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EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA A LOS TANQUES
DE ALMACENAMIENTO DE COMBUSTIBLE
2
Carlos Medina*,
1
Fernando Marcial,
2,3
Andrés Beltrán,
2
Marco Bravo,
2
Daniel Chuquín
1
Terminal de Productos Limpios, Riobamba (Ecuador)
2
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Escuela de Ingeniería Química, Riobamba,
Ecuador
3
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Grupo de Investigación para el Desarrollo
Ambiental y Cambio Climático, Riobamba, Ecuador
*carlos.medinas@espoch.edu.ec
R
esumen
Se evaluó el sistema de protección catódica aplicado en la base de los tanques de almacenamiento de
combustible del terminal de productos limpios de la empresa pública EP PETROECUADOR, localizado
en la ciudad de Riobamba, realizada durante los meses de enero y mayo de 2018. Así pues, se evaluó la
efectividad del sistema por Corriente Impresa, midiendo el potencial electroquímico y la caída óhmica
(IR), mediante la técnica de la interrupción de la corriente (IOP). El espesor de los tanques se midió por
ultrasonido y el análisis físico-químico se realizó al suelo para conocer la humedad, índice de plasticidad y
corrosividad. Se encontró que el suelo donde se encuentran apoyados los tanques (sobre losas de hormigón
armado) es un terreno con una resistividad entre 10 916.15 y 14 363.36 Ω/cm, por lo que tiene una baja
corrosividad. El SPC es efectivo ya que presente baja velocidad de corrosión 0.152 mm/año. Con la
interrupción de corriente se determinó que el 53% de la base de los tanques de acero revestidas y protegidas
catódicamente cumplen con los criterios de protección catódica del acero con polarización de +100 mV.,
establecido en la Norma NACE Estándar SP 0169-2013.
Palabras clave: Protección catódica, Corrosión, Potencial electroquímico, Resistividad, Polarización
A
bstract
The present research has evaluated the cathodic protection system applied to fuel storage tanks
base at the Terminal de productos limpios of EP PETROECUADOR public company located in
Riobamba. It was evaluated during January and May, 2018. Therefore, it studied the effectiveness
of the CPS by printed current which calculates the electrochemical potential and the ohmic drop
(IR) by the interruption current technique (ICT). The tanks thickness was rated by ultrasound. In
order to know the humidity, plasticity index and corrosivity of the soil we did a physical-chemical
analysis. It was founded that the soil where the tanks are supported on (reinforced concrete slabs)
has a resistivity of 10 916.15 and 14 363.36 Ω / cm, which shows a low corrosivity. We concluded
that the CPS is effective since it has a low corrosion rate of 0.152 mm per year. The ICT found that
53% of the base of steel coated and cathodically protected tanks fulfill the criteria of cathodic pro-
tection of steel polarization (+100 mV) that is established in the NACE Prescription Standard SP
0169-2013.
Key words: Cathodic protection, Corrosion, Electrochemical potential, Resistivity, Polarization
Evaluation of the cathodic protection system to fuel storage tanks
Fecha de recepción: 24-04-2019 Fecha de aceptación: 10-06-2019
I. INTRODUCCIÓN
La corrosión es uno de los principales
problemas de la industria, que ocasionan
grandes pérdidas económicas dentro del ámbito indus-
trial y está dividido en tres zonas: la cubierta, las pare-
des y el fondo interior, que se presenta por la existencia
de agua de capa o de formación (1). Destacando que la
Medina, Marcial, Beltrán, Bravo, Chuquín
72
ISSN 2477-9105 Número 22 Vol. 2 (2019)
industria petrolera no se encuentra exenta del fenóme-
no corrosivo, motivando así, que muchos investigadores
realicen estudios para establecer lineamientos efectivos
que permitan prevenirla (2). El 30% de fallas en los siste-
mas de producción y transporte de hidrocarburo, es por
la pérdida de una pequeña porción de materiales de sus:
tanques, tuberías, empaques, codos y cualquier otro tipo
de material metálico que se encuentre en contacto direc-
to con un medio agresivo que como consecuencia produ-
ce corrosión (3,4).
La corrosión trae consecuencias desastrosas en los tan-
ques de almacenamiento y líneas industriales de trans-
porte de petróleo (tuberías de gasoductos y oleoductos);
las fallas por corrosión como picaduras y perforaciones,
debidas al ataque corrosivo del suelo, provocan derrames,
fuego o explosiones de los productos transportados y con
ello, la contaminación ambiental y pérdidas económicas
muy costosas. (5,6)
Las supercies metálicas que se encuentran en un medio
corrosivo, actúan como pilas galvánicas. Los tanques de
almacenamiento de combustibles cuentan con un SPC
para minimizar la velocidad de corrosión del material
metálico de construcción, mediante la alteración de su
potencial electroquímico espontáneo, con respecto al me-
dio electrolítico corrosivo en el cual se encuentra (7). El
suelo que actúa como medio corrosivo, por su humedad,
sales y materia orgánica en descomposición, es el electro-
lito más complejo al cual están expuestos los tanques o las
tuberías. Este fenómeno está asociado a las variaciones
de temperatura, pH, resistividad, potencial de corrosión,
textura y porosidad. Lo que ha provocado una búsqueda
extremadamente compleja para su protección intrínseca
y el cumplimiento de normativas ambientales para evitar
daños que puedan causar ltraciones de petróleo o deri-
vados que contaminen el suelo o sus mantos (8,9).
Los métodos usados en la prevención de la corrosión
en suelos pretenden interferir o detener el fenómeno
de corrosión, siendo las formas más comunes: el trata-
miento del medio ambiente; el aislamiento del metal del
medioambiente (protección pasiva), el mejoramiento
de la resistencia a la corrosión del material metálico y la
protección catódica. Constituyéndose este último en el
método más efectivo para el control de la corrosión de
estructuras metálicas enterradas o sumergidas (10,11).
En la actualidad se han estudiado varios metodologías de
predicción de la corrosión de tanques de almacenamien-
to o de oleoductos de cualquier tipo de
subproductos de hidrocarburos, entre
estas técnicas están: El mapeo de co-
rriente utilizando un conjunto de elec-
trodos múltiples electroquímicamente
integrados, monitoreo de potencial de
electrodo (7) aplicados para identicar
cambios iniciales en la supercie del
metal. Por otro lado están las técnicas
de inspección de fugas de ujo magné-
tico que pueden detectar y localizar de-
fectos en la estructura (12). Así mismo
están las medidas de potencial sin salida
de corriente, con corriente conectada, el
potencial con corriente desconectada y
despolarizada(13), todas estas técnicas
dependerán del material que contenga
el tanque o las tuberías y además el am-
biente al cual están expuestos.
En el terminal de Productos Limpios
Riobamba se evaluó la efectividad del
SPC por Corriente Impresa (ICCP), téc-
nica electroquímica más utilizada en los
últimos 50 años. Aplicada sobre la base
de siete tanques metálicos de acero al
carbono (SA36) utilizados para el alma-
cenamiento de combustibles: Gasolina
Extra, Gasolina Súper, Diésel Premium
e Hidrocarburo Residual (Slop). Estos se
encuentran apoyados sobre losas de hor-
migón, bajo los criterios estandarizados
de la Protección Catódica del Acero (14).
II. MATERIALES Y METÓDOS
Localización de los sitios del ensayo y
caracterización del suelo
Los siete tanques de almacenamiento
de 76 600 barriles de combustible (Ga-
solina Extra, Gasolina Súper y Diésel
Premium), del terminal de productos
limpios de la lial EP PETROECUA-
DOR, objeto de este estudio, están lo-
calizados en la zona centro del Ecuador,
provincia de Chimborazo, Cantón Rio-
bamba, en latitud 1°38'37.26"S y longi-
tud 78°45'32.59"O, aproximadamente a
15Km de la Reserva del Nevado Chim-
borazo; lugar desde donde se distribuye
73
el combustible en tanqueros y un poli-
ducto de 6” de diámetro y una longitud
de 49,64 km al terminal de Ambato.
Se realizaron excavaciones en el suelo
a un metro de profundidad junto a los
tanques de diésel, tanques de gasolina
y un tanque de Slop, para la toma de
muestras que fueron caracterizadas me-
diante análisis de agresividad corrosiva
determinando características de: granu-
lometría, límites de plasticidad, conteni-
do de humedad y resistividad (5, 16) Los
ensayos granulométricos fueron realiza-
dos por tamizado, la plasticidad por el
método de Casagrande y límite plástico
y la humedad por el método tradicional
de secado al horno y expresada en por-
centaje. Estos análisis se desarrollaron
en el Laboratorio de Control de Calidad
de Materiales de la Universidad Nacio-
nal de Chimborazo bajo las normas es-
tandarizadas nacionales (INEN) e inter-
nacionales (ASTM D y AASHTO).
La resistividad fue determinada me-
diante el método de Wenner de 4 elec-
trodos, según ASTM G 57-2012 (17).
Las barras metálicas de 0,64 cm de diá-
metro y de 30 cm de longitud, que fun-
cionaron como electrodos, fueron ente-
rrados a una profundidad de 15 cm y a
una distancia equidistante de 1 metro. El
voltaje enviado entre los electrodos ex-
ternos, generaron un ujo de corriente,
en tanto que las caídas de voltaje entre
los electrodos internos fueron medidas
con un resistivímetro, marca: PASI Mo-
delo: 16GN., previo su cálculo median-
te la ecuación propuesta por Wenner:
ρ(Ω*cm) =2*π*a*R. Dónde: ρ = Resis-
tividad (Ω*cm); a = Separación entre los
electrodos (cm); R = Resistencia (Ω).
Determinación de Espesores mediante
Inspección por Ultrasonido
Para la evaluación de los posibles defec-
tos de los tanques de almacenamiento
de combustible se utilizó el medidor de
espesores ultrasónico portátil DMS Go,
realizando un barrido del 60% del área total del tanque.
Los resultados fueron comparados con los espesores de
otras inspecciones, los espesores nominales de construc-
ción y espesores mínimos requeridos por la norma de
construcción. Con estos datos se pudo determinar la ve-
locidad de corrosión, relacionando el espesor medido en
la última inspección con respecto a los espesores deter-
minados en las mediciones anteriores o a su vez con los
valores que tenían en la construcción del tanque, dividido
por el tiempo de operación (Ecuación 1) y la vida útil es-
timada del tanque (ecuación 2) (18,19).
V
EE
T
c
om
Ecuación 1
Dónde: Vc = velocidad de corrosión en mm/año, Eo =
espesor de la plancha original o el espesor medido en la
inspección anterior, Em = espesor de plancha medido en
mm en la inspección nal y T = tiempo de servicio en el
lapso considerado, medido en años.
V
EE
V
u
mm
in
c
Ecuación 2
Dónde: Vu = vida útil estimada, Em = espesor de plancha
medido en mm en la inspección nal, Emin = espesor mí-
nimo, en mm, requerido según la norma de construcción
utilizada.
Potencial Electroquímico
El potencial electroquímico fue medido en el fondo de
los tanques de combustible con un Multímetro Digital
Fluke 28 II Interruptor de Corriente Sincronizable ICS
100 GPSA, fundamentado en el procedimiento de forma-
ción de polarización por el cual se mide el potencial de
corrosión entre la estructura, el electrolito y su polaridad
con respecto al electrodo de referencia entre el potencial
“apagado” y el potencial de corrosión “resultando la can-
tidad de formación de polarización”(20).
Evaluación de recticadores
Las pruebas de alcance de potenciales eléctricos de los
recticadores se realizaron con el sistema de interrupción
de la corriente, potencial – o (IOP: “Instant o Poten-
tial”) de ON/OFF que consistió en apagar un rectica-
dor y medir el potencial de media celda de la estructura
de acero inmediatamente después de que la corriente de
protección (iCP) se interrumpiese. Para luego determinar
el potencial polarizado en ciertos puntos seleccionados
de cada recticador complementándolo con mediciones
de Fuerza Electromotriz (FEM), para así conocer si los
ánodos de sacricio empleados en el sistema tienen aún
capacidad operativa.
Medina, Marcial, Beltrán, Bravo, Chuquín
74
ISSN 2477-9105 Número 22 Vol. 2 (2019)
III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Caracterización del Suelo
En base a los análisis de granulometría, el suelo de la
Zona de Tanques de Almacenamiento de Combustibles
se clasicó como del tipo Árido Fino con un contenido
de grava del 10% y un 90% de arena (Graf.1).
Además, mediante el cálculo del límite del líquido y plás-
tico (Tabla 1-2), se determinó el índice de plasticidad
(12.52%) y así, se pudo armar que el suelo caracterizado
es un material No Plástico (NP) (21).
LÍMITE LÍQUIDO
N° de
golpes
Cápsula Peso
cápsula
(g)
Peso
cápsula
+ suelo
húmedo
(g)
Peso
cápsula
+ suelo
seco (g)
% Hu-
medad
Promedio
% Hume-
dad
38 M2 16.00 33.10 30.20 20.42
28.27
B4 18.30 33.00 29.10 36.11
26 G3 18.40 28.10 25.80 31.08
30.85
5h 18.40 31.20 28.20 30.61
16 D3 18.40 36.40 31.80 34.33
33.96
C8 18.30 35.00 30.80 33.60
5 A4 17.20 31.70 27.60 39.42 38.26
LÍMITE PLÁSTICO
Cápsula Peso
cápsula
(g)
Peso
cápsula
+ suelo
húmedo
(g)
Peso
cápsula +
suelo seco
(g)
% Humedad Promedio %
Humedad
M2 18.00 19.00 18.80 25.00 34.72
B3 17.50 18.80 18.40 44.44
La resistividad del suelo, indicada en la tabla 3, tuvo un
valor promedio de 12 500 Ω/cm. Por lo tanto, se puede
decir que este suelo es poco corrosivo (17).
Sin embargo, se encuentra dentro de los límites del gra-
do de corrosividad en función de la resistividad del sue-
lo, entonces se justica que debe mantenerse la Protec-
ción Catódica. Además, la muestra del suelo presento un
23,09% de humedad promedio.
Zona Inten-
sidad
(A)
Vol-
taje
(V)
Resistividad
Áa
V
I
2
(Ω-
cm)
1 Tanques
de Ga-
solina
(Extra,
Súper)
0.05 0.57 10 916.15
Muy
poco
corro-
sivo
2 Tanques
de Dié-
sel
0.07 0.93 12 721.83
Muy
poco
corro-
sivo
3 Tanque
Slop
0.02 0.30 14 363.36
Muy
poco
corro-
sivo
Inspección Ultrasónica mediante Me-
dición de Espesores
La medición de espesores en el fondo de
los tanques se realizó con la nalidad de
conocer el estado actual de los mismos,
calculando la velocidad de corrosión y a
la vez redecir la vida útil de los tanques.
Con los datos de espesores tomados (Ta-
bla 4), se puede observar que los Tan-
ques de almacenamiento presentan una
velocidad de corrosión promedio de
aproximadamente 0.152 mm/año.
Este valor es superior al establecido en el
criterio de la Norma API 653 correspon-
diente a 0.025 mm/año, por tal motivo,
es aconsejable que la próxima inspección
de espesores se la ejecute en un periodo
no mayor a 2 años.
Por otro lado, el valor promedio de vida
útil estimada de los tanques es de 17.13
años, mismo que se aproxima al valor es-
timado por el proyecto (20 años), garan-
tizando de esta manera el abastecimien-
to de la demanda de productos limpios o
derivados del petróleo hasta el año 2030.
Tabla 1: Límite Líquido.
Tabla 2: Límite Plástico
Tabla 2: Resistividad del Suelo del Terminal de Productos
Limpios Riobamba
75
ANÁLISIS DE ESPESORES y CAMBIO DE POLARIZACIÓN
TANQUE Vc* (mm/año) Vu* (años) PSA* (mV) Criterios de Protección Catódica del Acero
01 Gasolina Extra 0.099 20.8 94 No cumple
02 Gasolina Extra 0.13 16.8 100 Cumple
03 Gasolina Súper 0.181 13.7 122 Cumple
04 Gasolina Súper 0.178 18.6 110 Cumple
05 Diésel 0.122 18.3 57 No cumple
06 Diésel 0.163 16.2 54 No cumple
07 Slop 0.19 15.5 100 Cumple
Protección catódica de la base de los
tanques de acero para almacenamiento
de combustibles
El Gráco 1 muestra el principio de la
protección catódica mediante un dia-
grama termodinámico potencial-pH.
Basados en el criterio del cambio en la
polarización de +/- 100 mV y en función
del electrodo de referencia Cu/CuSO4.
Se puede armar que todos los tanques
se encuentran protegidos contra la co-
rrosión, ya que los potenciales OFF al-
canzados satisfacen las condiciones de
inmunidad; a excepción de los Tanques
ATNK – 04 00 05 y ATNK – 04 00 06
utilizados para el almacenamiento de
Diésel cuyos potenciales OFF medidos
fueron de 0.47 y 0.49 V respectivamente.
Sin embargo, este problema se lo puede
solucionar aumentando la salida de co-
rriente de protección de los recticado-
res que intereren en dichas estructuras.
De 40 A, se puede incrementar hasta
cerca de tres veces (90 A) la corriente de
protección inicial aplicada, obteniéndo-
se de esta manera una mejor respuesta
en los resultados y los potenciales anó-
malos registrados.
Evaluación de recticadores
Para la evaluación de los recticadores se realizaron me-
diciones de fuerza electro motriz (FEM) que permitieron
reconocer la capacidad operativa de los ánodos de sacri-
co. La FEM promedio dio un valor aproximado de 1685
Mv (Tabla 5), demostrando que los ánodos seleccionados
para la protección catódica de los tanques tiene excelente
resistencia a la acidez y un elevado drenaje de corriente
con una baja tasa de consumo en comparación con los
sistemas tradicionales.
TANQUE FEM (mV)
01 Gasolina Extra 1871
02 Gasolina Extra 1970
03 Gasolina Súper 1860
04 Gasolina Súper 1805
05 Diésel 1200
06 Diésel 1324
07 Slop 1765
MEDIA 1685
IV. CONCLUSIONES
La evaluación del sistema de protección catódica por
corriente impresa en los tanques de almacenamiento
de combustibles del Terminal de Productos Limpios de
Riobamba, mediante la técnica de interrupción de la co-
rriente determina que la mayoría de los tanques cumplen
con el criterio de polarización de +100 mV, a excepción
de los tanques de Diésel cuyo potencial promedio es 56
mV aproximadamente. Sin embargo, teniendo en consi-
deración dicha excepción se puede concluir que el SPC
es efectivo en la mayoría de los tanques. Para ello, se rea-
lizó un diagnóstico del estado actual de los tanques, mi-
diendo el espesor en el fondo de dichas estructuras por
Tabla 2: Resistividad del Suelo del Terminal de Productos Limpios Rio-
bamba
Medina, Marcial, Beltrán, Bravo, Chuquín
Graco 1. Variación del Potencial Electroquímico de 7 tan-
ques respecto al Criterio de Protección Catódica del Acero +/-
100 mV (Cambio de Polarización).
Tabla 4: Resumen de cálculos realizados en los tanques.
* Velocidad de Corrosión = Vc; Vida Útil Estimada = Vu; Cambio de Polarzación = PSA.
76
ISSN 2477-9105 Número 22 Vol. 2 (2019)
inspección ultrasónica. Con una velocidad de corrosión
(0.152 mm/año) y el tiempo de vida útil (17.3 años) muy
cerca de la norma. Mediante análisis físico-químico, se
supo que el suelo presenta un índice de agresividad re-
lativamente bajo (Resistividad promedio de 12 500 Ω/
cm) conociendo que es un suelo árido no con una hu-
medad de 23,09% y un índice de plasticidad de 12,52%.
Sin embargo, este problema se solucionó aumentando la
salida de corriente de protección (ICP)
de los recticadores/transformadores
(R/T) que intereren en dichas estructu-
ras. De 40 A, se incrementó hasta 90 A la
corriente de protección inicial aplicada,
obteniéndose de esta manera una mejor
respuesta en los resultados y los poten-
ciales anómalos registrados.
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