Proteção catódica: o que é, como funciona e como monitorar

Aço enterrado corrói. O solo úmido funciona como eletrólito, e diferenças de potencial ao longo do duto criam regiões que perdem metal. A proteção catódica faz o contrário: injeta uma corrente contínua pequena que torna toda a superfície do duto o polo que recebe corrente, o cátodo, onde a corrosão praticamente para. É o que mantém de pé dutos de gás, adutoras, tanques enterrados e estruturas portuárias, sempre junto com um bom revestimento.

Os dois sistemas

Anodo galvânico. Blocos de um metal mais ativo que o aço, como magnésio, zinco ou alumínio, ligados ao duto. Eles se consomem no lugar do duto e dispensam energia. Servem bem para estruturas pequenas, bem revestidas ou em solo de baixa resistividade. Os anodos têm normas próprias na ABNT (NBR 16460 para magnésio, NBR 9358 para zinco e NBR 10387 para alumínio).

Corrente impressa. Um retificador ligado à rede elétrica converte corrente alternada em contínua e a injeta num leito de anodos. Protege extensões grandes e se ajusta à necessidade. O preço é depender de energia e de um equipamento que pode parar.

Como se sabe que o duto está protegido

Pela medição do potencial tubo-solo: a diferença de tensão entre o duto e um eletrodo de referência de cobre e sulfato de cobre apoiado no solo, sobre o duto. O critério clássico, adotado na ABNT NBR ISO 15589-1 para dutos terrestres, é um potencial igual ou mais negativo que −850 mV contra esse eletrodo. Menos negativo que isso, a proteção é insuficiente; negativo demais, o excesso de corrente pode descolar o revestimento e fragilizar aços mais sensíveis.

Ponto de teste

O duto está enterrado, e para medir é preciso chegar nele. O ponto de teste é uma caixa no chão ou um poste na faixa do duto, com cabos soldados ao tubo. O técnico liga o voltímetro de alta impedância a esse cabo e ao eletrodo de referência e lê o potencial. Um duto tem dezenas ou centenas de pontos de teste ao longo do traçado.

A armadilha da queda ôhmica

Com o retificador ligado, a leitura inclui uma parcela que não é proteção: a queda de tensão da própria corrente passando pelo solo, a chamada queda ôhmica. Ela faz o duto parecer mais protegido do que está. A forma clássica de eliminá-la é a medição on/off: interromper o retificador por instantes e ler o potencial logo depois de desligar. Com vários retificadores no mesmo trecho, a interrupção precisa ser sincronizada, e é aí que o relógio do GNSS entra.

As falhas mais comuns

• Retificador parado por falta de energia, fusível, diodo queimado por surto ou vandalismo.
• Anodo consumido ou cabo rompido: a corrente cai e a tensão sobe.
• Revestimento danificado por obra de terceiros, que aumenta a corrente necessária.
• Interferência de outras estruturas, como ferrovia eletrificada, linha de transmissão ou outro duto protegido.

Todas têm o mesmo problema: ninguém vê. A corrosão não faz barulho, e a ronda de medição passa de tempos em tempos.

O que a leitura remota muda

• Retificador lido várias vezes por dia: tensão, corrente e energia na entrada. Parou, avisa em minutos.
• Ponto de teste crítico lido todo dia: tendência do potencial em vez de uma leitura por campanha.
• Histórico com a hora de cada leitura, para o plano de integridade e para a auditoria.

A ronda de campo continua necessária; ela passa a ir aonde o dado mandou.

Onde a IoTData entra

A rede já existe: celular onde há torre e a rede satelital DG, que entrega em minutos, onde o duto passa longe dela. O monitor de proteção catódica, para retificador e ponto de teste, está em desenvolvimento e entra em piloto com o primeiro cliente. Veja proteção catódica.

Fontes: ABNT NBR ISO 15589-1 (proteção catódica de sistemas de transporte por dutos, parte 1: dutos terrestres); ABNT NBR 16460, NBR 9358 e NBR 10387 (anodos de magnésio, zinco e alumínio).