Evaluación, rediseño y puesta en servicio de la protección catódica por corriente impresa de muelles de tablestaca de acero, Freeport (2016-2018)

La tablestaca de acero en agua de mar del Golfo depende de su protección catódica, y en los muelles de un puerto en Freeport esa protección llevaba años debilitándose. Entre 2016 y 2018 probamos el sistema antiguo de corriente impresa, medimos lo que necesitaban los muelles y nos encargamos del diseño de PC marina y la puesta en servicio del reemplazo.

Un barco atracado en un muelle. Los potenciales a lo largo de la tablestaca se leen en la superficie, a media profundidad y a profundidad completa, y un barco atracado puede alterar las lecturas.

2016: lo que quedaba del sistema antiguo

En agosto de 2016, una firma de ingeniería que trabajaba para el puerto nos pidió revisar el control de corrosión de cuatro de sus muelles. Las bitácoras semanales mostraban 8 de 19 rectificadores apagados desde hacía mucho, y un estudio de 2014 hecho por otros ya había encontrado cinco sin funcionar. Hicimos las pruebas en sábado, para evitar equipo pesado y barcos grandes. Siete rectificadores de los muelles antiguos estaban desenergizados, uno se había demolido junto con su edificio, y el equipo estaba en mal estado, con conductos y cableado de CD dañados. Al inyectar corriente con una fuente portátil obtuvimos resistencias de circuito de unos 0.2 ohms a más de 2,800 ohms. Una unidad tenía el puente de diodos dañado, y algunas camas anódicas parecían agotadas. Notas en los gabinetes de principios de los años noventa mostraban rectificadores operados por encima de 100 por ciento de su capacidad.

Con un electrodo de plata/cloruro de plata fijo en un lugar, comparamos las lecturas en las terminales negativas de rectificadores vecinos para probar la continuidad de la tablestaca. Varias secciones no tenían continuidad eléctrica con las contiguas, y dos cables negativos marcaban como cobre desnudo en agua salada, lo que indicaba conexiones falladas. Solo la tablestaca de tres rectificadores del muelle más nuevo estaba bien protegida. Recomendamos un análisis completo y un rediseño.

2017: medir la demanda

El puerto contrató después a un contratista para reemplazar los 13 rectificadores y pozos profundos de sus muelles antiguos y confirmar la continuidad de la tablestaca, y el contratista nos incorporó para la ingeniería de corrosión. Muchos de los cables negativos antiguos habían fallado y se reemplazaron. En octubre de 2017, cerca de la marea alta y con el agua casi en su temperatura máxima, energizamos un pozo profundo existente con una fuente portátil a 33 V y 40 A y medimos la tablestaca a intervalos hasta 610 pies durante unas dos horas. La respuesta fue de unos 2 A por milivoltio por cada 200 pies de muro. Para un cambio de 100 mV en unos 2,900 pies de tablestaca, eso significaba unos 2,900 A, en el extremo bajo de las densidades de corriente publicadas para acero desnudo en agua del Golfo. El sistema existente se había dimensionado para menos de la mitad.

El diseño y lo que se construyó

Recomendamos reemplazar las 13 camas por pozos profundos de 200 A y agregar dos más, 15 en total, cada uno de 300 pies de profundidad con 19 ánodos tubulares de óxidos metálicos mezclados, con rectificadores de 75 V y 100 V de 250 A para que las marejadas no los dispararan. La especificación del proyecto pedía ánodos en contenedor; recomendamos tubulares para este servicio de alta corriente. También revisamos los cables negativos contra el NEC^® con corrección por temperatura para los veranos de Freeport. Dos conductores #2 existentes bastaban para rectificadores de 100 A, pero 200 A requería un tercero. Por presupuesto, el puerto eligió 13 rectificadores y pozos nuevos de 160 A, 2,080 A en total, con protección complementaria más adelante si las pruebas lo indicaban.

2018: puesta en servicio

Observamos la perforación y carga de un pozo en marzo de 2018 y regresamos cinco veces más hasta septiembre. Al energizarlos por primera vez, los rectificadores entregaban 496 A en total. Uno tenía voltajes de entrada anormales, y los cables positivos a las cajas de conexión de ánodos eran #2 en lugar del 2/0 especificado, así que no subimos la salida hasta corregir ambos. A fines de mayo ajustamos los rectificadores a cerca de 75 por ciento de su capacidad, 1,567 A en total, para dejar margen ante marejadas y cambios estacionales. Luego hicimos un estudio de potenciales interrumpidos cada 75 pies a lo largo de la tablestaca a tres profundidades, con interruptores sincronizados por GPS en ciclos de 4 segundos encendido y 1 segundo apagado.

Los potenciales naturales habían sido de unos -570 a -590 mV contra plata/cloruro de plata; las lecturas interrumpidas fueron de -580 a -1,100 mV. Una discontinuidad entre las conexiones de dos rectificadores se corrigió soldando cada junta de esa sección. Otros pendientes incluyeron cables negativos dañados por barcos donde faltaba una defensa, tubos de venteo que podían llenarse de lluvia, y dos cajas de conexión de ánodos muy corroídas por los gases de los ánodos. Un rectificador, ajustado a 68 por ciento de sus 160 A, mostró después daño térmico en sus derivaciones y volvió al fabricante. Un rectificador antiguo que quedó de una sección colapsada del muelle más nuevo resultó no estar conectado a la tablestaca.

Al final, cerca de 40 por ciento de la tablestaca cumplía el criterio de 100 mV de polarización y el resto se había desplazado unos 60 mV. Es un buen comienzo y no un trabajo terminado, así que el informe pidió revisar los rectificadores cada dos meses, un estudio interrumpido completo para mayo de 2019 y cada año después para decidir sobre protección complementaria, y un estudio de interferencia en todo el puerto.

Servicios relacionados

La evaluación y el rediseño siguieron nuestro enfoque de diseño de protección catódica. Las visitas de 2018 son lo que entendemos por arranque y puesta en servicio.