APLICAÇÃO DA PROTEÇÃO CATÓDICA NA PREVENÇÃO DE CORROSÃO DE ADUTORAS E RESERVATÓRIOS METÁLICOS

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1 Título APLICAÇÃO DA PROTEÇÃO CATÓDICA NA PREVENÇÃO DE CORROSÃO DE ADUTORAS E RESERVATÓRIOS METÁLICOS Autores Eng o. Luiz Rodrigues Leite Jr. - Engenheiro II. Engenheiro Eletricista Eng o. Nilton Franco - Gerente de Manutenção Eletromecânica Engenheiro Mecânico Endereço para correspondência: Rua Oswaldo Cruz, 99 - Bairro Paraíso SANTO ANDRÉ - SP CEP Apresentador: Eng o. Luiz Rodrigues Leite Jr.

2 PROTEÇÃO CATÓDICA NA PREVENÇÃO DE CORROSÃO DE ADUTORAS E RESERVATÓRIOS METÁLICOS 1. DESCRIÇÃO DO OBJETIVO DO TRABALHO A SER APRESENTADO A área técnica do SEMASA constatou a necessidade de implantar a prevenção da corrosão nas adutoras e reservatórios metálicos que abastecem água potável à população, evitando assim paradas imprevistas, contribuindo com a melhoria da qualidade dos serviços prestados e esse fornecimento. 2. METODOLOGIA e/ou DESENVOLVIMENTO Antes de ilustrarmos a proteção catódica, comentamos " O que é corrosão? ". Alguns dizem que é oxidação, outras dizem que é um ataque químico, enquanto alguns dizem que é um fenômeno elétrico, a eletrólise. Cada uma dessas respostas é parcialmente verdadeira. Excetuando alguns tipos não usuais de corrosão, como biológica (bacteriana) ou por ataque químico direto, pode-se dizer que a corrosão, como normalmente encontrada numa tubulação metálica, é, basicamente, um processo eletroquímico por natureza. Uma tubulação é essencialmente um pedaço de metal envolvido por um eletrólito. Ao longo do tempo, os potenciais elétricos podem variar de um ponto da tubulação para outro, como resultado da existência de áreas anódicas e catódicas. Estas áreas de diferentes potenciais elétricos são a base para uma célula de corrosão. Algumas condições especificas devem estar presentes antes que uma célula de corrosão passe a atuar: 1. Existência de um anodo e de um catodo. 2. Existência de um potencial elétrico entre o anodo e o catodo. 3. Existência de um caminho metálico conectando eletricamente o anodo e o catodo. 4. O anodo e o catodo devem estar imersos num eletrólito eletricamente condutivo. A mistura de solo comum ou água, circundando as tubulações, é o suficiente, normalmente, para preencher estas condições. Desde que estas condições estejam presentes, uma célula de corrosão é criada, uma corrente elétrica fluirá, e metal será consumido no anodo. Se uma dessas quatro condições for removida, a corrosão é interrompida. O anodo e o catodo de uma célula de corrosão podem estar afastados entre si por alguns centímetros ou metros, dependendo da origem da causa da diferença de potencial entre os dois pontos. A taxa de corrosão é diretamente proporcional à taxa do fluxo de corrente. A taxa do fluxo de corrente é afetada por diversos fatores; entre estes: a resistividade do solo e a eficiência do revestimento da tubulação.

3 Os seguintes pontos devem ser lembrados em termos de fluxo de corrente: o metal é consumido onde a corrente deixa a estrutura para entrar no eletrólito que a envolve e o metal que recebe corrente suficiente do eletrólito envolvente não é corroído. Por definição, a " proteção catódica " é uma técnica que está sendo aplicada com sucesso em todo lugar, para combater a " corrosão " das instalações metálicas enterradas, submersas e em contato com eletrólitos. Com a utilização dessa proteção consegue-se manter instalações metálicas completamente livres de corrosão por tempo indeterminado, mesmo que não seja aplicado sobre suas superfícies nenhum tipo de revestimento. A grande virtude dessa técnica é permitir o controle seguro da corrosão em instalações que, por estarem enterradas ou imersas, não podem ser inspecionadas ou revestidas periodicamente, como acontece com as estruturas metálicas aéreas. Proteção Catódica - A proteção catódica, descrita numa forma bem simples, é o uso direto de eletricidade corrente de uma fonte externa, em oposição da corrente de descarga da corrosão de áreas anódicas que estarão naturalmente presentes. Quando um sistema de proteção catódica eficaz é instalado, todas as partes da corrente coletada da estrutura protegida do eletrólito circunvizinho e toda a superfície exposta se tornam uma única área catódica - daí o nome. Os revestimentos utilizados (betuminoso, fitas plásticas, polietileno), por melhor qualidade que apresentem e por mais rigorosos que sejam os métodos de controle de sua aplicação, apresentam falhas (na maioria das vezes ocasionadas pelo transporte e/ou pelas operações de montagem). Um sistema de proteção catódica somente necessitará proteger as pequenas áreas de aço expostas à terra nestes pontos, ao invés de proteger toda a superfície de uma tubulação não revestida. A energia elétrica necessária para proteger toda uma tubulação nua, poderá ser milhares de vezes maior do que a energia requerida para proteger a mesma estrutura se esta estiver revestida. Para que qualquer sistema de proteção catódica possa funcionar, a corrente deve ser descarregada de um eletrodo de solo (anodo). A corrente é forçada a fluir para a tubulação em áreas que eram anteriormente anódicas. Quando uma quantidade adequada de fluxo de corrente é descarregada dos anodos, ela é coletada na tubulação e sobrecarrega as correntes naturais que estavam se descarregando das áreas anódicas, formando uma rede de fluxo de corrente sobre todas as áreas na superfície da tubulação. Toda a superfície será, então, catódica e a proteção da corrosão estará completada. Na realidade, um sistema de proteção não elimina necessariamente a corrosão. Mas transfere a corrosão da superfície da estrutura protegida e concentra a corrosão em outro local - o anodo instalado no solo. Ao final da vida útil do anodo, ele pode ser facilmente reposto e em nenhum momento a tubulação sofrerá qualquer corrosão. Os sistemas de proteção catódica podem ser classificados em duas categorias: 1. Sistemas de Anodo Galvânico 2. Sistemas de Corrente Impressa (Retificador) Sistemas de Anodo Galvânico Quando dois metais dissimilares estão em contato dentro de qualquer eletrólito, o metal mais anódico corrói. Num sistema de proteção catódica utilizando anodos galvânicos, a vantagem desse

4 efeito é obtida estabelecendo-se, intencionalmente, uma célula de metal dissimilar suficientemente forte para se contrapor a célula de corrosão naturalmente existente numa tubulação. Isto é obtido pela seleção de um material que seja fortemente anódico em relação à tubulação de aço. Os anodos galvânicos usados em aplicações no solo são, usualmente, feitos de liga de magnésio. A "Série Galvânica Prática" mostra que a tensão direcionada entre a tubulação de aço e o magnésio é, tipicamente, menor do que um volt. Assim, se os anodos forem especificados para criar uma quantidade útil de corrente, a resistência de contato entre os anodos e a terra deve ser baixa. Isto significa que anodos galvânicos são normalmente empregados em solos de baixa resistividade. Sistemas de Corrente Impressa Os sistemas de proteção catódica por corrente impressa nos libera da voltagem direcionada limitada dos anodos galvânicos. Uma tensão de corrente contínua oriunda de fonte externa é "impressa" no circuito entre a estrutura protegida e os anodos. A fonte de energia mais comum é o retificador de proteção catódica ou fonte de energia de CC. Este equipamento simplesmente converte corrente elétrica alternada (de um sistema de distribuição de eletricidade) para uma corrente elétrica contínua de baixa voltagem. A tensão de saída da unidade pode ser ajustada. Retificadores de proteção catódica estão disponíveis em diversas capacidades de saída, desde um ampère até centenas de ampères. Sistemas de corrente impressa são inerentemente mais complexos do que os sistemas galvânicos e, tipicamente, requerem mais manutenção. O SEMASA implantou e tem em funcionamento um sistema de proteção catódica por corrente impressa, que é constituído por: ANEL ADUTOR (com diâmetros nominais variando entre 700 mm a 1100mm e aproximadamente com 16 Km de extensão) 04 unidades transformador-retificador; 02 equipamentos de drenagem elétrica; 16 pontos de teste eletrolíticos; e 08 caixas de medição e interligação. RESERVATÓRIOS METÁLICOS (Paraíso, Vila Vitória, Parque Gerassi, Parque Erasmo e Gonzaga) 02 Unidades de transformação-retificação (para cada reservatório); 02 Caixas de medição e interligação (para cada reservatório); 04 Pontos de teste e medição tanque-solo. 3. SISTEMÁTICA DE ACOMPANHAMENTO É importante ressaltar a importância da implementação de um plano de acompanhamento, que permita a avaliação do funcionamento dos sistemas de proteção catódica instalados e o monitoramento dos potenciais de forma a assegurar condições de proteção para as estruturas. Os principais aspectos a serem considerados nesse sentido, são os seguintes: - inspeções periódicas dos equipamentos e pontos de medição, para verificação de suas condições físicas e registros das condições de funcionamento; - realização de manutenções preventivas e corretivas; - realização de medições e registros gráficos de potencial. - utilização de pessoal devidamente habilitado e de instrumentos de medição devidamente calibrados, na realização dos serviços de inspeção / manutenção.

5 Os serviços de inspeção e manutenção dos sistemas de proteção catódica do SEMASA são conduzidos sob a responsabilidade da GME Gerência de Manutenção Eletromecânica, com a utilização de recursos de empresa especializada, de acordo com periodicidade de medições e inspeções estabelecidas pela equipe técnica da GME. 4. RESULTADOS e / ou CONCLUSÕES Com a implantação e manutenção dos sistemas de proteção catódica do SEMASA, os potenciais estrutura-solo e / ou tubo-solo tem se mantido em níveis adequados de proteção contra corrosão, garantindo assim, a longevidade das estruturas metálicas enterradas e submersas que representam um patrimônio valioso, como também fazendo parte da pequena esfera de tecnologias limpas, onde nos favorece com a preservação do meio ambiente.