Diseños de protección catódica para sistemas de agua, Tulsa y Del City (2018)

Estos diseños de protección catódica fueron para sistemas de agua en Tulsa y Del City, Oklahoma. Nuestro equipo de corrosión los preparó en 2018. Los datos del cliente son confidenciales.

Corrosión en un sistema de agua. Que las juntas conduzcan o no corriente determina qué tanto de una tubería principal puede alcanzar la protección catódica.

Qué está conectado con qué

Un sistema de agua es más difícil de proteger de lo que parece. Una tubería de distribución es una cadena de tramos y no una sola pieza continua de metal, y las juntas entre ellos pueden o no conducir corriente. El suelo en el que está enterrada cambia de características de una cuadra a otra. Las tomas domiciliarias, las válvulas, los hidrantes y otras estructuras se conectan a ella, instaladas por distintas cuadrillas en distintas décadas. La protección catódica solo puede proteger el metal al que llega la corriente. Por eso, antes de diseñarla, alguien tiene que averiguar qué está conectado eléctricamente con qué.

Los empaques de hule interrumpen el circuito

Las juntas son el punto donde el diseño para un sistema de agua se aparta del diseño para un ducto. Mucha tubería moderna para agua se ensambla con juntas de espiga-campana (push-on) o mecánicas que sellan con empaques de hule, y los empaques son aislantes eléctricos. Desde el punto de vista eléctrico, entonces, un tramo de tubería de hierro dúctil con juntas empacadas es una hilera de segmentos aislados colocados uno tras otro. Si se le aplica protección catódica sin resolver la continuidad, solo se protegen los segmentos a los que llega la corriente. El resto queda exactamente igual que antes.

Eso deja dos opciones defendibles, y llevan a diseños distintos. Una es colocar uniones (bonds) eléctricas a través de las juntas para que la línea sea eléctricamente continua y luego protegerla como una sola estructura. La otra es dejar las juntas sin unir y manejar el riesgo de corrosión de otra forma. Para el hierro dúctil, eso suele significar un encamisado suelto de polietileno instalado conforme a AWWA C105 en lugar de un sistema de corriente impresa. Qué camino tomar depende del material de la tubería, del suelo y de la longitud de línea en cuestión, así como de lo que el organismo operador pueda mantener de forma realista después.

Los tanques de almacenamiento de agua de acero son un tercer caso. En un tanque, la preocupación pasa del acero exterior enterrado a la superficie interior sumergida. AWWA D104 trata la protección por corriente impresa de esas superficies, con los ánodos dispuestos según la geometría del tanque y, en climas con heladas, de forma que admitan el movimiento del hielo. Un organismo operador que tiene tanto tuberías como tanques enfrenta dos problemas de corrosión distintos que debe pagar con un solo presupuesto.

Una estación de válvulas sobre el suelo en una plataforma de grava. La protección catódica solo sigue siendo eficaz si el organismo operador puede llegar a sus estaciones de prueba y registrar lecturas con regularidad.

Un diseño que las propias cuadrillas puedan operar

Los organismos operadores de agua no tienen un departamento de corrosión en espera. Lo que deje el diseño de protección catódica tiene que poder operarlo el personal con el que ya cuenta el organismo, y eso define el diseño tanto como la ingeniería. En el caso de las estaciones de prueba, significa ubicarlas donde una cuadrilla pueda llegar sin control de tránsito, y luego marcarlas y registrarlas para que su ubicación no se pierda con la rotación de personal. También significa mantener su número lo bastante bajo como para que las lecturas anuales se hagan. Un diseño que sería excelente si alguien tomara cuarenta lecturas al año es el diseño equivocado para un sistema en el que nadie tomará más de diez.

Las lecturas valen más cuando se vinculan con lo que el organismo operador ya registra. Si se cruzan las lecturas de protección con el historial de roturas y fugas, el material y el año de instalación de la tubería, y las condiciones del suelo a lo largo de cada trazo, se puede ver qué tramos están en riesgo. Usado así, el registro de corrosión también ayuda al organismo a decidir qué reemplazar primero. Los organismos que lo mantienen a lo largo de los años encuentran que es más fácil justificar los fondos de inversión. Pueden señalar un deterioro medido, y no solo la antigüedad de la tubería.

La protección cuesta menos en obra nueva. Mientras la zanja está abierta, unir las juntas e instalar estaciones de prueba es barato, y lo mismo pasa con el aislamiento en las conexiones. Una vez rellenada, el mismo trabajo cuesta mucho más. Esa es la razón práctica para incorporar la ingeniería de corrosión a un proyecto de reemplazo de tuberías durante el diseño, antes de la primera falla. Decidir dónde se justifica esa inversión suele empezar por lo que ofrecemos en análisis de la corrosividad del suelo.

Ubicación de ánodos y estaciones de prueba

Los entregables del diseño provinieron de ingenieros profesionales con licencia (PE), con el apoyo de personal de protección catódica certificado por AMPP (NACE). Un diseño como este parte de datos de campo y de registros sobre el suelo y sobre qué partes de la estructura son eléctricamente continuas. A partir de ahí, el diseño establece un requerimiento de corriente y elige un enfoque galvánico o de corriente impresa. Luego se ubican los ánodos y las estaciones de prueba para que el sistema instalado pueda verificarse una vez colocado y monitorearse durante el resto de su vida útil.

Cuando se rompe una tubería principal

La corrosión le cuesta dinero a un organismo operador de agua sin llamar mucho la atención. Pero una tubería principal que falla no solo tiene fugas. Destruye el pavimento, interrumpe el servicio, y la reparación consume un presupuesto que estaba destinado a otra cosa. Por lo general, falla en el punto que nadie vigilaba. Si la protección se diseña de manera deliberada, con la continuidad establecida y estaciones de prueba donde puedan tomarse lecturas, el organismo sabe con qué cuenta y puede mantenerlo. Un organismo operador, o un ingeniero que trabaje para uno, puede empezar por nuestra sección de servicios de diseño de protección catódica o por la de análisis de la corrosividad del suelo. Nuestro artículo sobre cómo la corrosión amenaza el suministro de agua residencial explica lo que la corrosión les hace a los sistemas de distribución.