Criterios de protección catódica: −850 mV y 100 mV

El potencial estructura-suelo es la diferencia de potencial entre la estructura y un electrodo de referencia apoyado en el suelo. Sin protección, el acero tiene su potencial natural, que depende del suelo y del estado del metal. Al circular la corriente de protección, el potencial se desplaza hacia valores más negativos: la estructura se polariza.

Un criterio de protección fija a qué valor tiene que llegar ese potencial, o cuánto tiene que desplazarse, para que la velocidad de corrosión del acero sea despreciable. Los criterios de esta guía son para el acero: otros metales, como el aluminio o el cobre, tienen valores propios. Se aplican a cañerías enterradas o sumergidas (NACE SP0169) y también a fondos de tanques y tanques enterrados (NACE SP0193, API RP 651 y NACE SP0285). En la Argentina, son también los criterios del marco normativo de gasoductos y redes de gas, en el Apéndice D de la NAG-100.

El criterio pide que el potencial polarizado de la estructura sea −850 mV o más negativo respecto de Cu/CuSO₄. Polarizado significa sin la caída de tensión en el suelo: con la corriente de protección circulando, el electrodo mide también la caída óhmica (IR) entre la estructura y el electrodo, y la lectura ON resulta más negativa que el potencial real del metal.

Para eliminar la caída IR se interrumpe la corriente y se lee el potencial un instante después, pasado el pico transitorio del corte: es el potencial OFF. La polarización tarda en disiparse, de modo que en ese instante el valor medido corresponde al metal polarizado, sin caída IR. Una lectura ON solo sirve para evaluar el criterio si se conoce y se descuenta la caída IR, lo que en la práctica obliga igual a interrumpir la corriente o a usar cupones.

Es el criterio más usado porque es directo: un valor por punto, comparado con un umbral fijo.

El criterio pide que la estructura se haya polarizado al menos 100 mV respecto de su potencial sin protección. Se mide de dos maneras:

• Por formación: la diferencia entre el potencial OFF y el potencial natural, tomado antes de energizar el sistema.
• Por despolarización: se corta la corriente, se registra el potencial OFF y se sigue midiendo hasta que el potencial se estabiliza. La diferencia entre el OFF y ese valor final es la polarización. Puede llevar de horas a días.

Es útil cuando la estructura no llega a −850 mV OFF, por ejemplo en cañerías con el revestimiento deteriorado, porque se puede cumplir con mucha menos corriente.

No conviene usarlo cuando la estructura está conectada a metales distintos, como el cobre de una malla de puesta a tierra; cuando hay corrientes vagabundas o de interferencia que impiden obtener un OFF estable; con temperaturas elevadas, ni en suelos con bacterias sulfato-reductoras. En esos casos, 100 mV pueden no alcanzar.

Se instalan interruptores en todas las fuentes de corriente que influyen sobre el tramo: rectificadores y ánodos galvánicos conectados a través de cajas de medición de potencial (CMP). Los interruptores se sincronizan por GPS para que corten todos al mismo tiempo, con un ciclo fijo de encendido y apagado, y en cada punto se registran el ON y el OFF con un electrodo de Cu/CuSO₄ apoyado sobre suelo húmedo, lo más cerca posible de la estructura.

Si una fuente queda sin interrumpir, por ejemplo un rectificador de otra estructura cercana, el OFF incluye su caída IR y no es válido. Donde la corriente no se puede interrumpir, como con ánodos galvánicos conectados en forma directa, se usan cupones de corrosión: una pieza de acero conectada a la estructura que se desconecta para medir su OFF sin cortar el sistema.

Ver Relevamiento de potenciales ON, naturales y ON/OFF.

Datos de ejemplo. Potenciales respecto de Cu/CuSO₄.

En los tres puntos la lectura ON es más negativa que −850 mV. Con el OFF, solo el punto 1 cumple ese criterio. El punto 2 no llega a −850 mV, pero cumple por la polarización de 100 mV. El punto 3 no cumple ninguno de los dos: ahí falta protección, aunque la lectura ON parezca buena.

ISO 15589-1 ajusta el potencial de protección del acero según el medio:

Respecto de Cu/CuSO₄. Entre 40 y 60 °C, el valor se interpola.

También hay un límite en sentido contrario. Un potencial OFF excesivamente negativo genera hidrógeno sobre el acero, que puede desprender el revestimiento y fragilizar los aceros de alta resistencia. Por eso ISO 15589-1 fija un potencial límite: el potencial OFF no debe ser más negativo que −1.200 mV respecto de Cu/CuSO₄. Los resultados se evalúan en los dos sentidos, no solo contra −850 mV.

Las mediciones en las CMP evalúan el criterio en puntos separados por cientos de metros o más, y entre una CMP y la siguiente puede haber tramos que no cumplen. El Close Interval Survey (CIS) releva el potencial ON y OFF paso a paso sobre la traza y muestra dónde se cumple el criterio y dónde no.

El resultado es un perfil de potenciales por progresiva, con la línea de criterio, y la lista de tramos fuera de criterio. En una auditoría, esa evaluación se cruza con el estado de rectificadores, ánodos y aislaciones para encontrar la causa.

• Un ON más negativo que −850 mV no es cumplir el criterio. El criterio se evalúa con el potencial polarizado: sin el OFF, no se puede afirmar que la estructura esté protegida.
• La polarización se mide desde el OFF, no desde el ON. Medida desde el ON incluye la caída IR y da una polarización mayor que la real.
• El potencial natural no es un valor fijo. Cambia con el suelo, la humedad y el estado del metal. Por eso se registra antes de energizar el sistema, como línea de base.
• Cumplir en las CMP no asegura cumplir en toda la traza. Entre dos puntos de medición puede haber tramos sin protección suficiente; el CIS los muestra.
• Más negativo no es mejor. Un potencial OFF más negativo que −1.200 mV daña el revestimiento y puede fragilizar el acero.
• Un OFF con una fuente sin interrumpir no es un OFF. Todas las fuentes que influyen sobre el tramo se cortan al mismo tiempo.