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Tradicionalmente los acumuladores de ACS deacero se han equipado con un revestimiento in-terior y en los ltimos aos la mayora incorporaun sistema de proteccin catdica, aunque conello no siempre se evitan los fenmenos de co-rrosin del depsito. A los factores clsicos quepropician la corrosin de los depsitos como son

las caractersticas agresivas del agua, las exi-gencias de consumo y las influencias de los ma-teriales de las tuberas y de los acumuladores,se han aadido ltimamente las acciones em-prendidas para el control de la legionella. Enefecto, son frecuentes los choques trmicos atemperaturas elevadas y la utilizacin de produc-

Adri Gomila Vinent

Proteccin catdica deacumuladores de ACSmayores de 750 litros

El agua caliente sanitaria es una necesidadfundamental en la sociedad actual, paracuya produccin es frecuente la utilizacinde acumuladores de ACS, principalmenteen las instalaciones grandes. ltimamentees obligatoria en muchos casos laproduccin del agua caliente medianteenerga solar trmica, lo que suele ser otromotivo para la instalacin de grandesacumuladores de ACS. Por otra parte, porrazones energticas o por el tipo deedificio, muchos proyectistas prefieren lasinstalaciones centralizadas en las que esinteresante la utilizacin de acumuladoresgrandes.

Ingeniero industrial y director de Guldager Electrolisis S.A.

Figura 1. Corrosin del interior de un acumulador de ACS de acero al carbono

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tos de desinfeccin como la hipercloracin, loque compromete la eficacia de los revestimien-tos interiores, propicia los fenmenos de corro-sin y dificulta la proteccin catdica.

Por otra parte, las condiciones anteriores pue-den provocar tambin la corrosin de muchosacumuladores de acero inoxidable, pues la com-binacin de contenidos elevados de cloruros enel agua y temperaturas importantes propicia lacorrosin por picaduras.

Ello es particularmente grave a causa del ele-vado coste de los depsitos de acero inoxidable,por lo que es claro el inters en lograr una pro-teccin catdica fiable de los acumuladores deacero al carbono revestidos, que garantice suproteccin contra la corrosin.

Cuando existen riesgos de corrosin para losacumuladores de acero inoxidable, entendemosque es preferible especificar acumuladores deacero al carbono con un revestimiento interior yuna proteccin catdica adecuada, en vez deinstalar una proteccin catdica en los depsi-tos de inoxidable.

CORROSIN Y PROTECCIN CATDICA

La corrosin es un fenmeno natural por elque un metal o aleacin es destruido y pierdesus caractersticas.

La naturaleza de la corrosin es casi siemprela misma: un flujo de electricidad a travs de unfluido conductor desde ciertas reas que sonatacadas (nodos) hacia otras reas que no su-

fren corrosin (ctodos). La proteccin catdicade un acumulador de agua caliente se consiguecuando en toda la superficie interior del mismoen la que existen defectos del revestimiento, seproducen reacciones catdicas, por lo que noexisten reacciones andicas en ningn punto.

Las reacciones catdicas, con las que no seproduce corrosin, se logran cuando toda la su-perficie interior recibe suficiente corriente conti-nua, procedente de los nodos que se instalandentro del depsito.

La norma UNE-EN 12499 "Proteccin catdicainterna" detalla las condiciones exigidas parauna proteccin catdica segura y eficaz.

CARACTERSTICAS DE LOSACUMULADORES

Para que un sistema de proteccin catdicasea eficaz es preciso que el acumulador renaunas determinadas caractersticas de tipo geo-mtrico que, aunque son evidentes para los ini-ciados, conviene destacar. Estas condiciones sereflejan en la norma UNE 112076 "Prevencinde la corrosin en circuitos de agua"

Figura 2. Corrosin de un acumulador de ACS de acero inoxidable

Figura 3. Acumulador preparado segn UNE 112076

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En primer lugar, es preciso evitar la existenciade "sombras" y apantallamientos para lograr unbuena distribucin de corriente. En el caso quenos ocupa, la parte conflictiva puede ser, si exis-te, el intercambiador de calor, cuya geometradebe adaptarse a unos requerimientos determi-nados.

No obstante este caso es cada vez menos fre-cuente al optarse por depsitos vacos con in-tercambiadores exteriores para facilitar las ope-raciones de limpieza, siguiendo las recomenda-ciones de las normas de prevencin de legione-lla.

Ello queda claro tanto en la norma UNE100030 como en el Real Decreto 865/03, ascomo en la Gua Tcnica presentada por el Mi-nisterio de Sanidad en julio de 2006 y colgadaen su web en marzo de 2007.

Otra condicin, para lograr una proteccin ca-tdica correcta de los manguitos de entrada ysalida es que stos sean cortos, no superandosu longitud 1.5 veces su dimetro.

Asimismo, para lograr una eliminacin correctade los gases producidos, bien por las reaccionesandicas o catdicas, bien por el propio calenta-miento, debe preverse la instalacin de un pur-gador automtico de gases fiable. Para que stesea realmente eficaz, el tubo de salida de aguacaliente deber penetrar en el interior del acu-mulador unos 3 cm, de modo que en la parte su-perior del depsito quede una bolsa de aire, enla que se acumularn los gases que posterior-mente sern evacuados por el purgador.

Otro factor importante es la necesidad de dis-poner de una boca de entrada que, en funcinde las dimensiones del acumulador, permita ac-ceder a su interior para montar los nodos yproceder a inspecciones y limpiezas peridicasdel mismo. Es fundamental facilitar al mximoestas revisiones ubicando la boca de forma co-rrecta y evitando cualquier obstculo a la mis-ma. La boca de hombre debe tener un dimetromnimo de 400 mm y estar situada en uno de loslaterales del depsito, cerca del suelo y libre detubos y accesorios.

Una ltima consideracin a realizar es la con-veniencia de montar una purga de lodos efectivaque, aunque en muchos casos no sea estricta-mente necesaria para realizar proteccin catdi-ca, permita limpiar el acumulador.

CARACTERSTICAS DEL AGUA

Las caractersticas del agua pueden variarenormemente segn las zonas geogrficas. Enefecto, es frecuente encontrar resistividadesdel agua de 150 a 500 x cm en zonas tursti-cas costeras con aguas muy mineralizadas, y de20.000 a 30.000 x cm en zonas con aguasblandas. En aguas procedentes de potabilizado-ras en las que no se realice correctamente eltratamiento posterior de remineralizacin, lasresistividades pueden ser an mayores.

Las otras caractersticas a considerar, comocontenidos en sales, pH y alcalinidad, varan deunas aguas a otras, como es fcil comprender ala vista de las distintas resistividades medidas.

Por otra parte, es frecuente que en una mis-ma instalacin y segn sea la poca del ao, lascaractersticas del agua sufran grandes varia-ciones debido a que la gran demanda y la pocadisponibilidad provocan la salinizacin de losacuferos.

Como detalle final en este sentido, es preci-so sealar que en ciertas ciudades existen su-ministros de distinta calidad, por lo que algu-nas instalaciones reciben aguas diferentes se-gn los das del mes o incluso segn las horasdel da.

VARIACIONES A CAUSA DELFUNCIONAMIENTO

Las condiciones de calentamiento y consumodel agua provocan variaciones importantes queafectan a la proteccin catdica. Es de todosconocida la variacin que los cambios de tem-peratura provocan en la resistividad: se consi-dera que al pasar aquella de 15 C a 60 C,sta se reduce a la mitad.

La estratificacin de temperaturas en el in-terior de un acumulador hace que entre laparte superior del mismo y la inferior existandiferencias considerables, que conllevan im-portantes variaciones de la resistividad. Ade-ms, es preciso tener en cuenta que si en lashoras punta de consumo esta estratificacines importante, en las de consumo nulo esprcticamente inexistente, lo que a su vezmodifica las condiciones.

Esta misma falta de homogeneidad en losconsumos de agua tiene una gran incidencia en

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los contenidos de oxgeno y, por lo tanto, en ladespolarizacin catdica. En efecto, cuando nohay consumo el contenido de gases del aguadisminuye a causa de la elevacin de la tem-peratura y la consiguiente variacin de la so-lubilidad, hecho que puede verse favorecidopor una sobreproteccin catdica provocadapor un sistema deficientemente controlado.Por el contrario, en los momentos de consu-mo punta existe un cierto enfriamiento y unaporte considerable de agua saturada de ox-geno.

PRESENCIA DE COBRE EN LAINSTALACIN

Cuando los acumuladores alimentan a redesde tuberas de cobre con recirculacin, ello pro-voca la existencia de iones de cobre en el agua,que precipitan en las zonas catdicas en formade cobre metlico, dando lugar a importantes pi-las galvnicas de corrosin.

Evidentemente la existencia de potencialesmixtos Cu/Fe incide a la hora de determinarla densidad de corriente necesaria y el crite-rio de proteccin catdica a adoptar.

FIABILIDAD DEL REVESTIMIENTO

Existe desde siempre una preocupacin de losfabricantes de acumuladores para lograr un re-vestimiento interior de los acumuladores muyfiable, lo que no es fcil de conseguir. En efecto,las condiciones de trabajo citadas anteriormen-te, y en particular los choques trmicos y lossistemas de desinfeccin, hacen difcil garanti-zar que no se producirn fallos en el revesti-miento a lo largo de la vida til del acumulador.La norma UNE 112076 admite tres tipos de re-vestimientos para los depsitos de agua calien-te: los vitrificados, las pinturas epoxy y el galva-nizado en caliente.

Los vitrificados exigen introducir el depsi-to en un horno, por lo que suelen aplicarsetan solo en depsitos pequeos. Los depsi-tos vitrificados incorporan todos proteccincatdica, aunque por su reducido tamao laresponsabilidad de la proteccin catdicaqueda exclusivamente para el fabricante delacumulador.

Los revestimientos a base de pinturasepoxy pueden sufrir despegues importantes,

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Figura 4. Revestimiento despegado delinterior de un acumulador de ACS

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por lo que si los sistemas de proteccin ca-tdica no son muy eficientes y diseados te-niendo en cuenta el posible comportamiento dela pintura, suelen fracasar.

El galvanizado en caliente tiene la garanta deno despegarse, aunque la posible inversin de lapolaridad del zinc respecto al hierro y la baja re-sistencia especfica del revestimiento, exigedensidades de corriente de la proteccin catdi-ca ms importantes.

PROTECCIN CATDICA POR NODOSDE SACRIFICIO

Las aleaciones normalmente utilizadas, connodos de sacrificio a base de nodos de mag-nesio, tienen una salida de corriente que depen-de de modo importante de las caractersticasdel agua, por lo que no es posible el control delsistema. Ello hace que en muchos casos no seconsiga la proteccin correcta del depsito.

La vida de los nodos depende de sus carac-tersticas y de la corriente que sacan, por lo quees impredecible saber si deben cambiarse losnodos al cabo de cinco aos, o por el contrario

antes de un ao se han consumido. Por lo citadoanteriormente, se entiende que un sistema denodos de sacrificio no permite ninguna garantade proteccin contra la corrosin de los acumu-ladores de ACS.

PROTECCIN CATDICA PORCORRIENTE IMPRESA Y "SISTEMASSTANDARD"

En un sistema de proteccin catdica por co-rriente impresa podemos seleccionar la intensi-dad de trabajo y controlar la vida de los nodoscon lo que se resuelven buena parte de los pro-blemas planteados por los nodos de sacrificio.

La mayora de fabricantes de acumuladores deACS incorporan "sistemas standard" de protec-cin catdica por corriente impresa, que aunqueestn formados por equipos de gran calidad enalgunos casos, presentan ciertos riesgos de noalcanzar una proteccin correcta en determina-das circunstancias.

No obstante hay una serie de detalles de los"sistemas standard" que han provocado proble-mas de funcionamiento en algunos casos, sobre

Figura 5. Proteccin catdica por corriente impresa ineficaz

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todo en instalaciones en las que hay tubos decobre o en las que se producen fallos importan-tes en el revestimiento. Si hay cobre disuelto enel agua, los iones precipitan en forma metlicasobre el ctodo, dando lugar a una serie de fe-nmenos caractersticos. En primer lugar, las zo-nas catdicas en las que se ha depositado cobreexigen densidades de corriente mayores paraproteger el acero. Adems, y suponiendo laexistencia de un electrodo de referencia, estemide potenciales mixtos cobre-hierro, cada vezms influenciados por el cobre metlico deposi-tado. En las fases de consumo importante deagua, la gran presencia de O2 despolariza el c-todo, haciendo precisas densidades de corrienteconsiderables.

Si se producen fallos de cierta importancia enel revestimiento, las necesidades de corrientetambin varan de forma importante. En la ac-tualidad es difcil que no falle el revestimiento alo largo de la vida til del depsito.

En general los "sistemas standard" puedenfuncionar bien en depsitos de un volumen has-ta 750 litros aunque para depsitos grandes, alno cumplir la norma UNE-EN 12499, puedenpresentar las siguientes dificultades:

El diseo standard no ha previsto las condi-ciones reales de trabajo.

El diseo de nodos no asegura una distri-bucin de corriente uniforme en todo el de-psito.

El rectificador no puede suministrar la co-rriente necesaria.

Al no existir una puesta en marcha y segui-miento por personal especializado en pro-teccin catdica, no se pueden corregir lasanomalas.

PROTECCIN CATDICA PORCORRIENTE IMPRESA SEGN UNE-EN 12499

Desde hace muchos aos se estn instalandosistemas de proteccin catdica eficaces que nopresentan las limitaciones de los "sistemas stan-dard" citados anteriormente. Estos sistemas,con una probada eficacia, son recogidos por la

norma UNE-EN 12499 "Proteccin catdica in-terna", y son los que se deben aplicar para de-psitos grandes.

La norma UNE-EN 12499 exige los siguientespuntos para la proteccin catdica de acumula-dores de agua caliente mayores de 750 litros.

Exigencia de una boca de hombre adecua-da para acceder fcilmente al interior deldepsito.

Posibilidad de eliminar de forma correctalos gases del interior del acumulador.

Manguitos cortos, de dimensiones quepermitan su proteccin.

Diseo de nodos que garantice una distri-bucin de corriente uniforme.

Rectificador con una capacidad suficiente.

Puesta en marcha y mantenimiento ade-cuados.

El aspecto ms importante para la automatiza-cin del sistema de proteccin es disponer deun electrodo de referencia fiable ante condicio-nes de velocidad variable del agua, temperatu-ras elevadas y diversos contenidos en cloruros.

Los electrodos de referencia utilizados son deltipo plata / cloruro de plata especialmente fa-bricados para esta aplicacin, en los que se en-cierra una superficie de plata clorurada en unelectrolito inmvil saturado de cloruro de plata,que se mantiene en contacto con el agua a tra-vs de unos pequeos canales. Con ello se con-sigue un mtodo muy estable frente a las varia-ciones de velocidad y de composicin del medio.

Las dbiles concentraciones de iones implica-dos en el sistema electroqumico de referenciahacen que las intensidades que circulan por elelectrodo sean mnimas, por lo que deben utili-zarse sistemas de medida con amplificadores deelevada impedancia interna. La diferencia depotencial entre el electrodo y la interfase de lapared del acumulador comprende, como es sabi-do, las polarizaciones por actividad y concentra-cin, y la cada hmica a travs del lquido, quedepende a su vez de la intensidad, de la resisti-

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vidad del lquido y de la posicin del electrodode referencia respecto al nodo y al ctodo.

Para eliminar la influencia de esta cada hmi-ca se puede recurrir a realizar medidas de po-tencial tras desconectar el sistema, a situar va-rios electrodos, o bien a corregir este factor enel momento de la puesta en marcha medianteun ajuste adecuado de los equipos de control.

Al disponer de un sistema que mantiene un ni-vel de proteccin estable, se superan todos losproblemas anteriores de insuficiente proteccino sobreproteccin segn los casos.

Si adems el equipo se instala con un diseoadecuado, se puede asegurar una vida de no-dos suficiente, del orden de los diez aos, de-biendo tan slo verificar el correcto funciona-miento del sistema de proteccin catdica y re-gularmente abrir el depsito y comprobar el es-tado del mismo, as como de los elementos de laproteccin como son los nodos, soportes, elec-trodos, etc.

Esta inspeccin es interesante realizarla apro-vechando las operaciones de limpieza y desin-feccin de los acumuladores que debe realizarsepara prevenir la proliferacin de la legionella.

CONCLUSIN

La proteccin catdica de acumuladores deACS con nodos de sacrificio slo es eficaz encondiciones muy especiales y no es prcticapara grandes acumuladores.

La proteccin catdica ms adecuada para losgrandes acumuladores de ACS es mediante unsistema automtico de corriente impresa dise-ado, instalado, puesto en marcha y mantenidocorrectamente segn la norma UNE-EN 12499,tcnica utilizada por Guldager desde hace msde veinte aos.

Con este sistema pueden darse garantasiniciales de diez aos contra la corrosin delos depsitos, que se pueden prolongar me-diante la sustitucin de los nodos cuandosta sea necesaria. ]