PEREIRA Riesgo de Corrosión Galvánica Septiembre 2015

«La corrosión nunca duerme»

Riesgo de corrosión galvánica en varillas de puesta a tierra en los suelos corrosivos de Colombia COBRES DE COLOMBIA LTDA Autor: Ing. Dolcey Casas Rodríguez, Gerente Técnico GRANCONSULTA S.A.S Copyright Agosto 28 de 2015

HCO 3-

H+

Al3 +

Cl Na +

Cl -

Mg2 +

Al3 + Na+ SO42 + K+

H+

HCO 3-

H+

Al3 +

Cl Na +

Cl -

Mg2 +

Al3 + Na+ SO42 + K+

H+

H+

Al3 +

Cl Na +

Cl -

Mg2 +

Al3 +

H+

K+

H+

Al3 +

Cl Na +

Cl -

Mg2 +

Al3 +

H+

K+

H+

Al3 +

Cl Na +

Cl -

Mg2 +

Al3 +

K+

H+

Al3 +

Cl Na +

Cl -

Mg2 +

Al3 +

K+

Deterioro del recubrimiento de una varilla cobrizada durante el hincado

Aluminio

Zinc

•

- 1,67 voltios

•

- 0,76 voltios 0,32

Hierro

Cobre

•

•

- 0.44 voltios + 0,35 voltios

0,79

2,02

0,79 V

Hierro -0,44 V

HCO 3-

Cobre +0,35 V

H+

Al3 +

Cl Na +

Mg2 +

Al3 +

Cl -

Na+ SO42 + K+ H+

0,32 V

Zinc -0,76

HCO 3-

Hierro -0,44 V

H+

Al3 +

Cl Na +

Mg2 +

Al3 +

Cl -

Na+ SO42 + K+ H+

2,02 V

Aluminio -1,67 V -

HCO 3-

Cobre +0,35 V

H+

Al3 +

Cl Na +

Mg2 +

Al3 +

Cl -

Na+ SO42 + K+ H+

Riesgo de corrosión galvánica del electrodo

Resultados de los ensayos sobre corrosión Diámetro Descripción del revestimiento de la varilla de acero para puesta a tierra (mm) Recubrimiento de cobre según Norma y en condiciones normales 14,2 (Muestra No. 1) Recubrimiento de cobre según Norma y en condiciones normales 14,2 (Muestra No. 2) Recubrimiento de cobre afectado co n un rasguño o rayón de 20 x 0,1 14,2 cm que penetra hasta el acero (Muestra No. 1) Recubrimiento de cobre afectado co n un rasguño o rayón de 20 x 0,1 14,2 cm que penetra hasta el acero (Muestra No. 2) Acero con Recubrimiento de cobre so metido a golpes de martillo, con una 14,2 recubrimiento consecuente reducción de su espesor (Muestra N o. 1) electrolítico Recubrimiento de cobre so metido a golpes de martillo, con una 14,2 de cobre consecuente reducción de su espesor (Muestra N o. 2) Recubrimiento de cobre desprendido en un área de aprox. 10 cm2 14,2 (Muestra No. 1) Recubrimiento de cobre desprendido en un área de aprox. 10 cm2 14,2 (Muestra No. 2) Recubrimiento de cobre con un espesor inferior a lo establecido en la 16,2 Norma Recubrimiento de cobre co n un espesor muy inferior a lo establecido 13,7 en la Norma Recubrimiento de zinc según Norma y en condiciones normales 13,7 (Muestra No. 1) Recubrimiento de zinc según Norma y en condiciones normales Acero 13,7 (Muestra No. 2) galvanizado en Recubrimiento de zinc según Norma y en condiciones normales caliente 13,7 (Muestra No. 3) Recubrimiento de zinc según Norma y en condiciones normales 13,7 (Muestra No. 4)

Espesor del

Rata de

Riesgo de

revestimiento

corrosión

corrosión

400

0,001

1

332

0,004

2

356

0,034

4

355

0,033

4

305

0,002

2

339

0,004

2

372

0,029

4

374

0,028

4

47

0,039

4

6

0,042

4

53

0,056

5

55

0,054

5

52

0,058

5

51

0,056

5

Marek Loboda y Robert Marciniak, Universidad Técnica de Varsovia, Departamento de Ingeniería y Equipos Eléctricos de Alta Te nsión. Ponencia ante la 28a. Conferencia I nternacional de Protección contra Rayos, 2006 Ensayo de corrosión según Norma Europea EN 50164-2 Lightning protection components (LPC) Part 2. Requirements for conductors and earth electrodes, August 2002. Muestras inmersas durante 28 días e n solución de CaCl2 y Na2SO4, con pH 5-9

¿Qué estamos haciendo en Colombia frente al riesgo de la corrosión galvánica?

¿Qué dice el RETIE?

El RETIE “establece… la obligatoriedad de evaluar los riesgos de origen eléctrico y tomar las medidas necesarias para evitar que tales riesgos se materialicen en incidentes o accidentes…” 

Siniestro por corrosión galvánica entre el aluminio y el cobre

Siniestro en una gran planta industrial en la Sabana de Bogotá por corrosión galvánica entre el hierro y el cobre

Siniestro en Bucaramanga por corrosión galvánica entre el hierro y el cobre

Siniestros en transformadores de distribución por corrosión galvánica en las varillas de puesta a tierra

Mortalidad de transformadores de distribución Total aproximado de transformadores de distribución en Colombia es de: 450.000 unidades Unidades quemadas/año: 15.000 (3,3%) 10.500 Costo de reposición: US$40.000.000 US$28.000.000 Costos por compensaciones por Calidad de la Energía (CREG 097 de 2008): $8.000.000.000 $5.600.000.000

Las pólizas de seguros excluyen los siniestros causados por corrosión

•

•

“Esta

póliza excluye la pérdida y cualquier tipo de siniestro, daño, costo o gasto de cualquier naturaleza fuese que éste haya sido causado directa o indirectamente por, que sea resultante de, suceda  por, como consecuencia de o en conexión con alguno de los eventos mencionados a continuación y así cualquier otra causa haya contribuido paralelamente o en cualquier otra secuencia al siniestro, daño, costo, o gasto: …14. Daños inherentes a las cosas por …

corrosión ,

erosión, oxidación , herrumbres, incrustaciones e influencias normales del clima. •

(Fuente: www.allianz.com)

El concepto del riesgo en la seguridad

$5.000

$1.000

La resistencia de puesta a tierra

Resistividad del suelo

Longitud de la varilla

Radio de la varilla

¿Cómo se configura la resistencia de puesta a tierra?

R = R1 + R2 + Rn R1 = Resistencia eléctrica de la

varilla misma y del conector (Despreciable) R2 = Resistencia de contacto

entre la varilla y la tierra circundante (Despreciable) Ri = Resistencia al flujo de la

corriente en las n capas de tierra que rodean la varilla (desde i=1 hasta i=n) y que depende de la resistividad del suelo (¡La más importante!)

El factor definitivo es la resistividad

PROPUESTA DE COBRES DE COLOMBIA LTDA Proponemos la utilización de varillas de puesta a tierra cobre-cobre, marca Copper Ground, certificadas bajo RETIE-2013, con una longitud de 2,40 metros y diámetro 12,7 mm. El diámetro 12,7 mm es el mínimo exigido por el RETIE para las varillas de cobre para puesta a tierra

Porque con la varilla cobre-cobre no hay riesgo de corrosión galvánica

Porque los diámetros mínimos exigidos por el RETIE son: o

- Para cobre-cobre: 12,7 mm - Para acero-cobre: 14 mm - Para acero inoxidable: 15 mm - Para acero galvanizado: 16 mm

o

o

o

Porque estas son las conclusiones sobre el diámetro de la varilla, interpretando el RETIE 1.

El diámetro de la varilla, independientemente del material con el cual esté fabricada (cobre-cobre o acero con revestimiento de cobre), no tiene importancia sobre la resistencia de puesta a tierra de la varilla.

2.

La función del revestimiento de cobre en una varilla cobrizada es proteger el núcleo de acero frente a la corrosión. Por esta razón es que dicho revestimiento debe ser de mínimo 250 micras (0,25 mm) y por eso es que el diámetro mínimo de la varilla está fijado en 14 mm., con el fin de tener una mayor superficie protectora.

3.

Como el cobre es resistente a la corrosión, como en una varilla cobre-cobre no hay riesgo de corrosión galvánica, el diámetro mínimo de una varilla tipo cobre-cobre es menor, 12,7 mm, y responde exclusivamente al propósito de garantizar su correcto comportamiento mecánico durante el enterramiento.

4.

Esto quiere decir que para construir una puesta a tierra en las condiciones de corrosividad de los suelos de Colombia sin que exista riesgo de corrosión galvánica y aplicando la normatividad RETIE, pueden utilizarse varillas tipo cobre-cobre de 12,7 mm en lugar de varillas acero-cobre de 14 mm.

Porque la varilla de puesta a tierra tipo cobre-cobre de Cobres de Colombia Ltda, de 12,7mm x 2,40m. es competitiva en precio

Porque el sobrecosto de la varilla cobre-cobre dentro de un proyecto es un mito

Participación de la componente eléctrica en los costos un proyecto de vivienda (Fuente CAMACOL)

Instalaciones eléctricas representan el 5% del costo directo total

Fuente: camacol.co/sites/default/files/secciones_internas/Informe%20Económico%20-%20Oct11-%20No.31.pdf

Incidencia sobre el costo total de la vivienda al utilizar varillas PAT cobre-cobre Utilizar varillas PAT cobre-cobre en lugar de varillas acero-cobre, tiene una incidencia del 0,025% en el costo total de la vivienda

Costo Total CT

Cimentación + estructuras Hidráulicas + sanitarias Mampostería Cubierta Pisos + enchapes Carpintería de madera Carpintería metálica Cerrajería, vidrios, espejos Pintura Obras exteriores Materiales varios Instalaciones especiales

Instalacio nes Eléctricas (0,05*CT)

Mano de obra

Maquinaria y equipo

Diferencia en costo para una estructura de apoyo típica para un transformador trifásico

•

Costo de referencia del conjunto con varilla de puesta a tierra tipo acero-cobre: $1.500.000

•

Costo de referencia del conjunto con varilla de puesta a tierra tipo cobre-cobre: $1.520.000 •

Diferencia porcentual: 1,3%

¡No corra riesgos! ¡Use varillas de puesta a tierra cobre-cobre!