Los procesos corrosivos en tuberías de acero subterráneas pueden acelerarse debido a interferencias eléctricas producidas por líneas de transmisión de alta tensión cercanas, estos efectos corrosivos son proporcionales a las corrientes transportadas por las líneas eléctricas y se aumentan cuando existen fallas en su revestimiento.
Cuando se tiene un campo electromagnético variable atravesando un conductor de área A, se inducen voltajes sobre este conductor conocidos como «voltajes o tensiones inducidas», la ecuación que gobierna este fenómeno es la ecuación de Maxwell:
La corrosión en tuberías de acero es causada por la presencia de corrientes AC, la cual es investigada desde finales de los años 20, según explica Gummow, et al (1998). Entre los años 1986y 1990 se presentaron fallas en tuberías enterradas protegidas por sistemas de protección catódica, las cuales fueron causadas por inducción de tensiones AC.
Según Mancuso y Babino (2014), en condiciones normales de operación, las corrientes y voltajes inducidos sobre las tuberías pueden provocar daños a las personas y acelerar los procesos corrosivos externos ante la presencia de fallas en el revestimiento.
El campo electromagnético generado por las líneas de trasmisión producen interferencias sobre las tuberías metálicas cercanas. Existen tres efectos electromagnéticos de las líneas de transmisión a las tuberías metálicas:
- Efecto capacitivo: se presenta para tuberías metálicas aéreas y que no estén puestos a tierra.
- Efecto inductivo: se presenta tanto para los ductos metálicos aéreos como para los subterráneos y su magnitud depende de la corriente de la línea de transmisión, de la longitud de paralelismo y de la distancia entre la línea de transmisión y la tubería metálica.
- Efecto conductivo: se presenta cuando ocurre una falla a tierra o descarga atmosférica en una línea de transmisión, subestación o central generadora.
Entre los factores que intervienen en la inducción electromagnética sobre tuberías metálicas, se mencionan:
- Cantidad, separación y ángulo de fases de la línea de transmisión.
- Corriente de transporte de la línea de transmisión.
- Configuración de la estructura de la línea de transmisión.
- Altura de la línea de transmisión.
- Separación entre la línea de transmisión y tuberías metálicas.
- Especificaciones de las tuberías metálicas enterradas (ø diámetro, longitud, profundidad, revestimiento)
- Resistividad del terreno.
Figura 1. Inducción electromagnética AC en una tubería metálica debido a líneas de transmisión (Fuente: NACE).
El voltaje inducido en la tubería se considera el parámetro más importante cuando se evalúan los efectos de corrosión en las sesiones enterradas de tubería. Para disminuir los efectos de la corrosión en las tuberías metálicas puede minimizarse el impacto de los voltajes inducidos por líneas eléctricas. El estándar UNE-EN 15280:2014, recomienda que los voltajes inducidos en la tubería no puede exceder los siguientes:
- 10 V donde la resistividad del suelo es mayor que 25 Ω.m.
- 4 V donde la resistividad del suelo es menor que 25 Ω.m.
El riesgo de corrosión en estructuras esta intrínsecamente ligada a los defectos de aislamiento en las tuberías, las cuales pueden ocurrir durante los trabajos de construcción. Desde el punto de vista eléctrico el recubrimiento de la tubería puede ser visto como una pequeña impedancia conectada a la tubería, si el recubrimiento de la tubería excede ciertas dimensiones la probabilidad de riesgo de corrosión se neutraliza dependiente de la densidad de corriente que afecte a el ambiente circundante.
Para el estudio de los fenómenos de corrosión generados por interferencias eléctricas es necesario conocer los estándares internacionales, que regulan la densidad de corriente que ha de existir en las tuberías enterradas con el objetivo de minimizar el riesgo de corrosión, existen programas que pueden ahorrarnos tiempo a la hora de verificar los niveles de densidad de corriente, pero la mayoría de ellos no toman en consideración parámetros como el espesor de la tubería o si existe corriente impresa como protección catódica ya que este polariza a las tuberías con corriente DC y puede ocurrir superposiciones de componentes AC y DC que aumenten el voltaje inducido y por ende una mayor probabilidad de corrosión.
Al instalarse tuberías metálicas subterráneas, ya sea en paralelo, cruces o cercanas a líneas eléctricas de transmisión, estas pueden ser afectadas por la tensión eléctrica inducida o corriente de fuga o falla. Sin embargo, es necesario un sistema de protección catódica para disminuir la velocidad de la corrosión en las tuberías metálicas subterráneas por efecto de las líneas eléctricas de transmisión.
Los valores de inducción AC deben ser menores a 15VAC, según lo establecido en las normas NACE (P0177-2000, RP0502-2002, RP0169-2002), de manera de que no representan un riesgo alas personas; y la densidad de IAC se debería mantener por debajo de 20A/m2, para que la probabilidad de corrosión AC sea baja.
Referencias
Gummow, Robert & Wakelin, Robert &Segall, Sorin.(1998). AC Corrosion – A New Challenge to Pipeline Integrity.Materials performance.38(2). Mancuso G. y Babino H. (2014). Mitigación de interferencias electromagnéticas ACen configuraciones complejas demúltiples electroductos-gasoductos. Petrotecnia. 2° Congreso de Integridad en Instalaciones en elUpstream y Downstream de Petróleo y Gas. 20-44. UNE-EN 15280:2014. “Evaluación del riesgo de corrosión por corriente alterna de las tuberías enterradas con protección catódica”. NACE RP0502-2002: “Pipeline External Corrosions Direct Assessment Methodology”. NACE RP0169-2002: “Control of External Corrosion on Undergroundor Submerged Metallic Piping Systems”. NACE RP0177-2000: “Mitigación de los efectos de la corrientealternada y la descarga de rayos sobre las estructurasmetálicas y sistemas de control de la corrosión”.
Autor
Verena Mercado Polo, Ingeniero Electricista, Universidad del Norte (Colombia). Especialista en Automatización e Informática Industrial y Magister en Ingeniería Eléctrica, Mención Automatización e Informática Industrial, Universidad de Oriente (Venezuela). Profesor-Investigador en Pregrado y Postgrado en Universidades Nacionales e Internacionales. Con más de 23 años de experiencia en el área Industrial, docente y en investigaciones en las áreas de: Automatización de Procesos Industriales, Control de Procesos, Sistemas de Control, Instrumentación Industrial, Sistemas eléctricos de Alta, media y baja tensión, Sistemas de distribución eléctrico, Sistemas de Puesta a Tierra, calidad de la energía, estudios de armónicos, Fuentes Alternas de Energía Eléctrica, mantenimiento industrial, confiabilidad, sistemas eléctricos AC y DC en Embarcaciones Marítimas, Protección Catódica en tuberías y estructuras metálicas, Análisis de interferencias Electromagnéticas en tuberías de procesos.
