Control de la corrosión por Suelos de fondos de tanques de Almacenamiento construido sobre nivel. Ing. Gonzalo Soto M. gonzalo.soto44@gmail.com

INTRODUCCION

Los TCV construidos sobre el nivel de tierra se usan para: almacenar líquidos en la industria de petróleo (petróleo crudo – subproductos, combustibles líquidos) Industria de generación de energía en termoeléctricas TCV = Tanque Cilíndrico VERTICAL Laminas desnudas externamente de acero en los pisos Los Sistema de Protección Catódica (SPC) se usan para el control de la corrosión, el cual es necesario para: Mantener integridad de equipos Contención de combustibles Salvaguardar el medio ambiente de contaminación Suelo en contacto con el exterior de la lamina  CORROSIÓN

ANTECEDENTES EN PANAMA

Fincas de tanques en Panamá

Falla de fondo de tanque de 240,000 Barriles, REF 1 Bahía las Minas, Colon Abril 1986 Uno de los mayores a nivel mundial hasta esa fecha. 140,000 Barriles fuera del muro de contención – ref. 1

CORROSION EN TCV

Condiciones de operación, temperatura , agua etc. Donde CORRROSION EN Lamina de techo Paredes Pisos Estructura interna Depende de Medio en contacto Condiciones de operación, temperatura , agua etc. TCV En este trabajo nos limitaremos al control de la corrosión del lado externo de las láminas de los pisos de los tanques.

Reacciones normales en el proceso de Corrosión En el ANODO Ocurre perdida de metal con reacciones de Oxidación – desprendimiento de electrones En CATODO Áreas que NO se corroen ocurren reacciones de Reducción – electrones se consumen: En presencia de Oxigeno: (cerca del borde del tanque) En ausencia de Oxigeno Disociación del agua

Hidrogeno Atómico Emigra dentro del metal y puede producir daños por tensiones internas o Reacciones secundarias con elementos de aleación, los cuales cambian sus propiedades mecánicas. Corrosión inducida por hidrogeno. Reacciona con otro hidrogeno atómico libre formando hidrogeno molecular que puede emigrar a la atmosfera en forma gaseosa o adherirse a la superficie del metal.

Reacciones anódicas y catódicas en la celda de corrosión.

Medidas de control de Corrosión externa de fondos TCVs en Panamá

Selección de subsuelo Cuando es posible la primera medida de control es seleccionar el material que estará en contacto con las láminas de los tanques. Seleccionándose suelos arenosos, libres de elementos corrosivos, especialmente libres de cloruros, sulfatos, azufre o materiales higroscópicos - arcillas. Debido al diámetro relativamente grande de las arenas la humedad drena más fácilmente. Cuando es posible se ha utilizado arena de rio lavada o materiales gruesos que permitan el paso de la corriente eléctrica.

Sistemas de protección catódica, generales NACE International define la protección catódica como la técnica para reducir la corrosión de una superficie metálica haciendo esa superficie el cátodo de una celda de corrosión. Consiste en suministrar corriente directa (D.C.- electrones) a todas las superficies metálicas – inmersas o enterradas que están en contacto con un electrolito y sujetas a corrosión; p.ej.: Tuberías, tanques enterrados, cascos de barcos, pilotes de muelles, tabla estacas y fondos de TCHs entre otros. La corriente de protección – electrones - polarizan negativamente las zonas mas catódicas – electropositivas – hasta igualarlas con las zonas mas electronegativas, de esta manera la fuerza electromotriz o voltaje impulsor de la celda de corrosión desaparece.

Polarización producida por Protección Catódica

El suministro de corriente puede efectuarse con ánodos galvánicos (metales más electronegativos que el metal a proteger) típicamente Zinc o Magnesio o con una fuente que transforma y rectifica la AC (rectificador) y la drena al medio corrosivo como corriente directa por medio de ánodos inertes. ANODOS GALVANICOS CORRIENTE IMPRESA – ANODOS INERTES

La selección del sistema a utilizar depende por razones económicas de la cantidad de corriente requerida y de la resistividad del medio ambiente. Debido a que normalmente los pisos de los TCVs no tienen recubrimientos externos el área en contacto con los suelos es grande y por tanto la corriente requerida para protegerlos son altas; utilizándose normalmente SPC por corriente impresa.

CRITERIOS DE PROTECCIÓN

Alcanzar -850 mili voltios en la superficie externa del acero Normas internacionales han adoptado los siguientes criterios de protección para las láminas de los TCVs con protección catódica. Alcanzar -850 mili voltios en la superficie externa del acero Alcanzar una polarización en la superficie de las láminas de 100 mili voltios. En Panamá ninguna norma legal incluye la necesidad de normas de protección de fondos de tanques Depende de la voluntad de las empresas de preservar sus activos y evitar las consecuencias asociadas a la contaminación al medio ambiente

CONFIGURACIÓN

Selección de SPC depende de la existencia o no de membrana de contención debajo de los tanques Tanques sin membrana de contención: Las normas de ingeniería contemplaban únicamente diques de contención para retener en su interior los combustibles en caso de roturas de fondos de TCVs. Sin embargo muchos de estos muros permitían filtraciones con la consiguiente contaminación al subsuelo. Tanques construidos con muros de contención podían ser protegidos – individualmente o en grupos - con ánodos en la periferia de cada tanque o varios TCVs en conjuntos con ánodos instalados a mayor profundidad. Tanques con membranas de contención: En 1980-81 se instalaron los primeros tanques con membranas de contención, en Panamá, las mismas tienen espesores del orden de 1.5 mm – 60 mils pgda. Debido a que estas membranas son eléctricamente impermeables, los ánodos deben instalarse encima de la Membrana para evitar el rechazo de la corriente - efecto pantalla.

Efecto “pantalla” en membrana eléctricamente impermeable

Instalación de base de tanque con membrana de contención

MATERIALES DE ANODOS

TODAS LAS REACCIONES ANODICAS INCLUYEN PERDIDAS DE MATERIALES Algunas reacciones: consumen agua secando el entorno del ánodo. bajan el pH produciendo acidez; los materiales deben ser resistentes a ácidos producen entorno gaseoso alrededor del ánodo, y debe permitirse su remoción TODAS LAS REACCIONES ANODICAS INCLUYEN PERDIDAS DE MATERIALES Los SPCs. en panamá han utilizado de material Grafito, Hierro silicio y debajo de los tanques ánodos mezcla de óxidos metálicos MMO.

Son ánodos dimensionalmente estables, debido al desgaste mínimo que presentan en su superficie.

Ánodo MMO dentro de malla con carbón Ánodo MMO tipo ribbon, sin relleno de carbón

Electrodos de referencia con relleno (izq) y sin relleno (der) ELECTRODOS DE REFERENCIA: Para verificar si se cumplen los criterios de protección es necesario instalar electrodos de referencia debajo de los tanques en posiciones predeterminadas de manera permanentes o con facilidades para introducir y mover debajo de los pisos de los tanques electrodos móviles. Electrodo de referencia móvil Electrodos de referencia con relleno (izq) y sin relleno (der)

Tubo Ranurado

Fallas que dan lugar a corrosión Variables de diseño mal seleccionadas. Mala distribución de la corriente debajo del fondo del tanque. Defectos de instalación. Fallas de los electrodos de referencia Falta de mantenimiento de los rectificadores externos al sistema Fallas de los materiales. Falta de control de la operación

GRACIAS POR SU ATENCIÓN