O artigo abaixo foi publicado pelo diretor da IEC, Luiz Paulo Gomes, na revista da ABRACO. Nesta seção, compartilhamos apenas o artigo, no entanto, é possível acessar a revista inteira pelo link:

https://abraco.org.br/revistas/ano-19-no-77-mai-jun-jul-ago-2022/

 

Introdução

A proteção catódica é uma tecnologia fantástica, de vital importância para o mundo moderno, uma vez que permite garantir a proteção contra a corrosão e a integridade de instalações de aço que precisam operar enterradas, submersas ou embutidas no concreto, como os oleodutos, gasodutos, alcooldutos, minerodutos, polidutos, adutoras, tanques de armazenamento, plataformas de petróleo, navios, embarcações, estacas de píeres de atracação de navios e armaduras de estruturas de concreto de pontes, instalações portuárias e edificações de um modo geral, em especial as construídas nas proximidades do mar.

Como sabemos, os sistemas de proteção catódica precisam ser inspecionados regularmente e mantidos em operação normal ao longo dos anos e para tanto as normas técnicas e as práticas recomendas brasileiras e internacionais desempenham um papel de fundamental importância.

Nesse artigo mostramos um resumo prático e objetivo sobre as soluções de proteção catódica mais indicadas e as normas técnicas recomendadas para cada situação em particular, lembrando que, para a obtenção dos resultados esperados, cada sistema precisa ser cuidadosamente projetado e corretamente instalado, sempre com a ajuda de uma criteriosa análise técnica/econômica.

 

Principais Aplicações dos Sistemas de Proteção Catódica

Os sistemas de proteção catódica são necessários e sempre utilizados para a proteção contra a corrosão de diversas instalações importantes, destacando-se as seguintes:

1) Plata formas de petróleo, fixas ou flutuantes, incluindo as instalações no fundo do mar.

2) Navios e embarcações, de pequeno, médio e grande porte.

3) Estacas de aço de pieres de atracação de navios.

4) Torres eólicas no mar.

5) Tanques de armazenamento de petróleo, derivados, água, gás e produtos diversos, construídos com base apoiada, enterrados ou submersos.

6) Tanques de tratamento de água, esgoto ou efluentes.

7) Tubulações de aço enterradas ou submersas.

8) Tubulações de aço enterradas influenciadas por correntes de fuga de sistemas de tração eletrificada (trens, metros e VLTs).

9) Tubulações de aço enterradas influenciadas por correntes de fuga de outros sistemas de proteção catódica

10) Tubulações de aço enterradas influenciadas por linhas de transmissão elétrica em alta tensão.

11) Tubulações enterradas em plantas industriais, como as redes de combate a incêndio e as linhas de gás, efluentes, água de refrigeração e produtos diversos.

12) Armaduras de aço de estruturas de concreto de um modo geral, em especial as contaminadas por cloretos e/ou CO2.

 

Proteção Catódica de Plataformas de Petróleo

 

Fig. 01 – As plataformas de petróleo podem ser do tipo fixas (pequenas profundidades) ou flutuantes (grandes profundidades).

 

 

 

 

 

 

Fig. 02 – Para as plataformas fixas, os sistemas de proteção

catódica mais indicados são os galvânicos, com a utilização de anodos de liga de Alumínio, fabricados de acordo com a Norma ABNT NBR 10387 (Anodo de Liga de Alumínio para Proteção Catódica). Quando os anodos chegam ao final de sua vida útil eles podem ser substituídos por novos anodos galvânicos ou por sistemas do tipo por corrente impressa, de acordo com as Recomendações Práticas DNVRP-B101 (Corrosion Protection of Floating Production and Storage Units) e DNVRP-B401 (Cathodic Protection Design).

 

 

 

 

Fig. 03 – As plataformas flutuantes, incluindo as FPSOs (Floating Production Storage and Offloading), são protegidas por sistemas de proteção catódica do tipo por corrente impressa, conforme DNV-RP-B101 e DNV-RP-B401, sendo que a proteção interna dos tanques pode ser feita com anodos galvânicos de Alumínio (ABNT NBR 10387) ou Zinco (ABNT NBR 9358).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 04 – As Instalações no fundo do mar são protegidas com anodos galvânicos de Alumínio (ABNT NBR 10387)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Proteção Catódica de Navios e Embarcações Revista Corrosão & Proteção

 

Fig. 05 – Os navios e embarcações de pequeno porte são protegidos com sistemas galvânicos, com a utilização de anodos de Zinco (ABNT NBR 9358) ou de Alumínio (ABNT NBR 10387), conforme exigências da ABNT NBR 7415 (Proteção Catódica de Embarcações Durante a Construção). Nas proximidades do hélice e do leme há necessidade da previsão de uma maior concentração de anodos, devido às condições adversas desses locais (par galvânico aço/cobre e grande agitação da água).

 

 

 

 

 

 

Fig. 06 – Os navios de grande porte são protegidos com o auxílio de sistemas de proteção catódica por corrente impressa, com a utilização de um ou mais retificadores automáticos, anodos inertes e eletrodos permanentes de referência fixados no casco, conforme ABNT NBR 7415, DNV-RP-B101 e DNV-RP-B401.

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 07 – A proteção interna de tanques de navios e embarcações pode ser feita com anodos de Alumínio (ABNT NBR 10387) ou Zinco (ABNT NBR 9358). Para os tanques de lastro utiliza-se a ABNT NBR 7404.

 

 

 

 

Proteção Catódica de Estacas de Aço de Pieres de Atracação de Navios

 

Fig. 08 – As estacas de aço de pieres de atracação de navios podem ser protegidas com anodos galvânicos de Alumínio (ABNT NBR 10387) ou por sistemas por corrente impressa, com o auxílio de um ou mais retificadores de corrente e anodos inertes instalados nas estacas com o auxílio de dispositivo especiais de fixação (DNV-RP-B401).

 

 

Proteção Catódica de Torres Eólicas no Mar

 

 

Fig. 09 – As fundações das torres eólicas instaladas no mar são protegidas com o auxílio de anodos galvânicos de liga de Alumínio (ABNT NBR 10387).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Proteção Catódica de Tanques de Armazenamento de Petróleo, Derivados, Álcool, Água Potável, Água Industrial e Outros Produtos

 

Fig. 10 – Para proteger a parte externa de fundos de tanques com base apoiada utilizamos os sistemas de proteção por corrente impressa, conforme ABNT NBR 17061 (Proteção Catódica Interna e Externa de Tanques de Armazenamento) e API RP 651 (Cathodic Protection of Aboveground Petroleum Storage Tanks). Os tanques de armazenamento de petróleo possuem um lastro de água salgada em seu interior e precisam ser protegidos com anodos galvânicos de Alumino ou Zinco. Os tanques de derivados de petróleo, quando possuem água em seu interior, também precisam ser protegidos com anodos galvânicos. Os tanques de água potável ou industrial são protegidos com o auxílio de sistemas por corrente impressa, conforme ABNT NBR 17061.

 

 

Fig. 11– Os tanques enterrados podem ser protegidos com anodos galvânicos de liga de Magnésio (ABNT NBR 16460) ou com sistemas por corrente impressa, conforme ABNT NBR 17061 e API RP 1632 (Cathodic Protection of Underground Petroleum Storage Tanks and Piping Systems).

 

 

 

 

 

 

Proteção Catódica de Tanques de Tratamento de Água, Esgoto e Efluentes

 

 

 

Fig. 12 – Os tanques de tratamento de água, esgoto e efluentes podem ser protegidos com o auxílio de anodos galvânicos de Zinco (ABNT NBR 9358) ou Magnésio (ABNT NBR 16460).

 

 

 

 

 

 

 

Proteção Catódica de Tubulações de Aço Enterradas ou Submersas

 

Fig. 13 – Os dutos enterrados são protegidos por sistemas de proteção catódica por corrente impressa, de acordo com a ABNT NBR ISO15589-1 (Proteção Catódica de Dutos Terrestres). Já as tubulações submersas no mar são protegidas com anodos galvânicos de Alumínio (ABNT NBR 10387) do tipo abraçadeira ou bracelete.

 

 

Proteção Catódica de Tubulações Enterradas Influenciadas por Correntes de Fuga de Sistemas de Tração Eletrificada

Fig. 14 – Quando tubulações metálicas enterradas cruzam ou se aproximam de linhas férreas eletrificadas (trens, metros e VLTs) aparecem problemas bastante graves de corrosão por correntes de fuga, havendo necessidade de um estudo detalhado e cuidados para o dimensionamento, instalação, inspeção e manutenção do seu sistema de proteção catódica. Nesses casos e nos casos de interferência elétrica entre sistemas de proteção catódica, as normas ABNT NBR ISO15589-1 (Proteção Catódica de Dutos Terrestres) e ABNT NBR ISO16563-2 (Mitigação de Efeitos de Interferências Elétricas em Sistemas Dutoviários Causados por Sistemas por Corrente Contínua) devem ser sempre utilizados.

 

Proteção Catódica de Tubulações Enterradas Influenciadas por Linhas de Transmissão Elétrica em Alta Tensão

Fig. 15 – Quando tubulações metálicas enterradas cruzam ou se aproximam de linhas de transmissão elétrica em alta tensão aparecem problemas importantes de segurança das pessoas (tensões tubo/solo elevadas) e de corrosão por corrente alternada (corrosão AC), havendo necessidade de um estudo detalhado e cuidados para o dimensionamento, instalação, inspeção e manutenção do seu sistema de proteção catódica. Nesses casos as normas a serem atendidas são a ABNT NBR ISO15589-1 (Proteção Catódica de Dutos Terrestres) e a ABNT NBR ISO16563-1 (Mitigação de Efeitos de Interferências Elétricas em Sistemas Dutoviários Causados por Sistemas por Corrente Alternada).

 

Proteção Catódica de Tubulações Enterradas em Plantas Industriais

Fig. 16 – Tubulações enterradas em plantas industriais, como a redes de combate a inocência, água de refrigeração, gás e outros produtos, estão sujeitas a problemas graves de corrosão devido, principalmente, à presença da malha de aterramento elétrico (par galvânico aço/cobre) e de correntes de interferência, necessitando sempre de um sistema de proteção catódica por corrente impressa, que nesses casos deve ser implantado em conformidade com a ABNT NBR 16896 (Proteção Catódica de Instalações Complexas).

 

Proteção Catódica de Armaduras de Estruturas de Concreto

Fig. 17 – Armaduras de aço de estruturas de concreto, em especial quando contaminas por cloretos e/ou CO2, sofrem sérios problema de corrosão que somente podem ser totalmente eliminados com a instalação de anodos de proteção catódica, do tipo galvânico ou por corrente impressa, de acordo com a ISO12696 (Cathodic Protection of Steel in Concrete), NACE SP0290 (Impressed Current Cathodic Protection of Reinforcing Steel in Atmosfhericaly Exposed Concrete Structures) e NACE SP0408 (Cathodic Protection of Reinforcing Steel in Buried or Submerged Concrete Structures). As medições dos potenciais armadura/concreto e o consequente diagnóstico das regiões com maior ou menor probabilidade de corrosão, devem ser feitos de acordo a ASTM C876 (Standard Test Method for Corrosion Potentials Uncoalted Reinforced Steel in Concrete).

 

Conclusões

O aço carbono é um material com propriedades excelentes e custo muito atraente, razão pela qual é largamente utilizado nas obras de engenharia de um modo geral, não sendo exagero afirmar que o mundo é feito de aço.

Para proteger o aço contra a corrosão, quando enterrado, submerso ou embutido no concreto, utilizamos os sistemas de proteção catódica, do tipo galvânico ou por corrente impressa, e as normas técnicas nacionais ou internacionais são de uso obrigatório para a garantia de obtenção de resultados confiáveis.

Nesse artigo citamos apenas algumas normas e recomendações práticas de proteção catódica publicadas pela ABNT, ISO, NACE, API e ASTM, sendo que existe uma série de outros documentos técnicos importantes sobre o tema, tanto nacionais quanto internacionais, incluindo as normas PETROBRAS e as práticas recomendadas da ABRACO (Associação Brasileira de Corrosão), IBRACON (Instituto Brasileiro do Concreto e ALCONPAT (Associação Brasileira de Patologia das Construções).

Importante destacar que as soluções de proteção catódica aqui apresentadas são apenas orientativas e que a escolha do sistema mais indicado para cada situação em particular precisa ser feita mediante um levantamento cuidadoso das características das instalações a proteger, medições de campo detalhadas e criteriosa análise técnico/econômica.