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5.3. PROTECCIÓN CATÓDICA EL ACERO DEL HORMIGÓN ARMADO

ÍNDICE

5.3.1 . Glosario de términos

5.3.2. Introducción

5.3.3. Fundamentos de la protección catódica

5.3.4. Puesta en servicio de una protección catódica en hormigón armado

5.3.5. Aplicaciones (en estructuras enterradas o sumergidas y en estruc-turas aéreas)

5.3.6. Limitaciones y precauciones en la protección catódica

5.3.7. Equipos y materiales

5.3.8. Estimación comparativa de costes

5.3.9. Bibliografía y normativa

5.3.1. Glosario de términos

ÁNODO.- Electrodo que, formando una pila con el cátodo y el electrólito, se polariza positivamente o que su potencial se hace menos negativo.

ÁNODO DE SACRIFICIO O GALVÁNICO.- electrodo de metal o aleación que se utiliza como ánodo frente a un cátodo y dentro de un electrolito, si necesi-dad de fuente de corriente externa. La circulación corriente entre ánodo y cátodo se consigue por la diferencia de potencial entre los dos metales o alea-ciones distintas.

CÁTODO.- Electrodo que, formando una pila con el ánodo y el electrólito, se polariza negativamente o que su potencial se hace más negativo. En el hor-migón armado el cátodo es la armadura de acero de los refuerzos.

CORRIENTE IMPRESA.- Sistema de protección catódica en el que se hace cir-cular una corriente continua, entre el ánodo y el cátodo, con una fuente de ali-mentación de corriente continua. La expresión viene del inglés y una traduc-ción literal podría ser corriente forzada o impuesta.

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DENSIDAD DE CORRIENTE.- Intensidad de corriente por unidad de superfi-cie; generalmente se expresa en A/m2, en mA/m2 o en mA/cm2.

DESLAMINACIÓN CATÓDICA.- efecto por el que los revestimientos aislantes y el hormigón se despegan del acero.

DESPOLARIZACION.- Eliminación o reducción de la polarización por medios físicos o químicos.

ELECTRODO.- Metal en contacto con un electrolito, que sirve como punto por el que la corriente eléctrica entra en el metal o sale de el para pasar a la solu-ción.

ELECTRODO DE REFERENCIA.- Electrodo impolarizable y con potencial es-table que sirve de referencia para las medidas de potenciales.

ELECTRODO SENSOR O SONDA DE DESPOLARIZACIÓN.- Electrodo que se puede utilizar para medir la polarización y la despolarización durante un máxi-mo de 24 horas. Su potencial no puede interpretarse como el de un electro de referencia.

ELECTRÓLITO.- Conductor iónico (usualmente en solución acuosa). Por ejemplo el hormigón y el agua.

ERROR IR (caída IR).- Error en la medida del potencial debido a la diferencia de potencial entre la posición el electrodo de referencia y la del cátodo pasan-do corrientes por medio, como la de protección catódica o corrientes vaga-bundas.

ESTADO PASIVO.- Estado de un metal cuando su comportamiento es un más noble (resistente a la corrosión) que lo que se podía esperar. Se trata de un fenómeno superficial en el que el metal está cubierto por sus óxidos cuando es-tos sean estables.

ESTADO DE INMUNIDAD A LA CORROSIÓN.- Decimos que el acero está protegido o que es inmune a la corrosión cuando la máxima disolución posible, en esas condiciones, es 10-6 moles por litro, es decir 0,056 mg/l o bien que la pérdida de espesor máxima puede ser de 10 micras al año.

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IÓN.- elemento, molécula o partícula metálica que se ha cargado positivamen-te (catión) al desprenderse de electrones procedentes del ánodo, o negativa-mente (anión) al captar electrones procedentes del cátodo, estando por medio el electrolito que los transmite.

OXIDACIÓN.- Pérdida de electrones de un elemento o metal que pasan al electrolito para combinarse con otros elementos o metales; por ejemplo, cuando un metal pasa del estado metálico al estado corroído. Así, cuando un metal reacción con el oxigeno, azufre, etc., y forma un compuesto como un oxido, un sulfuro, etc., se encuentra oxidado y ha perdido electrones que han pasado al oxígeno. Cuando la oxidación es en un metal también la llamamos corrosión metálica.

POLARIZACION ANÓDICA.- Polarización del ánodo a potenciales menos ne-gativo o más positivos.

POLARIZACION CATÓDICA.- Polarización del cátodo potenciales menos po-sitivos o más negativos.

PROTECCION CATÓDICA.- Polarización del cátodo hasta conseguir la inmu-nidad a la corrosión, en la que la velocidad de corrosión es despreciable. En ocasiones se llama protección catódica a sistemas en los que se instalan áno-dos o un sistema de corriente impresa, pero es necesario hacer hincapié que para que sea protección catódica se alcancen los criterios de inmunidad o de protección con garantías. Lo demás consiste en poner ánodo u otros elemen-tos pero no significa que haya protección catódica.

PROTECCIÓN CATÓDICA PREVENTIVA.- Término que solo se usa para el hormigón dentro de la normativa europea al respecto, cuando se instalan áno-dos o un sistema de corriente impresa, no con el objeto de conseguir una pro-tección catódica con su inmunidad a la corrosión sino de mantener la protec-ción en el estado pasivado. Solo se aplica en condiciones en las que las arma-duras están pasivadas.

RENDIMENTO DE UN ÁNODO O DE LA ALEACIÓN.- El porcentaje de co-rriente que en la pila de protección catódica sale del ánodo por la cual se pro-duce protección. Hay un adicional de corriente que no produce protección sino que se pierde. La relación entre la primera y la suma de ambas es el rendimien-to.

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TOMA DE POTENCIAL.- Conexión hecha a las armaduras para facilitar el con-tacto con ellas y medir su potencial respecto a un electrodo de referencia.

TRANSFO-RECTIFICADOR.- fuente de corriente continua alimentada con al-terna para dar salida de corriente entre ánodos y cátodos en los sistemas de corriente impresa.

5.3.2. Introducción

La protección catódica es un método electroquímico de lucha contra la corro-

sión ampliamente extendido y utilizado, siendo en muchos casos el de mayor

eficacia y duración.

5.3.3. Fundamentos de la protección catódica

El acero del hormigón armado suele tener menos problemas de corrosión que

el acero en otros electrolitos, pero son muchos los casos y cada día más, en los

que se recurre a la aplicación de un sistema de protección catódica para resol-

ver los problemas de corrosión que aparecen o puede aparecer. Cuando se

prevé la posible existencia de problemas de corrosión de las armaduras del

hormigón, éstos se pueden eliminar instalando un sistema de protección cató-

dica, que resulta más barato y fiable si se incluye previamente en el diseño de

la construcción. Hoy en día es un sistema tan difundido que tiene numerosas

normas en cuanto a su aplicación:

• UNE-EN 12696 Protección catódica para el acero en hormigón (se refiere

solo al hormigón aéreo).

• ISO 12696 Protección catódica para el acero en hormigón aéreo, ente-

rrado o sumergido.

• RP0290 Impressed Current Cathodic Protection of Reinforcing Steel in

Atmospherically Exposed concrete Structures (Afectan a la protección

catódica del hormigón aéreo).

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La protección catódica, como solución a muchos problemas de corrosión, ya

no se suele discutir, si bien en todos los casos no es necesaria o económica-

mente rentable.

Se trata de uno de los sistemas electroquímicos que tiene como fundamento la

polarización de una superficie metálica hasta alcanzar un potencial, en el que

se acepta que dicha superficie metálica es inmune a la corrosión. Este potencial

de inmunidad es -750 mV/Cu/CuSO4 para el acero en hormigón armado. En el

hormigón armado, si está pasivado, el potencial natural puede ser entre 0 y

-250 mV/Cu/CuSO4. Nos podemos guiar por el diagrama basado en los de

Marcel Pourbaix para el equilibrio de los metales en distintos medios.

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En el gráfico los potenciales son referidos al electrodo de hidrógeno saturado,

pero en la práctica de la protección catódica se utilizan el electrodo de referen-

cia de Ag/AgCl 0,5 molar (solución de KCl) y el de Mn/MnO2 y el potencial de

protección, respecto a estos electrodos es -700 mV (equivalente al de -750 mV

respecto al de Cu/CuSO4). Estos son los electrodos de referencia habituales en

hormigón.

Otro criterio, que es el más aceptado en el hormigón armado, es el de una po-

larización real de -100 mV, midiendo el potencial tras la interrupción de co-

rriente del sistema de protección catódica y descontando el error de medida

llamado caída IR. Dichas corrientes suelen ser debidas a fugas de corriente de

sistemas de tracción por corriente continua (trenes), por ejemplo en viaductos

o puentes (norma UNE-EN 50162:2003 para la corrosión por corrientes vaga-

bundas procedentes de sistemas de corriente continua).

Para conseguir la polarización deseada, de la superficie de acero, se inyecta en

la misma una corriente continua, de carácter puro (pila galvánica) o bien pro-

cedente de una corriente alterna rectificada y filtrada. Esta corriente al pene-

trar por la superficie del acero, la polariza negativamente y cuando se alcanza

el potencial de polarización indicado, consideramos que es inmune (según el

criterio de inmunidad antes indicado) a la corrosión.

En el electrólito la corriente que circula entre ánodo y cátodo (éste es el acero

que se protege) es de tipo iónico y la que circula por el metal y conexión metá-

lica entre el ánodo y cátodo es por transmisión de electrones.

Las principales y más frecuentes reacciones electroquímicas que tienen lugar

en el cátodo y en el ánodo son:

En el ánodo (anódicas y de oxidación):

Me ↔ Me2+ + 2e- corrosión

(metal) (iones metálicos) (electrones)

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En el cátodo (catódicas y de reducción)

2H+ + 2e- ↔ H2 no corrosión

2H+ + O2 + 2e- ↔ 2OH-

2H2O + O2 + 4e- ↔ 4OH-

La transmisión de corriente, en las pilas de corrosión y en la de protección

catódica, es de corriente continua (como antes se decía por electrones en las

partes metálicas e iones en el electrolito).

Los sistemas de protección catódica se clasifican en dos tipos, uno llamado de

ánodos galvánicos o de sacrificio y el otro llamado de corriente impresa.

El primero consiste en formar una pila electroquímica conectando al acero a un

metal más anódico que el acero, y, estando los dos en contacto con el mismo

electrolito, por la diferencia de potencial entre ambos se establece pila galvá-

nica entre el acero y el metal anódico que se corroe o disuelve en el electrolito,

en función de la cantidad de corriente de la pila, el equivalente electroquímico

del ánodo y el rendimiento de la aleación anódica en el medio electrolítico en

que se encuentra.

Esquema de una pared de hormigón armado con una protección catódica por

corriente impresa:

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UN ESQUEMA DE ÁNDOS GALVANICOS SERÍA:

Una manera gráfica de verlo podría ser los siguientes diagramas sobre el pro-

ceso de protección:

En ellos se ven cuatro pasos, el primero cuando hay corrosión, con ánodos y

cátodos en una misma superficie metálica. El segundo cuando se conectan

electrodos anódicos a la superficie metálica empezando a polarizarse como

ánodo mientras dicha superficie metálica que se comporta como cátodo em-

pieza polarizarse catódicamente (potencial más negativo). En la tercera se ve

como la superficie metálica ya casi es completamente catódica frente al ánodo

conectado, y el cuarto cuando en la superficie metálica ya no quedan ánodo y

por entero se comporta como cátodo habiendo alcanzado la inmunidad cató-

dica (protección catódica).

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5.3.4. Puesta en servicio de los sistemas de protección catódica

Empezamos por este apartado por considerarlo de vital importancia. Un sis-

tema de protección catódica puede estar muy bien diseñado y muy bien insta-

lado pero en la puesta en servicio es el momento de corroborar dicho diseño e

instalación, para los ajustes necesarios, imprescindibles en los sistemas de co-

rriente impresa y la verificación de que verdaderamente hay protección e in-

cluso si se mantienen las expectativas de duración del diseño.

Todos los sistemas de protección catódica, incluidos los de ánodos galvánicos,

requieren una buena puesta en servicio, al igual que un adecuado diseño, pues

sin ello es imposible tener la certeza de que las armaduras están conveniente-

mente protegidas. Lo incluimos al principio del texto por su importancia, las

medidas que se hacen en la puesta en servicio y los resultados obtenidos son

de vital importancia para conocer la eficacia del sistema y su duración, además

de saber si es necesario modificar o corregir algo del sistema instalado.

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Esta puesta en servicio la debe hacer personal cualificado, con experiencia en

protección catódica y conocimientos de la problemática de los sistemas para el

hormigón armado. Debe hacerse al menos 14 días después de instalar los áno-

dos y haber completado la aplicación del hormigón y morteros. En cuanto al

personal las normas hablan (la de NACE en el punto 1.3.1 y en las ISO y EN-

UNE en los puntos 2 y 4. En ellas se habla de personal con la certificación como

especialista (máximo nivel de certificación en protección catódica) y en las ISO

y UNE-EN depende de la fase del trabajo (medidas iniciales, diseño, instala-

ción, puesta en servicio, revisión). En las europeas hasta ahora solo hay tres ni-

veles y cuatro sectores, uno de ellos para el hormigón y actualmente se estudia

la posibilidad de ampliar el número de niveles a cuatro. La normativa europea

de certificación es EN 15257 Protección catódica. Niveles de competencia y

certificación del personal de protección catódica (Afecta al personal que tra-

baja en protección catódica).

Para las medidas de potencial es imprescindible empleo del sistema ON-OFF,

pues el mejor criterio de protección es el de un potencial de polarización que

sea al menos -100 mV más negativo que el natural, es decir sin protección. Y

por otro lado sin el potencial OFF no es posible conocer bien el grado de polari-

zación. Para el criterio de un potencial de polarización fijo (-700 mV/AgCl)

también se ha de utilizar el sistema de interrupción de la corriente de protec-

ción (ON-OFF) si bien en este caso no es necesario esperar a la completa des-

polarización. El proceso de polarización completo puede durar hasta varios

meses y por ello se debe controlar el sistema, midiendo potenciales de despo-

larización que pueden ser desde una hora hasta de un mes, durante el primer

año (normas EN-UNE e ISO).

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Se debe empezar con un ajuste de la corriente del orden del 10% al 20% de la

calculada, y observar, midiendo la polarización - despolarización, si se alcanzan

los potenciales adecuados de protección.

Si en el ajuste inicial se consigue la adecuada protección no debe ser necesario

un posterior ajuste, pero si una vigilancia pasado un tiempo, para comprobar

que ésta no excede los potenciales aconsejables. Si no se consiguen potencia-

les adecuados de polarización y protección se debe hacer una inspección, un

nuevo ajuste y medidas, pasado aproximadamente un mes.

En las medidas de despolarización se deben emplear registradores de datos

con una impedancia de entrada mínima de 10 Mohmios/V. Como sensores del

control del potencial, se pueden emplear electrodos de referencia o bien son-

das de despolarización. Estas últimas no se deben emplear para la medida del

potencial de referencia ni en despolarizaciones de duración superiores a las 24

horas. Como sondas de despolarización se suelen emplear electrodos de grafi-

to, de titanio activado o de zinc normas EN-UNE e ISO).

Es importante la vigilancia y control del sistema de protección catódica, mi-

diendo potenciales ON-OFF al menos una vez al año, y si se trata de un sistema

de corriente impresa vigilando el funcionamiento del equipo al menos una vez

cada dos semanas, aunque los sistemas de control remoto permiten ya una vi-

gilancia diaria con bajo coste.

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Ejemplo real extraído de la norma RP 0290 de una curva de despolarización de

armaduras de hormigón, en este gráfico Potencial-Tiempo :

- Instant “Off” potential es el potencial en el instante inmediatamente des-

pués del la interrupción de la corriente de protección catódica

- Final “Off” potential es el potencial después de la despolarización durante

un tiempo mínimo.

- “On” potencial el el potencial mientras se inyecta corriente de protección.

Recientemente han aparecido en el mercado otro sistema que permiten verifi-

car la eficacia de la protección catódica instalada, sin necesitar desconectar la

corriente. Este sistema está basado en el análisis de la impedancia obtenida al

aplicar una corriente alterna y se conoce como Técnica de Verificación de la

Pasividad (PVT)

5.3.5. Aplicaciones (estructuras enterradas o sumergida y aéreas)

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5.3.5.1 Estructuras de hormigón armado enterradas y sumergidas.

Se tiende a protegerlas inicialmente las estructuras de hormigón armado solo

cuando los problemas de corrosión son muy probables (ambientes con canti-

dades altas de cloruros o ácidos, o presencia de corrientes erráticas). Cuando

no se prevean estos problemas lo que se puede hacer es instalar las tomas de

potencial (puntos de conexión a las armaduras para conectar con ellas y medir

su potencial) suficientes para poder comprobar la probabilidad de corrosión y

verificar su estado de pasivación o la necesidad de protección.

Por otro lado si se quiere dejar prevista una posible protección catódica de es-

tas estructuras.

La protección catódica se puede hacer mediante un sistema de corriente im-

presa o bien por ánodos de sacrificio. Si se quiere dar una larga duración a los

ánodos o electrodos dispersores de corriente el sistema de corriente impresa

suele resultar más barato que el de ánodos de sacrificio.

5.3.5.3. Protección catódica de estructuras de hormigón armado aéreas

El sistema de protección catódica en este tipo de estructuras es similar al de

estructuras sumergidas o enterradas, pero con distintos ánodos.

En cuanto a los ánodos de sacrificio, siempre se emplean los de zinc. Para su

aplicación es conveniente que haya un estudio y proyecto previo, en el que se

considere la normativa vigente.

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Se debe tener en cuenta los siguientes aspectos:

• Peso neto del ánodo.

• Aleación del ánodo.

• Capacidad de corriente del ánodo.

• Potencial del ánodo en circuito abierto.

• Duración prevista y calculada del ánodo.

En todo caso, con el desconocimiento de estos datos y por lo tanto de su ver-

dadera efectividad y duración, se pueden emplear en la protección catódica

preventiva, donde las densidades de corrientes necesarias son muy inferiores.

No obstante se debería tener los datos suficientes para conocer el número y ti-

po de ánodos necesario y calcular su posible duración, aunque en algunos ca-

sos no corresponda con lo calculado pues se pueden pasivar, hecho que ocurre

algunas veces.

En la siguiente tabla se recogen las densidades de corriente más habituales:

Medio electrolítico en que se encuentra el acero

de las armaduras

Densidad de corriente

(mA/m2)

Alcalino, sin corrosión y baja renovación del oxíge-

no (protección catódica preventiva)

0,1

Alcalino, sin corrosión, con renovación fácil del oxí-

geno (protección catódica preventiva)

1-3

Alcalino, con presencia de cloruros, seco, calidad el

hormigón buena y observada una ligera corrosión.

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Medio electrolítico en que se encuentra el acero

de las armaduras

Densidad de corriente

(mA/m2)

3-7

Con presencia de cloruros, humedad, calidad del

hormigón nuy buena y corrosión generalizada.

8-20

Alto contenido en cloruros, humedad o agua que lo

moja fluctuante, alto contenido en oxígeno, tempe-

raturas medio altas (tropicales) y corrosión severa.

30-50

5.3.6. Limitaciones

El diseño de la protección catódica se ha de hacer con sumo cuidado, si se quie-

re obtener un buen resultado y como indica la normativa siempre debe inter-

venir un especialista en esta materia. Los cuidados son extremadamente espe-

ciales cuando se trata de aceros de alta resistencia (pretensado o postensado)

en los que éste se puede dañar por el efecto llamado fragilización por hidróge-

no.

La fragilización por hidrógeno es causada por las moléculas de hidrógeno que

se generan junto al acero en las reacciones catódicas y que penetran entre las

partículas del acero.

En el caso del hormigón pretensado o postensado de tuberías enterradas se

debe tener mucho cuidado en no sobrepasar, con valores más negativos, po-

tenciales de -1100 mV respecto al electrodo de referencia de Cu/CuSO4 según

la norma europea y -1000 mV/Cu/CuSO4 conforme a la de NACE, (-900 mV

respecto al electrodo de referencia de Ag/AgCl 0,5 M KCl según la norma euro-

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pea de los hormigones aéreos). Se considera, a estos efectos, acero susceptible

de este fenómeno aquel cuyo límite elástico sea >700 N.mm2. Además, en es-

tos casos, los potenciales son menos homogéneos, debido a que la corriente

de protección se reparte mucho peor.

En estos casos los sistemas pueden tener un funcionamiento automático, de

forma que se pretende que el potencial sea lo que controle el rectificador y su

salida de corriente. Asimismo deben de llevar también una limitación de la co-

rriente de salida, para que en el caso de que falle la señal del electrodo de refe-

rencia, y por lo tanto el transfo-rectificador tienda a dar la máxima salida de

corriente, mantener el potencial prefijado dentro de los límites aconsejables.

En la puesta en servicio del sistema se debe tener mucho cuidado y vigilar que

no haya sobreprotección en ningún punto y el ajuste se haga de forma que se

asegure que en el futuro no se alcance la sobreprotección.

Para evitar que los potenciales sean excesivamente negativos y no excedan el

umbral de la generación de hidrógeno indeseada, y tratándose de hormigón

armado pretensado enterrado o sumergido, se puede recurrir a sistemas de

ánodos de sacrificio de zinc (potencial de estos ánodos es de -1.100

mV/Cu/CuSO4) con lo que el potencial con la protección catódica nunca lle-

garán al potencial del ánodo.

En el caso de influencias de corrientes erráticas se debe tener especial cuidado,

por la dificultad de su control y las medidas especiales que pueden resultar ne-

cesarias para una adecuada protección.

Para poder instalar los sistemas de protección catódica las armaduras deben

tener continuidad entre sí, especialmente en el sistema de corriente impresa.

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Con el sistema de protección catódica no es necesario sanear el hormigón que

envuelve a las armaduras a no ser que estas estén debilitadas y no soporten los

esfuerzos mecánicos requeridos, o tengan deslaminación. Esto es debido a que

las reacciones electroquímicas en el hormigón hacen que los iones agresivos

(principalmente los cloruros) emigren de las zonas de las armaduras.

5.3.7 Equipos y materiales

5.3.7.1 Fuentes de alimentación (solo en sistemas de corriente impresa)

Como fuente de alimentación de corriente (solo necesarias en los sistemas de

corriente impresa), se suelen emplear transfo-rectificadores, normalmente por

control manual, y la tensión máxima que se debe emplear es de 24 V, para

cumplimiento de los Reglamentos de Baja Tensión, y considerando la seguri-

dad del personal que los manipule, ya que en la mayoría de los casos suele tra-

tarse de lugares húmedos. Por otro lado con los sistemas de ánodos o disper-

sores de corriente descritos no deben ser necesarias tensiones más altas.

Los transfo-rectificadores normalmente pueden ser de dos tipos:

� Los de control por tensión fija, bien con variaciones en la tensión del trans-

formador de potencia o bien por ajuste electrónico de la tensión de salida. Son

de ajuste del voltaje de salida de corriente (tensiostatos). Son los más usados.

� Los de ajuste de la intensidad de salida de corriente manteniéndola (inten-

siostatos).

� Los de control automático, son aquellos en que se fija un potencial de la

estructura a proteger y el equipo compara constantemente la señal del elec-

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trodo de referencia con el del ajuste, dando la salida de corriente necesaria pa-

ra mantener dicho potencial.

El sistema de corriente impresa de funcionamiento automático no significa que

con él no sea necesario el mantenimiento, sino que está diseñado para cuando

la corriente de protección catódica pueda variar con cierta frecuencia por cam-

bios de las condiciones del hormigón, como la temperatura, la humedad gene-

ral (no la parcial en una zona muy localizada pues el fenómeno muy localizado

debe ser controlado con sistemas de protección catódica localizados en dicha

zona, pero no extenderlo a una otras zonas cuyas condiciones pueden ser muy

distintas), y la salinidad.

La densidad de corriente necesaria varía mucho en función de las condiciones

del medio de hormigón, pero puede oscilar entre 1 y 2 mA/m5 cuando no hay

humedad o contenidos en cloruros muy altos y en medios húmedos o agua con

altos contenidos en cloruros hasta 40 mA/m5. Si hay presencia de corrientes

erráticas puede ser mucho más alta, y depende de la intensidad de estas co-

rrientes y su localización. En este caso en el estudio se deben hacer las conside-

raciones necesarias que incluyan estos problemas, con la previsión de las zonas

por donde pueda haber salidas y entradas de las corrientes erráticas.

5.3.7.2. Tipos de ánodos que se pueden utilizar en la protección catódica del

hormigón armado aéreo

Ánodos galvánicos: como ánodo galvánico se suele utilizar el zinc aleado con

un pequeño contenido de cadmio. Las aleaciones usuales se indican en la nor-

ma EN-UNE 12696.

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Estos ánodos pueden aplicarse de dos maneras:

� Embebidos en un mortero especial para reducir la velocidad de su Pasiva-

ción y para aumentar la salida de corriente. Para asegurar mejor la protección

es recomendable sanear el hormigón de las estructuras y pintarlo con una pin-

tura epoxi (menos corriente necesaria), lo cual complica la operación debido a

la preparación y limpieza superficial que requieren las armaduras antes de apli-

car la primera capa de pintura o imprimación.

� Aplicando una capa gruesa de zinc (ánodo de zinc aleado) proyectado so-

bre la superficie del hormigón, revestida luego con un buen mortero de repara-

ción y con diversas conexiones mediante placas metálicas entre la superficie de

zinc y las armaduras. La capa de zinc también se puede recubrir después con

materiales orgánicos que protejan el zinc.

� El zinc proyectado sobre la superficie del hormigón caliente y previamente

remozada, en alguna ocasión (más como experimento que como práctica habi-

tual) se ha utilizado, con aceptables resultados, y puede ser usado como ánodo

de sacrificio (galvánico) o para corriente impresa (menos habitual).

Ánodos para corriente impresa: Los más extendidos son:

� Las mallas de alambre de titanio DSA o titanio activado con una capa de

óxidos de metales nobles (Ti-MMO). Estas mallas permiten una salida de co-

rriente máxima de 110 mA/m5 (anódica) sin dañar al hormigón de su entorno y

durante períodos no muy largos, para ayudar a la polarización se puede emple-

ar con densidades de corriente de 220 mA/m2 e incluso en períodos más cortos

hasta 400 mA/m2 para más tarde inyectar densidades de corriente máximas de

20 a 40 mA/m2 para una duración de 75 a 100 años (esto con los de mejor cali-

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dad, y para otras calidades inferiores puede ser entre 25 y 50 años). Es el siste-

ma cuyos ánodos tienen mayor duración. Dependiendo de la densidad de co-

rriente necesaria, de la inyectada y de lo tupida que sea la red que forman las

armaduras del acero, puede llegarse hasta una segunda o tercera fila o nivel de

estas armaduras. Los

ánodos de Ti-MMO

también se pueden

utilizar en forma de

cintas formando ma-

llas con ellas.

El empleo de densi- dades de corrien-

tes excesivamente al- tas y durante

mucho tiempo puede degradar el hor-

migón entorno al ánodo, debido a

que las reacciones electroquímicas

que suceden en dicho entorno generan

PH ácidos (limitación de los 110 mA/m²

del ánodo).

Malla de Ti-MMO

Instalada antes de

de cubrirla con

mortero

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El mortero que ha de cubrir la malla de ánodo debe cumplir con unas carac-

terísticas de adherencia sobre el hormigón base debe ser mayor a 1,5 N/mm2 y

como mínimo 1 N/mm2, pues de los contrario se puede producir una fractura

con el hormigón base.

La distancia mínima entre las mallas y las armaduras es 1,5 cm. En corriente

impresa es importante que entre él ánodos y las armaduras no pueda haber

contacto y se deben adoptar las medidas necesarias para evitarlo.

� Ánodos discretos o ánodos en forma de tubos o varillas de titanio activa-

do con platino o con mezcla de óxidos, que se insertan en el hormigón entre las

armaduras. Tiene el inconveniente de que dada su poca superficie y mala dis-

tribución de la corriente hay que instalar muchos y si se quiere que den mayor

salida de corriente, para no dañar el hormigón de su entorno y que puedan dar

mayor salida de corriente, se deben embeber en un mortero especialmente

conductor. La mayor salida de corriente de la superficie del ánodo o densidad

de corriente anódica hace que su duración sea menor (unos 20-25 ánodos

según algunos fabricantes y entre 10 y 20 años según la experiencia teórica-

real).

La instalación es algo compleja pues el ánodo debe guardar unas distancias

mínimas respecto a las armaduras, lo que supone una dificultad si se hace sin

retirar el hormigón por completo, especialmente cuando el mallazo de las ar-

maduras es cerrado, para conseguir una aceptable distribución de la corriente

de protección y por otro lado se tiene que evitar a toda costa que cualquiera de

los ánodos pueda hacer contacto con alguna armadura o quede muy cerca,

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pues si así sucede se anularía todo el sistema de protección catódica ya que to-

da la corriente pasaría a través de este punto.

Como estos ánodos está diseñados para dar una salida de corriente bastante

alta, según se ha dicho en el anterior párrafo, se forman gases en su entorno,

que se han de evacuar, para lo que desde cada ánodo sale un tubo de silicona

que forma una red con los de los otros ánodos, dando salida a los gases forma-

dos. Todos los ánodos al dar salida de corriente al electrolito forman gases (ver

las reacciones anódicas antes citadas), pero si se utilizan dentro de los límites

fijados por el proyectista estos gases no suponen un problema y menos cuando

los ánodos están en la superficie del hormigón, donde estos gases tiene una sa-

lida fácil al medio ambiente.

Realmente este sistema de ánodos discretos, por sus precios y complicidad

suele ser válido para cuando se trata de proteger estructuras en las que la co-

rrosión ha penetrado profundamente en la estructura del hormigón y desde un

ánodo colocado en la superficie no se consigue una buena protección. Este ser-

ía el caso típico de las armaduras del hormigón en un túnel donde haya pene-

trado agua muy agresiva, con alto contenido en cloruros a través del terreno

tras la pared del hormigón, y desde la superficie no se puede a alcanzar la pro-

tección de las armaduras más profundas.

También se recomiendan en los casos de algunas zonas localizadas, en las que

las armaduras sean tupidas de tal forma que no se puedan proteger las capas

más profundas desde la malla exterior, y sea necesario con estos ánodos alcan-

zar esas zonas localizadas. El resto de las armaduras es preferible protegerlo,

por su duración, precio y sencillez, con el ánodo en forma de malla.

CRITERIOS DE INTERVENCIÓN EN PUENTES DE FÁBRICA

Bibliografía

26

GT 4/1

� Revestimientos de morteros especiales con conte-

nido de carbón granulado. Los hay de dos tipos: los no

modificados (arena con cemento y diversos agregados) y

los de alto contenidos en grafito. Esos admiten una salida

de corriente anódica máxima de 20 mA/m5 y la duración

es de unos 20 años. Requieren el uso de ánodos o con-

ductores de Ti-MMO que introduzca la corriente en el

material orgánico.

� Revestimiento de mortero con contenidos en fi-

bras de grafito revestido de níquel, para una densidad

de corriente máxima de 20 mA/m5 y una duración de 15 a

20 años. Requieren el uso de ánodos o conductores de Ti-

MMO que introduzca la corriente en el material orgánico.

� Recubrimientos orgánicos funcionan como ánodos

con densidades de corriente próximas a 20 mA/m5 (para

mayores densidades de corriente solo son recomenda-

bles en períodos cortos). Su duración es de 5 y 15 años.

Son sensibles a la humedad ambiental y no resisten una

humidificación continua, por lo que no se usan para apli-

caciones marinas. El espesor de la capa que forman es de

0,25 mm a 0,5 mm. Requieren el uso de ánodos o con-

ductores de Ti-MMO que introduzca la corriente en el

material orgánico.

� Recubrimientos metálicos. Son los obtenidos por

proyección de zinc sobre el hormigón calentado. Se utili-

zan como ánodos de corriente impresa, y hasta ahora so-

lo de forma experimental. El grosor de la capa oscila en-

CRITERIOS DE INTERVENCIÓN EN PUENTES DE FÁBRICA

Bibliografía

27

GT 4/1

tre 0,15 mm y 0,2 mm. Su duración estimada es la misma

que la de recubrimientos orgánicos y la densidad de co-

rriente anódica también es la misma. Se aplican en forma

de placas, que generalmente tienen unos 10 m5.

� Polímeros conductores. Se usan de varias formas, la

más común es como relleno en ranuras hechas en el

hormigón. Tiene una duración bastante corta. Como

conductor se utilizó cable de cobre desnudo, y resultó

eficaz en algunos casos.

En cualquiera de los casos para cubrirlos siempre se debe

emplear un mortero de reparación que reúna unas condi-

ciones especiales de resistividad, resistencia mecánica y

adherencia que se indican en las normas citadas.

5.3.7.3 Cajas de conexiones y tomas de potencial.

Cuando se instalen cajas de empalme no es aconsejable

que sean metálicas y que en una misma caja nunca se de-

ben conectar los cables de los ánodos y los de las arma-

duras. Se pueden instalar de cualquier material plástico o

metálico (por ejemplo aluminio), sin olvidar que si la caja

es metálica no debe hacer contacto eléctrico con los ca-

bles y terminales de su interior.

Siempre se debe tener en cuanta la seguridad de la insta-

lación y que la duración prevista del sistema de protec-

CRITERIOS DE INTERVENCIÓN EN PUENTES DE FÁBRICA

Bibliografía

28

GT 4/1

ción catódica, es decir materiales que en el medio am-

biente que se ana a instalar duren al menos esos años.

5.3.7.4 Electrodos de referencia y electrodos sen-

sores.

Como electrodos de referencia portátiles se suelen utili-

zar los de Cu/Cu/SO4 o los de Ag/AgCl.

Como electrodos de regencia permanentes se suelen uti-

lizar los de Mn/Mno2 y los de Ag/AgCl.

Como electrodos sensores se suelen utilizar los de Ti-

MMO o los de grafito.

5.3.8. Estimación de costes con cada tipo de pro-

tección catódica.

Ejemplos como comparación de los costes de protección

catódica por los diferentes métodos podría ser.

Es conveniente tener en cuenta que son muy distintos los

costes en una superficie enterrada que en una sumergida

o en una aérea, especialmente por la instalación o mon-

taje.

Para hormigón enterrado podrían ser:

CRITERIOS DE INTERVENCIÓN EN PUENTES DE FÁBRICA

Bibliografía

29

GT 4/1

Para hormigón enterrado solo puede considerarse en el

caso de tuberías de hormigón armado, solo en suelos de

bastante conductividad.

anodos sacrif ico

% coste

5,00

56,00

6,00

32,00

ingenieria 6%

5.3.8. Bibliografía.

- Norma UNE. EN- UNE 12696 Protección catódica para el acero en

hormigón.

- Norma ISO 12696 Protección catódica para el acero en hor-

migón.

- Norma UNE.EN- UNE 12954 Protección catódica de estructuras

metálicas enterradas o sumergidas. Principios generales y aplicación para

tuberías. Norma UNE.

- Norma NACE. RP0187 Design Considerations for Corrosion Control

of Reinforced Steel in Concrete. Norma NACE.

- Norma NACE. RP0100 Cathodic Protection of Prestressed Concrete

Cylinder Pipelines. Norma NACE.

CRITERIOS DE INTERVENCIÓN EN PUENTES DE FÁBRICA

Bibliografía

30

GT 4/1

- Norma NACE. RP0187 Design Considerations for Corrosion Control

of reinforcing Steel in Concrete.

- Norma NACE. RP0390 Maintenance and Rehabilitations Considera-

tions for Corrosion Control of Existing Steel Reinforced Concrete Struc-

tures.

- Norma NACE. RP0290-2000 Impressed Current Cathodic Protec-

tion of Reinforcing Steel in Atmospherically Exposed concrete Structures.

- Norma NACE. TM0294 Testing of Embeddable Anodes for Use in

Cathodic Protection of Atmospherically Exposed Steel-Reinforced Con-

crete.

- UNE-EN 50162:2003 Protección contra la corrosión de las corrien-

tes erráticas procedentes de sistemas de corriente continua

- Paul M. Chess. Cathodic Protection of Steel in Concrete E & FN

SPON.1198

- P. Pedeferri. Cathodic Protection and Cathodic Prevention. Con-

struction and Bulding Materials. 1996