Análisis de pruebas para mejorar la protección contra la corrosión de la estructura metálica de un túnel vehicular

Abstract

El presente trabajo tiene como alcance el análisis de los factores principales que se tuvieron en cuenta para la mejora del diseño del sistema de protección catódica en un túnel vehicular. Se emplean sistemas de protección catódica para proteger las estructuras metálicas enterradas contra la corrosión. Muchos de estos sistemas no son eficientes porque no se consideran los criterios adecuados, tampoco se realizan las pruebas correspondientes para definir su diseño. La unidad de análisis del presente trabajo es la estructura metálica de un túnel vehicular, que fue construido con acero galvanizado para su protección contra la corrosión, además se le instaló un sistema de protección catódica. Al año 2020 el túnel tiene 18 años de operación. Sin embargo, los registros históricos de medición del potencial del SPC, indicaban valores que no eran los adecuados para asegurar la protección de la estructura contra la corrosión. La inspección visual del túnel demostró que las planchas de acero galvanizado estaban en proceso de corrosión. Para mejorar el diseño del SPC se realizaron pruebas de corriente, pruebas para determinar el aislamiento de la estructura del túnel y pruebas para hallar la resistividad del terreno. Con esta información se aplicaron las normas y criterios de protección contra la corrosión de NACE INTERNATIONAL, determinando los valores de voltaje DC y corriente DC requeridos para la polarización adecuada de la estructura metálica; y también la distribución correcta de los ánodos a lo largo del túnel. Se concluyó que el SPC inicial no funcionó correctamente debido a que no se consideró en el diseño el contacto eléctrico que tiene la estructura del túnel con tuberías y soportes metálicos, también pozos a tierra. Además, la ubicación de los ánodos no fue la adecuada, pues se ubicaron todos en un solo sector y se instalaron muy alejados de la estructura del túnel. Estas condiciones del diseño del SPC se mejoraron debido a las pruebas realizadas, indicando como recomendación hacer imprescindible las pruebas de corriente en los diseños de sistemas de protección catódica en metales enterrados; para asegurar la integridad de las estructuras por largos periodos de tiempo.

The present work has as its scope the analysis of the main factors that were taken into account for the improvement of the design of the cathodic protection system in a vehicular tunnel. Cathodic protection systems are used to protect buried metal structures against corrosion. Many of these systems are not efficient because the appropriate criteria were not considered, nor were the corresponding tests performed to define their design. The object of investigation of the present work is the metallic structure of a vehicular tunnel, which was built with galvanized steel for its protection against corrosion, in addition a cathodic protection system was installed; By 2020 the tunnel has been in operation for 18 years. However, the historical measurement records of the SPC potential indicated values that were not adequate to ensure the protection of the structure against corrosion. The visual inspection of the tunnel showed that the galvanized steel sheets were in the process of corrosion. To improve the design of the SPC, current tests were performed, tests to determine the insulation of the tunnel structure and tests to find the resistivity of the ground. With this information, the NACE INTERNATIONAL standards and criteria for protection against corrosion were applied, determining the DC voltage and DC current values required for the adequate polarization of the metallic structure; and also the correct distribution of the anodes along the tunnel. It was concluded that the initial SPC did not work correctly because the electrical contact that the tunnel structure has with pipes and metal supports, as well as earth wells, was not considered in the design. In addition, the location of the anodes was not adequate, since they were all located in a single sector and were installed far away from the tunnel structure. These SPC design conditions were improved due to the tests carried out, indicating as a recommendation to make current tests essential in the designs of cathodic protection systems in buried metals; to ensure the integrity of the structures for long periods of time.