O presente trabalho tem como objetivo principal dar ênfase em um dos assuntos mais

importantes da indústria quando se fala em proteção e diminuição dos custos de manutenção,

fala se da proteção catódica, a qual é um método de combate à corrosão que consiste na

transformação da estrutura para proteger o catodo de uma célula eletroquímica ou eletrolítica.

É empregado para resguardar estruturas enterradas ou submersas tais como dutos, tanques,

pés-de-torre, navios, plataformas, entre outros equipamentos metálicos. A proteção catódica é

de extrema importância, pois realiza feitos que garantem o aumento da vida útil de vários

equipamentos da indústria, principalmente petrolífera, a qual necessita e muito desse tipo de

proteção para os seus metais.

A proteção catódica é um método de combate a corrosão que consiste na transformação da

estrutura para proteger o catodo de uma célula eletroquímica ou eletrolítica. É empregado para

resguardar estruturas enterradas ou submersas tais como dutos, tanques, pés-de-torre, navios

e plataformas. Existem a proteção catódica terrestre e a proteção catódica marítima, que usam

sistemas galvânicos e por corrente impressa para promover a proteção da estrutura.

As estruturas que podem ser protegidas contra a corrosão, por meio da proteção catódica, são

dos tipos mais variados, tanto em terra quanto em mar, desde as mais simples, como bóias de

arinque até as grandes plataformas de produção de petróleo em mares profundos. Por outro

lado, há uma grande variedade de métodos e técnicas para aplicação da proteção catódica.

Proteção Catódica de Embarcações

A proteção catódica das embarcações pequenas, com casco de aço, é simples. A aplicação é

aplicada na parte externa do casco. Calcula-se a área a qual deseja proteger e aplica-se a

densidade de corrente conveniente, obtendo-se a corrente total requerida. Neste tipo de

embarcação, usa-se apenas o sistema galvânico, sendo vantajoso o emprego de anodos de

liga de alumínio. Ao se calcular a massa e o numero de anodos, deve-se levar em

consideração uma vida útil, geralmente de dois anos. Quando se trata de navio, deve-se

considerar a proteção externa do casco, a proteção interna dos tanques de lastro que

transportam água salgada e, ainda os carreteis dos permutadores de calor e outros

equipamentos que eventualmente operem com água do mar.

Proteção do Casco: Para o cálculo da proteção catódica externa do casco, pode-se usar tanto

anodos galvânicos como sistemas de corrente impressa. Quando se usa anodos galvânicos, é

importante observar que a zona de ré requer maior número de anodos, e que não se deve

colocar anodos diretamente à montante do hélice.

A tendência mais moderna, em navios, é o emprego de sistema de corrente impressa. As

condições de solicitação de corrente no casco de um navio variam em grande amplitude, sendo

as condições mais críticas aquelas que ocorrem quando ele está com plena carga, portanto,

navegando em mar aberto.

Proteção dos Tanques de Lastro: A proteção interna dos tanques de lastro é feita com anodos

galvânicos. Primitivamente, usava-se anodo de magnésio, porém esta prática foi abandonada,

por duas razões principais. A primeira delas é devida à baixa eficiência deste tipo de anodo

associado ao seu elevado custo. A outra razão é puramente técnica.

Permutadores de Calor: Os permutadores de calor usados em navios, são para

condicionamento e para resfriamento, são geralmente construídos de aço carbono, tendo tubos

de cobre ou de suas ligas. É comum ver-se carreteis, tampos e espelhos em aço carbono e

tubos em latão de alumínio. Estes materiais, juntos, em contato com a água do mar, formam

um par galvânico e dão origem ao processo de corrosão galvânica, em que o aço é atacado.

Assim é necessário o emprego da proteção catódica para eliminar esta ação corrosiva. Para

isso tanto se pode usar anodos de liga de zinco, como anodos de alumínio.

Proteção Catódica de Tanques de Armazenamento

Os tanques de armazenamento podem ser aéreos ou enterrados. Os tanques enterrados são

usados preferencialmente em postos de serviço. O projeto de proteção catódica para tanques

de armazenamento se compõe de duas partes, proteção interna e proteção externa.

Proteção Interna: A proteção interna de tanques de armazenamento depende, dentre outros

fatores, do produto que é armazenado. Um exemplo que pode ser citado é em tanques que

estocam água doce requerem estudos das características da água. É importante o

conhecimento de sua composição química, do pH, da resistividade elétrica, da temperatura de

estocagem e, ainda, se a água recebe inibidores de corrosão e qual o tipo usado. É mais

comum para esse tipo de proteção, o emprego de anodos de magnésio e, mais raro, o

emprego de anodos de zinco. Já em tanques de armazenamento de petróleo e vários de seus

derivados, é comum a presença de água salgada, que decanta no fundo do tanque. Do ponto

de vista de cálculo de proteção, esta condição é muito simples, porque permite o emprego do

sistema galvânico, usando-se os mesmo parâmetros adotados no cálculo da proteção de

estruturas marítimas. Na instalação dos anodos, deve-se ter o cuidado criteriosamente à

distribuição de corrente, empregando-se o número adequado dos mesmos.

Proteção externa: Externamente, a proteção aplica-se a todo o tanque, para os enterrados, e à

superfície do fundo do tanque que está em contato com solo para os aéreos, quando a

fundação é direta, ou com uma laje de concreto, no casco de fundações sobre estacas,

dependendo das condições do terreno, pode-se ter fundações mistas, particularmente no caso

de tanques grandes. A necessidade de se usar proteção catódica para a superfície externa do

fundo de tanques de armazenamento é avalidada mediante a análise do conjunto tanque/solo,

ou mais precisamente, a sua resistividade elétrica, mas também o comportamento do tanque

em contato com este solo, o que é obtido por meio da medição do potencial.

Instalações Portuárias

As instalações portuárias são áreas submetidas ao regime alternadamente imerso, na maré

alta e emerso, na maré baixa, seguida de outra região em que a superfície está

permanentemente úmida, devido aos respingos de água do mar. Nesta zona, se tem a maior

agressividade do meio, associada à dificuldade de se proporcionar proteção catódica, pela falta

de eletrólito permanente para conduzir a corrente de proteção. Para solucionar este problema

alguns profissionais têm utilizado um revestimento metálico, com material nobre,

particularmente uma liga de níquel-cobre, tradicionalmente conhecida por Monel. Esta liga

apresenta excelente resistência tanto a ação da água do mar, como à agressividade da

atmosfera marítima. Outra solução consiste no emprego de revestimento orgânico. Trata-se de

um material de características muito particulares que permite aplicação em superfície submersa

na água salgada. Este material é essencialmente uma massa à base de epóxipoliamida, para

aplicação manual, possibilitando um revestimento de 3 a 5 m de espessura.

Plataformas Marítimas para Produção de Petróleo

As jaquetas das plataformas marítimas destinadas à produção de petróleo são estruturas

extremamente diferentes das instalações portuárias, porém, o cálculo da corrente requerida

para proteção segue o mesmo esquema das outras aplicações, embora as variáveis envolvidas

assumam valores diferentes daqueles das outras aplicações. É incluído no cálculo da proteção

catódica para plataformas marítimas também as estacas que serão cravadas para fixação da

plataforma, os tubos condutores dos poços e os próprios poços. Outra consideração de

extrema importância é a densidade de corrente de proteção que deve ser adotada, a qual

depende fundamentalmente das condições locais, mormente em se tratando de mares

profundos. Um fator que influi na densidade de corrente, de modo marcante, é o teor de

oxigênio da água, desde a superfície até o fundo do mar.

Este conteúdo de oxigênio, quando muito alto, em combinação com a turbulência pode elevar

sensivelmente o valor daquela densidade, como acontece, por exemplo, no Mar do Norte. Em

uma estrutura de grande porte e de extrema complexidade, o detalhamento da proteção

catódica é também uma tarefa complexa, requerendo muita programação para se chegar ao

objetivo desejado. A grande maioria das plataformas marítimas é dotada de proteção catódica

galvânica. Não obstante, alguns sistemas de corrente impressa têm sido utilizados.

Um ponto crítico na proteção catódica de uma jaqueta é a distribuição de corrente ao longo de

toda a estrutura. A existência de nós, com grande número de elementos estruturais, cria

condições de blindagem, dificultando o acesso da corrente nas reentrâncias, que são os pontos

mais desfavoráveis, sendo resolvido com a colocação de anodos galvânicos junto aos nós, de

modo a prover, ali, a corrente necessária.

Considerando que a água do mar é um eletrólito de resistividade elétrica muito baixa, a

resistência do circuito de proteção catódica é também baixa. Consequentemente, o consumo

de energia para proteção é pequeno. Em vista disso torna-se antieconômico o emprego de

pintura nas partes submersas. Por isso as jaquetas são revestidas penas em sua parte exposta

à atmosfera.

Proteção de Dutos, Adutoras e Outras Tubulações

As tubulações representam as mais importantes instalações preservadas pela proteção

catódica, principalmente as enterradas, cuja extensão, protegida em todo o mundo, talvez

ultrapasse um milhão de quilômetros. A maior parte encontra-se enterrada, porem tem crescido

muito, nos anos recentes, o numero e a extensão das tubulações submarinas, particularmente

como consequência da produção de petróleo no mar. Estas aplicações se dão na parte externa

e interna das tubulações.

Proteção Externa: A proteção externa de tubulações enterradas ou submersas representa uma

das mais extensas, senão a mais extensa de todas as aplicações de proteção catódica. Em

geral utiliza-se para complementar a proteção dada inicialmente por meio dos revestimentos

protetores. Estes revestimentos são normalmente de alta qualidade, restringindo o uso de

proteção catódica apenas às minúsculas falhas, que representam menos de 5% da área total

enterrada. Esse fato torna possível, muito econômico e muito eficiente a instalação de proteção

catódica. O problema só se torna mais complexo quando ocorre interferência, particularmente

resultante da fuga de corrente de sistemas de tração eletrificada, acarretando corrosão

eletrolítica. As tubulações enterradas nuas também podem ser preservadas por meio de

proteção catódica, porém é mais difícil tecnicamente e muito mais onerosa, em virtude da

corrente requerida para proteção ser relativamente alta, associada à resistividade do solo, em

geral elevada.

Proteção Interna de Tubulações de Água

É comum o emprego de água doce ou salgada para refrigeração, em unidades industriais. Para

a proteção interna das tubulações que condizem esta água, usa-se o sistema combinado de

revestimento e proteção catódica. O sistema frequentemente usado ainda é o galvânico, por

meio de anodos contínuos ou de longo comprimento. Os anodos contínuos são de pequena

seção transversal e grande comprimento, geralmente obtidos por um processo de extrusão.

Proteção Catódica em Unidades Industriais

Em unidades industriais há, em geral, muitas estruturas enterradas, dentre elas tubulações

diversas, tanques, estacas metálicas, entre vários outros equipamentos. Estas estruturas estão

sempre sujeitas à corrosão pelo solo e têm o processo corrosivo agravado por aterramentos

construídos em cobre. Todo o seu dimensionamento segue o mesmo esquema para

tubulações, tanques e estacas metálicas, sendo mais utilizados os sistemas por corrente

impressa, com apenas uma particularidade relativa aos anodos que são posicionados de forma

distribuída, isto é, levados às proximidades das estruturas, para que a corrente chegue de

forma mais adequada às mesmas.

Ferragem de Estruturas de Concreto

A ferragem das estruturas de concreto se encontra apassivada, em virtude do elevado pH da

argamassa do cimento. Não havendo porosidade no agregado, de modo a possibilitar a

infiltração da umidade, não haverá problemas de corrosão. Entretanto, em meio de elevado

teor de cloreto, mesmo com baixa porosidade do concreto, haverá infiltração deste íon

(colocado como aditivo nas argamassas de cimento) e quando ele atinge o metal rompe a

passividade da película protetora e se instala um processo de corrosão. Isto é mais frequente

em estruturas marítimas. Em meio a isto é empregado para solucionar o problema a proteção

catódica, a qual segue procedimentos diferentes dos adotados nas demais aplicações, tanto no

que se refere às densidades de corrente como ao critério do potencial mínimo de proteção.

Brasil As principais aplicações dos sistemas de proteção catódica no Brasil são:

Oleodutos - Todos os oleodutos existentes em operação no Brasil são protegidos

Catódicamente, a maioria por corrente impressa;

Gasodutos - Todos os gasodutos existentes no Brasil possuem sistema de proteção catódica,

inclusive as redes de distribuição de gás domiciliar e industrial sendo o sistema por corrente

impressa o mais aplicado;

Minerodutos - Os minerodutos em operação no Brasil, construídos em aço, estão protegidos

com o sistema por corrente impressa;

Adutoras - A grande maioria das adutoras de aço das Companhias de

Saneamento de todo o Brasil está também protegida catodicamente com sistema por corrente

impressa;

Emissários Submarinos - Os emissários submarinos de esgotos, construídos em aço, estão

protegidos com anodos galvânicos ou com sistema por corrente impressa;

Plataformas de Petróleo - Todas as plataformas de prospecção e produção de petróleo no mar,

atualmente em operação no Brasil, são protegidas catodicamente, sendo o sistema galvânico

com anodos de alumínio o mais aplicado;

Tanques de Armazenamento - A maioria dos parques de tanques de armazenamento de

petróleo, álcool e derivados de petróleo existentes no Brasil estão protegidas com sistemas de

proteção catódica por corrente impressa;

Píeres de Atracação de Navios - Todos os píeres, construídos com estacas de aço cravadas no

mar, utilizam a corrente impressa com mais frequência;

Navios - Os navios e embarcações construídos em aço são protegidos com sistema galvânico

ou por corrente impressa, a depender das características de cada um.

Ao concluir-se o trabalho de pesquisa verificou-se a real importância da aplicação da proteção

catódica em muitos meios e equipamentos da indústria em âmbito geral, principalmente na

indústria petrolífera, a qual depende de materiais metálicos para realizar seus trabalhos e

produzir seus hidrocarbonetos e derivados. A proteção catódica é uma excelente ferramenta

contra a corrosão, pois com a aplicação da mesma, torna e equipamento mais duradouro e

com uma redução nos custos de manutenção. Existem casos que o projetista precisa ter muita

habilidade para aplica-la, pois existem complexidades que determinam fatores fundamentais

para que a operação possa dar certo e conseguir suprir as necessidades.

DUTRA, Aldo Carneiro. Proteção catódica: técnicas de combate à corrosão. / Aldo Cordeiro

Dutra, Laerce de Paula Nunes. – 4°ed. – Rio de Janeiro: Interciência, 2006. Pag. 57 a 9.

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