10 enero 2013

El problema de la corrosión en los cables de energía subterráneos




Hay numerosos tipos de corrosión, pero los que discutimos aquí son los que probablemente encontremos en instalaciones de cables de potencia subterráneos. En esta explicación inicial, el plomo se usará como metal de referencia. No discutimos la corrosión de conductores neutros de cobre.

Corrosión anódica (Corrientes DC perdidas)

Las corrientes DC perdidas proceden de fuentes tales como las operaciones de soldadura, flujo entre dos estructuras y sistemas de tranvías.

La corrosión anódica se debe a la transferencia de corriente directa de la instalación que corroe al medio, usualmente la tierra. En el punto de corrosión, el voltaje es siempre positivo en la instalación que correo.

Como ejemplo indicamos la corrosión de una funda de plomo, el plomo proporciona una trayectoria de resistencia de tierra baja para la corriente DC para volver a su fuente. En algún área remota desde el punto donde la corriente entra en el plomo, pero cerca del punto de comienzo de la corriente perdida, la corriente deja la envolvente del plomo y de nuevo se levanta en la trayectoria de retorno DC normal.

El punto de entrada de la corriente perdida usualmente no da como resultado la corrosión del plomo, pero el punto de salida es frecuentemente un sitio de corrosión.

Picaduras corroídas en el lado limpio son usualmente el resultado de corrosión anódica. Los productos de corrosión anódica tales como óxidos, cloruros o sulfatos de plomo se desprenden por el flujo de la corriente. Si se encuentra cualquier producto de corrosión, usualmente llevan a cloruro o sulfato de plomo que se crea por el potencial de la envoltura que fue creada por el potencial de la envolvente positiva que atrae a los iones de cloruro o sulfato.

En casos anódicos severos, puede formarse peróxido de plomo. Los cloruros, sulfatos, y carbonatos de plomo son blancos, mientras que el peróxido de plomo es marrón chocolate.

Corrosión catódica

La corrosión catódica se encuentra menos frecuentemente que la corrosión anódica, especialmente con la eliminación de la mayoría de los sistemas de tranvía de las calles.

Esta forma de corrosión es usualmente el resultado de la presencia de un álcali o sal alcalina en la tierra. Si el potencial del metal excede – 0,3 voltios, puede esperarse corrosión catódica en aquellas áreas.

En corrosión catódica, el metal no se extrae directamente por la corriente eléctrica, pero puede ser disuelta por la acción secundaria del álcali que se producido por la corriente. Los iones hidrógenos se atraen al metal, pierden su carga, y se liberan como gas hidrógeno.

Esto da como resultado la disminución en la concentración de ión hidrógeno y la solución llega a ser alcalina. El producto de corrosión final formado por el plomo en condiciones catódicas es usualmente monóxido de plomo y carbonato de sodio. El monóxido de plomo formado de esta forma tiene un color rojo/naranja brillante y es una indicación de la corrosión catódica del plomo.

Corrosión galvánica

La corrosión galvánica ocurre cuando dos metales disimilares en un electrolito tienen un enlace metálico entre ellos.

Se produce cuando un metal es ánodo y el otro cátodo. El ánodo corroe y protege el cátodo cuando la corriente fluye en el electrolito entre ellos. La envolvente de plomo del cable puede llegar a ser el ánodo o el cátodo de una célula galvánica.

Esto puede ocurrir debido a que la envolvente del plomo se pone a tierra a una estructura metálica hecha de metal disimilar y generalmente tiene una longitud considerable.

Las varillas de tierra de cobre son frecuentemente una fuente del otro metal en la célula galvánica. La fuerza corrosiva de una célula galvánica es dependiente de los metales que se forman en los electrodos y la resistencia del electrolito en el que existen. Este tipo de corrosión puede a menudo ser anticipado y eludido manteniendo siendo cuidadosos en las prácticas de construcción y eliminando instalaciones que tengan metales diferentes conectados entre sí en la tierra o el otro electrolito.

Corrosión química

La corrosión química es un año que puede ser atribuido enteramente al ataque químico sin el efecto adicional de la transferencia de electrones.

El tipo de agente químico que puede desintegrar el plomo es usualmente una concentración fuerte de álcalis o ácidos.

Ejemplos incluyen soluciones alcalinas de hormigón curado incompletamente, ácido acético de madera volatilizada o yute, productos de residuos de plantas industriales, o agua con una gran cantidad de oxígeno disuelto.

Corrosión AC

Hasta 1979, la corrosión AC se creía insignificante, pero posible, causa de daños en el cable.

En 1907 ensayos con electrodos de plomo mostraron que el efecto corrosivo de corrientes AC pequeñas eran menores que el 0,5 % cuando se comparan con los efectos de las corrientes DC similares. Más tarde se trabajó usando densidades más altas de corriente AC se demostró que la corrosión AC puede ser un factor mayor en la corrosión neutral concéntrica.

Corrosión de célula local

La corrosión de células locales, también conocida como aireación diferencial en una forma específica, es causada por células electrolíticas que son creadas por un ambiente no homogéneo donde el cable es instalado.

Ejemplos incluyen variaciones en la concentración del electrolito a través del cual el cable pasa, variaciones en las impurezas del metal, o un amplio rango de tamaños de granos en el relleno. Estas células de concentración corroen el metal en áreas de concentración de iones baja.

La corrosión de aireación diferencial es una forma específica de corrosión de célula local donde un área del metal tiene un suministro de oxígeno reducido comparado con las secciones próximas que se exponen a cantidades normales de oxígeno.

El área de oxígeno baja es anódica al área de oxígeno más alta y tiene lugar un flujo de electrones a través del material de cubierta (oxígeno famélico) al área expuesta (nivel de oxígeno normal).

La corrosión de aireación diferencial es común en cables subterráneos, pero la tasa de corrosión es generalmente bastante baja. Ejemplos de situaciones que pueden causar esta forma de corrosión incluyen una sección de envolvente desnuda o conductores de neutro que se colocan en un conducto húmedo o con lodo o cuando estos son puntos bajos en el conducto.

Otras formas de corrosión

Hay otras numerosas formas de corrosión posibles, pero las causas  más probables son las que hemos presentado. Un ejemplo de otra forma de corrosión es la acción microbiológica de una bacteria anaeróbica que puede existir en ambientes libres de oxígeno con valores de pH entre 5,5 y 9,0.

El ciclo de vida de la bacteria anaeróbica depende de la reducción de materiales de sulfato antes que del consumo de oxígeno libre. La corrosión resultante de bacterias anaeróbicas produce sulfitos de calcio o hidrógeno y puede ser acompañado por un fuerte olor de sulfito de hidrógeno y acumular un limo negro.

Bibliografía
  • Corrosion types encountered with power cables. Electrical Power Cable Engineering – William A. Thue

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