instalación. Por eso la comparación se hace sobre toda la vida útil. Ver Estudios de factibilidad económica.

Como referencia general, sin reemplazar el cálculo de cada caso:

El metal del ánodo define la tensión de excitación y, con ella, la corriente que puede entregar en cada suelo. La tensión de excitación es la diferencia entre el potencial del ánodo y el del acero protegido, −850 mV respecto de Cu/CuSO₄:

Valores aproximados, respecto de Cu/CuSO₄.

El magnesio estándar aprovecha mejor su masa que el de alto potencial, así que el de alto potencial se elige cuando hace falta su mayor tensión. En agua de mar se usan, además, ánodos de aluminio. En el suelo, los ánodos se instalan con un relleno que mantiene la humedad y baja la resistencia de contacto. Ver Ánodos para protección catódica y Sistemas de ánodos galvánicos.

En corriente impresa, la otra decisión es el dispersor. Sus ánodos son de bajo consumo, como los de hierro-silicio-cromo o de titanio con óxidos mixtos, y van rodeados de coque calcinado de petróleo, que baja la resistencia y alarga la vida útil.

• Profundo: los ánodos van en una perforación vertical. Conviene cuando el suelo superficial es de alta resistividad, hay poco espacio o hay riesgo de interferencias con otras estructuras.
• Superficial: los ánodos van en zanja o en pozos de poca profundidad. Conviene cuando hay espacio disponible y el suelo cercano a la superficie es de baja resistividad.

Ver Dispersores y Rectificadores.

Los dos sistemas no se excluyen. Es habitual:

• Proteger con ánodos galvánicos durante la construcción de un ducto, hasta que se energiza el sistema de corriente impresa definitivo.
• Reforzar con ánodos galvánicos un tramo aislado o un punto con falta de protección dentro de un sistema por corriente impresa.
• Pasar de ánodos galvánicos a corriente impresa cuando la demanda de corriente creció, por ejemplo porque el revestimiento envejeció. Antes conviene evaluar si es mejor repararlo. Ver Recoating.

Al combinarlos hay que prever cómo interactúan. Si la corriente impresa lleva la estructura a un potencial más negativo que el del ánodo galvánico, como puede pasar con el zinc, el ánodo deja de entregar corriente. Y un ánodo conectado en forma directa impide medir el potencial OFF, porque su corriente no se puede interrumpir: por eso se conecta a través de una CMP.

• Los ánodos galvánicos también se controlan. Se miden los potenciales de la estructura y la corriente de cada ánodo en la CMP. Un ánodo agotado o un cable cortado deja de proteger sin ningún aviso.
• Sumar ánodos no siempre suma protección. Si la estructura está en contacto con una malla de puesta a tierra o con otras cañerías, o si el suelo es muy resistivo, los ánodos nuevos se consumen sin llevar la estructura al criterio.
• La corriente impresa no es siempre la mejor opción. En una estructura chica, bien revestida y aislada, el rectificador, la alimentación y su mantenimiento cuestan más que los ánodos, y el exceso de corriente desprende el revestimiento.
• Elegir el sistema no es elegir el ánodo. Primero se determina la corriente requerida; con ese dato se elige el sistema, y recién después el tipo de ánodo o de dispersor.