9. PROTECCIÓN DE TUBERÍAS.
9.1. Generalidades.
9.1.1. La corrosión de las tuberías depende principalmente del medio ambiente en que están colocadas, del material de su fabricación y del régimen de funcionamiento a que se ven sometidas El Ingeniero proyectista deberá tener en cuenta estos factores para elegir la protección adecuada.
9.1.2. Las tuberías destinadas a abastecimiento de agua se proyectan ordinariamente enterradas, por lo que se trata este caso de manera particular.
En los casos de tuberías no enterradas y de las sumergidas el Proyectista estudiará la protección que proceda teniendo en cuenta las especiales condiciones corrosivas del medio ambiente.
9.1.3. Cualquier sistema de protección deberá reunir las siguientes condiciones:
a) Buena adherencia a la superficie de la tubería a proteger.
b) Resistencia física y química frente al medio corrosivo en que está situada.
c) Impermeabilidad a dicho medio corrosivo.
9.1.4. La protección exterior de la tubería es la que debe estudiarse con mayor cuidado, debido a que, de ordinario, el medio circundante es más agresivo que el agua que circula por el interior.
9.2. Factores que influyen en la corrosión.
9.2.1. Los factores que influyen en la corrosión de tuberías metálicas o de las armaduras de las tuberías de hormigón pueden encuadrarse en los grupos siguientes:
1.- La porosidad del suelo, que determina la aireación y por tanto, la afluencia de oxigeno a la superficie de la pieza metálica.
2.- Los electrolitos existentes en el suelo, que determinan su conductividad.
3.- Factores eléctricos, como pueden ser la diferencia de potencial existente entre dos puntos de la superficie del metal, el contacto entre dos metales distintos y las corrientes parásitas.
4.- El pH de equilibrio del agua y del terreno.
5.- La acción bacteriana, que influye en la corrosión de tuberías enterradas junto con la aireación y la presencia de sales solubles.
6.- El aumento de la agresividad, producido por la superposición de dos o más de los factores anteriores.
9.3. Clasificación general de los sistemas de protección.
9.3.1. Entre los posibles sistemas de protección de tuberías se destacan los siguientes:
|
A base de betunes asfálticos |
Recubrimientos orgánicos |
Mástiques asfálticos de aplicación en caliente. Pinturas asfálticas. Recubrimientos reforzados. |
Recubrimientos inorgánicos |
A base de cemento portland. Metálicos. |
Protección catódica |
Por fuente de corriente auxiliar. Por ánodos de sacrificio. |
9.3.2. A título de mera orientación se indican esquemáticamente a continuación los tipos usuales de revestimiento de tuberías, siguiendo el orden indicado en el cuadro siguiente:
Protección |
Exterior |
Tuberías metálicas enterradas (cuadro 9.4.1.a) |
Interior |
Tuberías a base metálicas (cuadro 9.5.1 ) |
9.4. Protección exterior.
9.4.1. En los cuadros 9.4.1. a, b y c, se describen algunos tipos de protección exterior de tuberías metálicas, atendiendo a que estén enterradas, en la atmósfera o sumergidas y a la mayor o menor agresividad del medio.
9.4.2. En el cuadro 9.4.2. se describen algunos tipos de protección exterior de tuberías a base de cemento atendiendo al tipo de medio ambiente que las rodea y a la mayor o menor agresividad del mismo.
CUADRO NÚMERO 9.4.1.a
Protección exterior
Tuberías metálicas enterradas.
Medio ambiente |
Producto base de protección |
Sistemas |
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Imprimación |
Capas intermedias |
Acabado |
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Poco o medianamente agresivo |
Alquitrán |
Capa de pintura de alquitrán o clorocaucho. |
Capa de esmalte de alquitrán de aplicación en caliente, con un filtro de amianto embebido. |
Capa de lechada de cal o un papel kraft. |
||
Capa de emulsión de alquitrán con las características del apartado 2.32.6. |
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Asfalto |
Capa de betún asfáltico soplado (espesor máximo 0,5 mm). |
|
Capa de mástique asfáltico (espesor mínimo 2 mm). |
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Cinc metálico (galvanizado). |
Capa de cinc aplicada por inmersión de la tubería en cinc fundido |
|||||
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Capa de alquitrán o clorocaucho. |
1. Capa de esmalte de alquitrán (espesor de 1,5 a 3 mm.). 4. Fieltro de amianto de fibra de vidrio o arpillera de yute saturado de alquitrán |
Capa de lechada de cal o un papel kraft. |
|||
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Capa de betún asfáltico. |
|||||
Muy agresivo . |
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|||
Asfalto (zonas encharcadas) capa de betún asfáltico. |
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Capa de mástique asfáltico de aplicación en caliente (espesor mínimo, 3 mm.). |
|||
Asfalto (protección media). |
Capa de betún asfáltico soplado (espesor máximo 5 mm). |
1. Capa de esmalte asfáltico (espesor mínimo 2 milímetros) |
|
|||
Asfalto (fuerte protección). |
Capa de betún asfáltico soplado (espesor máximo 5 mm). |
1. Capa de mástique asfáltico (espesor mínimo 2 mm.) |
Revestimiento de cordel de espesor. |
|||
Cemento |
Capa de mortero de cemento, reforzado con malla de alambre. Las posibles grietas producidas se sellarán con betún asfáltico o brea de hulla. |
|||||
Protección catódica (en combinación con algún revestimiento) |
Por fuerte de corriente auxiliar o por ánodos de sacrificio. |
|||||
Muy agresivo (caso de erosión mecánica). |
Alquitrán y cemento |
Capa de alquitrán o clorocaucho. |
Capa de esmalte de alquitrán (espesor de 1,5 a 3 mm.). |
Revestimiento de mortero de cemento. |
Estos detalles son meramente indicativos.
CUADRO NÚMERO 9.4.1. b
Protección exterior
Tuberías metálicas en la atmósfera
Medio ambiente |
Producto base de protección |
Sistema |
||
Imprimación |
Capas intermedias |
Acabado |
||
Poco o moderada mente agresivo. |
Alquitrán y pintura. |
Una o dos capas de pintura de minio de plomo con barniz de resina sintética. |
|
Una capa de esmalte sintético o una capa de pintura de alquitrán. |
Cinc metálico. |
Galvanizado electrolítico por inmersión o metalizado a pistola. |
|||
Muy agresivo. |
Alquitrán. |
Capa de pintura de alquitrán. |
1. Capa gruesa de esmalte de alquitrán de aplicación en frío. |
Capa de pintura de aluminio. |
Estos detalles son meramente indicativos.
CUADRO NÚMERO 9.4.1.c
Protección exterior
Tuberías metálicas sumergidas
Medio ambiente |
Producto base de protección |
Sistema |
||
Imprimación |
Capas intermedias |
Acabado |
||
Agua dulce |
Pintura fenólica |
Capa de barniz fenólico pig-mentado con minio de plomo. |
|
Varias capas sucesivas de pintura fenólica pigmentada con aluminio. |
Alquitrán |
Capa de alquitrán o cloro-caucho. |
Capa de esmalte de alquitrán plastificado. |
Pintura antiincrustable (opcional). |
|
Alquitrán epoxi. |
Una o dos capas de alquitrán epoxi. |
|||
Alquitrán |
Capa de alquitrán o cloro-caucho. |
1. Capa de esmalte de alquitrán (espesor de 1,5 a 3 mm). |
Capa de esmalte de alquitrán (espesor mínimo, 1 milímetro). |
|
Pintura de cinc |
Capas de cinc metálico aplicado a pistola con espesor de 2 mm. |
Pintura rica en cinc de aglomerante orgánico. |
Pintura impermeable |
|
Uretanos |
Capa de pintura formada a base de un vehículo de aceite de ricino al cual se le incorpora en el momento de su aplicación un polilsocianato. |
|||
Resina vinílica |
Wash-primers de butiral polivinilo. |
|
Una o varias capas de pintura vinílica. |
|
Resina vinílica |
Una o varias capas de pintura vinílica en cuya resina contiene grupos carbóxilos. |
|||
|
Protección catódica |
Los sistemas anteriores pueden ir suplementados con una protección catódica. |
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Agua dulce en caso de posible erosión. |
Resina epoxi. |
Capa anticorrosiva rica en cinc. |
|
Capa de recubrimiento epoxi, curado, con polia-midas y mezclado con arena. |
Estos detalles son meramente indicativos.
CUADRO NÚMERO 9.4.2.
Protección exterior
Tuberías a base de cemento
Medio ambiente |
Producto base de protección |
Sistema |
|||
Imprimación |
Capas intermedias |
Acabado |
|||
Agresivo |
Emulsiones bituminosas. |
Emulsiones de asfalto o alquitrán |
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Asfaltos y alquitranes |
Se utilizan unos u otros, pero nunca en contacto. |
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Caucho |
Capa de clorocaucho |
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Recubrimientos bituminosos o de neopreno. |
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Esteres epoxi |
Capa resistente a los álcalis del cemento |
|
Una o varias capas de pintura éster epoxi. |
||
Alquitrán epoxi. |
Una o varias capas de pintura de alquitrán epoxi. |
||||
Silicatos |
Una o varias capas de soluciones acuosas de silicato sódico o fluosilicatos de magnesio de cinc. |
||||
Muy agresivo |
Neopreno |
Una capa de clorocaucho |
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Una o varias capas de pintura de neopreno |
|
Muy agresivo y larga duración |
Epoxi. |
Una o varias capas de pintura epoxi. |
|||
Agresivo (con inmersión continua o intermitente en agua) |
Resinas vinílicas |
Una o varias capas de pintura vinílica. |
Estos detalles son meramente indicativos.
CUADRO NÚMERO 9.5.1.
Protección interior
Tuberías metálicas
Medio ambiente |
Producto base de protección |
Sistema |
||
Imprimación |
Capas intermedias |
Acabado |
||
Cualquier medio |
Alquitrán |
Compuesto de breas de alquitrán y aceites de alquitrán refinados. |
Esmalte de alquitrán de aplicación en caliente |
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Cinc metálico Cemento |
Galvanizado eletrolítico o galvanizado por inmersión |
Estos detalles son meramente indicativos.
NOTA.- Las tuberías a base de cemento no necesitan protección interior.
9.5. Protección interior.
9.5.1. En la protección interior de tuberías metálicas debe tenerse en cuenta que el agua que circula por su interior es agua potable, dando lugar a una agresividad relativamente escasa, por lo que los tipos de protección que se utilizan son de una gran sencillez. En el cuadro 9.5.1. se indican los más usuales.
9.5.2. En las tuberías fabricadas a base de cemento debe considerarse la posibilidad de que aguas muy puras pueden ser agresivas.
9.6. Protección catódica.
9.6.1. Las corrientes eléctricas en el terreno, cualquiera que sea su origen, pueden producir fenómenos de electrólisis que llegan a originar destrucciones importantes. Se favorece la protección catódica de las tuberías consiguiendo la continuidad eléctrica en el sentido longitudinal y también una buena conductividad, bien sea por soldadura de los elementos metálicos de los tubos o por cualquier otro medio apropiado.
9.6.2. Los elementos metálicos que no interese o no sea económico defender catódicamente (pozos, estaciones de bombeo, uniones con redes no protegidas, etc..) se deben independizar de las corrientes eléctricas con juntas aislantes.
9.6.3. La protección catódica adecuada para defender una tubería de los fenómenos de electrólisis constituye un estudio que en muchas ocasiones necesitará el asesoramiento de bibliografía y de técnicos especializados en la materia. A titulo orientativo se señalan sistemas de protección cuyos esquemas pueden verse en la figura 9.6.3.
SISTEMAS DE PROTECCIÓN CATÓDICA DE TUBERÍAS METÁLICAS ENTERRADAS
Protección catódica |
Por ánodos de sacrificio |
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Por fuentes de corriente auxiliar |
Trasegado de corrientes |
|
Por drenaje polarizado |
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9.6.4. En el sistema de protección denominado de "ánodos de sacrificio" el metal que se quiere proteger se conecta a otro más electronegativo, formando una pila, consiguiendo, con el sacrificio del metal añadido, salvar el metal de la tubería. Como electrodos de sacrificio se emplean el magnesio o algunas de sus aleaciones, el cinc y el aluminio, que se colocan en bloques. Estos bloques van enterrados en un medio regulador que asegure la despolarización del sistema, disminuyendo así la resistencia interior del mismo.
9.6.5. En el "trasegado de corriente" se utiliza un rectificador que trabaja sobre un vertedero como ánodo (electrodo auxiliar o contraelectrodo) y la tubería como cátodo.
9.6.6. El "rectificador regulado" consiste en la misma solución anterior con dispositivo de regulación del suministro corriente de protección.
9.6.7. El "trasegado regulado" lleva intercalado un rectificador regulado entre un carril de vía férrea electrificada (polo positivo del rectificador) y el metal de la tubería (polo negativo).
9.6.8. En el "drenaje polarizado" se establece una conexión unidireccional entre la tubería y el carril de una vía férrea electrificada. Esta conexión sólo permite el flujo de corriente en el sentido de tubería a vía férrea presentando una resistencia infinita a la corriente en sentido contrario. El carril constituye un ánodo prácticamente insoluble.
9.6.9. Los sistemas compuestos resultan de la combinación del trasegado y el drenaje. Ambos se diferencian en que los ánodos están constituidos, respectivamente, por un vertedero o por un carril.