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A conformidade da proteção catódica de estruturas complexas
Quais são as técnicas de proteção catódica para estruturas complexas? O que são os leitos de anodos? Como deve ser executada a instalação de sistemas de proteção catódica? Como deve ser feita a verificação da eficácia da proteção catódica? Essas indagações estão sendo exibidas na NBR 16896 de 08/2020 - Proteção catódica de estruturas complexas — Requisitos.
16/09/2020 - Equipe Target
NBR 16896 de 08/2020 - Proteção catódica de estruturas complexas — Requisitos
A NBR 16896 de 08/2020 - Proteção catódica de estruturas complexas — Requisitos estabelece os requisitos de projeto, construção, operação, inspeção e manutenção do sistema de proteção catódica de estruturas complexas em unidades industriais. Aplica-se às estruturas de aço-carbono, revestidas ou não, em contato com eletrodos externos, geralmente compostos por materiais metálicos dissimilares. As estruturas compostas por outros metais, como aço inoxidável ou alumínio, podem ser protegidas aplicando-se os conceitos e requisitos descritos nesta norma, com exceção dos critérios de proteção, que são exclusivos para o aço-carbono. Esta norma visa eliminar a corrosão acelerada causada pelo acoplamento galvânico.
Quais são as técnicas de proteção catódica para estruturas complexas?
O que são os leitos de anodos?
Como deve ser executada a instalação de sistemas de proteção catódica?
Como deve ser feita a verificação da eficácia da proteção catódica?
Pode-se dizer que a proteção catódica é um método de prevenção da corrosão em estruturas metálicas submersas e subterrâneas. É um dos métodos mais eficazes para prevenir a corrosão em uma superfície metálica, sendo usada para proteger várias estruturas contra a corrosão, como navios, flutuadores offshore, equipamentos submarinos, portos, dutos, tanques. Ou seja, basicamente todas as estruturas metálicas submersas ou enterradas.
A técnica se baseia na conversão de áreas ativas de uma superfície metálica em passivas, ou seja, torná-las o cátodo de uma célula eletroquímica. Com o fornecimento de corrente, o potencial do metal é reduzido, o ataque de corrosão cessará e a proteção catódica será alcançada. A proteção catódica pode ser alcançada por: proteção anódica catódica sacrificial e proteção catódica de corrente impressa, muitas vezes referida como ICCP.
No caso dos anodos para a proteção catódica, ao processo de fundição dos anodos deve resultar uma liga com perfeita homogeneização dos componentes em toda a extensão de seu corpo, sem defeitos internos ou externos. O forno para fundição da liga deve ter capacidade igual ou superior à massa do anodo a ser fabricado. O vazamento da liga deve ser contínuo, não sendo admitidas interrupções na alimentação.
O material da alma do anodo deve ser o aço. O aço deve ter teor de carbono ≤ 0,28%. Antes do processo de fundição, o aço deve ser revestido com zinco aderente, aplicado por qualquer meio comercial adequado, ou ter superfície limpa através de um jateamento até atingir o grau Sa 2½, conforme NBR 7348. A alma deve ter boa aderência ao corpo do anodo, não apresentando vazios entre as superfícies de contato.
Os profissionais envolvidos com o projeto, a supervisão da instalação e do comissionamento, e a supervisão da operação e da manutenção do sistema de proteção catódica devem ter o nível adequado de competência para a realização de suas atribuições. Recomenda-se que a competência do pessoal de proteção catódica seja demonstrada de acordo com a NBR 15653 ou por outro procedimento equivalente. Convém que sejam usados os critérios de proteção catódica estabelecidos na NBR ISO 15589-1, mesmo para estruturas classificadas como complexas. No entanto, as características das estruturas complexas e os fatores que as influenciam (ver Seção 6) significam que nem sempre é possível determinar ou alcançar os critérios de proteção catódica tradicionais.
Nesse caso, os métodos de verificação alternativos podem ser utilizados para garantir uma redução adequada da taxa de corrosão. Estes critérios são derivados daqueles contidos na EN 14505. Todos os potenciais devem ser medidos em relação a um eletrodo de referência de cobre/sulfato de cobre saturado. Recomenda-se que os pontos de posicionamento de eletrodos de referência sejam marcados em campo, assim como que o mapa de localização do sistema de aterramento seja avaliado para determinação dos pontos de medição.
Pode-se definir o potencial ON como o de um tubo-eletrólito medido durante a operação contínua do sistema de proteção catódica. Ele é igual ou mais negativo que –0,85 V, se o ponto de medição se situar na área de influência do eletrodo externo. O critério da aplicação de corrente tem o objetivo de demonstrar que a corrente é capaz de entrar na estrutura nos locais inspecionados. Consiste em ligar a fonte de corrente de proteção catódica e avaliar a alteração do potencial natural ou de corrosão, que deve instantaneamente ficar pelo menos 0,3 V mais negativo.
Isso indica que uma quantidade suficiente de corrente está entrando na estrutura. Uma despolarização em cupom de proteção catódica de, no mínimo, 0,1 V, medindo o potencial OFF do cupom imediatamente e após até 1 h de desconexão. Recomenda-se atender a mais de um desses critérios para comprovar que toda a estrutura complexa está protegida adequadamente.
Podem ser usados métodos alternativos, caso se possa demonstrar que o controle da corrosão é atingido. Técnicas de inspeção do revestimento, associadas a escavações para correlação ou inspeção com pipeline inspection gauges (pig) instrumentado, podem ser utilizados, quando disponíveis. O sistema de proteção catódica depende do tamanho e do formato da estrutura complexa, do tipo de revestimento, da ação agressiva do solo e de sua resistividade, das interferências de corrente contínua (cc) e corrente alternada (ca), de regulamentos nacionais, bem como de critérios técnicos e econômicos.
Para uma proteção catódica eficiente, recomenda-se que as condições estabelecidas a seguir sejam atendidas. Para a continuidade elétrica, convém que todas as partes metálicas de uma estrutura complexa a ser protegida sejam eletricamente contínuas. Recomenda-se que eletrodos externos também sejam eletricamente contínuos.
O cálculo da corrente drenada e vida útil: Para que o sistema de proteção catódica seja devidamente projetado, recomenda-se que a forma e a extensão da estrutura sejam claramente definidas em termos de sua localização e isolamento elétrico de estruturas externas. Se o isolamento elétrico for ineficaz e não puder ser restaurado a suas condições originais, convém que a extensão da estrutura complexa seja revisada para levar isso em conta.
Para os revestimentos externos, ou seja, os revestimentos protetores nem sempre são aplicados nos componentes em uma estrutura complexa (por exemplo, sistemas de aterramento). Os componentes não revestidos elevam significativamente as demandas de corrente de proteção, aumentando, por conseguinte, as dificuldades associadas à aplicação da proteção catódica assim como os riscos de interferência. Sempre que possível, convém que componentes metálicos enterrados sejam devidamente revestidos.
Devem ser levantadas as características dos componentes metálicos relevantes que compõem a estrutura complexa, incluindo os tipos de material e suas áreas superficiais enterradas. Os eletrodos externos relevantes devem ser levantados. Embora não haja um compromisso do projeto em proteger essas estruturas, elas consomem parte da corrente injetada pelo sistema de proteção catódica e devem ser consideradas no dimensionamento.
Devem ser consideradas no projeto as especificidades dos revestimentos aplicados em todos os componentes de uma estrutura complexa, incluindo a sua compatibilidade com o uso de proteção catódica. Convém que sejam consideradas no projeto as condições ambientais específicas, como, por exemplo, o teor de cloretos (caso partes da estrutura seja em aço inoxidável), a presença de bactérias ou contaminantes, etc.
Para a blindagem elétrica, convém que sejam levantadas as estruturas físicas ou os materiais específicos, situados no entorno da estrutura complexa, que possam atuar como blindagem elétrica ou restringir a distribuição da corrente destinada à proteção catódica. As blindagens elétricas podem ser condutoras ou não condutoras, conforme exemplos descritos a seguir. As condutoras são as estruturas em concreto armado, estacas metálicas, poços metálicos, tubulações metálicas, aterramento elétrico, tubos-camisa, etc. As não condutoras incluem as mantas geotêxteis ou poliméricas, materiais de proteção mecânica, concreto impermeabilizado, etc.
No estabelecimento dos locais para instalação de anodos e de eletrodos de referência estacionários deve ser considerada a localização das blindagens elétricas. Devem ser considerados no projeto todos os componentes e acessórios destinados a promover o isolamento elétrico entre estruturas metálicas. Eventuais caminhos elétricos paralelos que possam comprometer o isolamento elétrico devem ser levantados.
As fontes de caminhos elétricos paralelos típicos são: aterramentos elétricos, cabos de instrumentação e telemetria, suportes metálicos de tubulações, ferragens de estruturas de concreto armado, etc. Os curtos-circuitos eletrolíticos podem ocorrer em regiões com eletrólitos de baixa resistividade, onde há circulação de corrente iônica entre as estruturas metálicas que, a princípio, estariam isoladas eletricamente.
As situações típicas de curtos-circuitos eletrolíticos que devem ser mapeadas são o curto-circuito devido ao transporte de fluido de baixa resistividade entre as extremidades de uma junta isolante; o curto-circuito em solos contaminados com vazamentos de fluidos de baixa resistividade. Os detalhes referentes às juntas de isolamento elétrico são apresentados na NBR ISO 15589-1. Devem ser levantadas todas as possíveis fontes de interferência elétrica cc ou ca existentes nas proximidades da estrutura complexa.
As fontes de interferência cc mais comuns são os sistemas de tração eletrificados e os sistemas de proteção catódica existentes. As fontes de interferência ca mais usuais são as linhas de transmissão em alta-tensão e as subestações elétricas. Convém que sejam levantadas todas as estruturas metálicas existentes nas proximidades da estrutura complexa e que possam sofrer interferência cc do sistema de proteção catódica da estrutura complexa. No projeto devem ser adotadas medidas para mitigar ou reduzir seus efeitos.
NBR16896 de 08/2020
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