Corrosão nos sistemas de Aterramento

Corrosão é uma palavra originada do latim “corrode”, que significa

destruição gradativa. O significado

do termo corrosão de metais, está

associado à degradação das suas

propriedades devido à ação do

meio. Todo metal tende a sofrer

um certo grau de corrosão, que é o

processo natural da volta do metal

ao seu estado primitivo. A corrosão

metálica consiste na transformação

do material metálico pela interação química ou eletroquímica num determinado

meio de exposição, resultando na formação de produtos de corrosão e na

libertação de energia. Nos sistemas de redes elétricas de terras a adoção de

uma ou mais formas de proteção contra a corrosão dos metais deve levar em

conta aspectos técnicos e economicos.

Os materiais tipicamente adotado nas instalações de sistema de

proteção contra descargas atmosfericas são o Cobre, Aço Inox, Aço

Galvanizado e Aço Cobreado. Cada um dos materiais apresenta diferentes

características relativas à facilidade de instalação, resistência à corrosão,

condutibilidade elétrica e custo.

Material Facilidade de instalação

Resistencia à corrosão

Condutibilidade

Custo

Cobre Muito bom Bom Muito bom Mau

Aço inox Médio Muito bom Médio Mau

Aço galvanizado

Médio Mau Médio Muito bom

Aço cobreado Médio Médio Bom Bom

Tabela1

Reação de corrosão

Para se realizar o processo de corrosão eletroquimica, é necessario a

presença de quatro elementos fundamentais:

Elétrodo anódico – Elemento que libera os seus íons positivos para o

meio eletrolitico, gerando um excesso de elétrons, isto é, ficando com

potencial negativo;

Elétrodo catódico – Elemento com potencial positivo, é o que não se

dissolve na reação eletroquimica, sendo o elétrodo protegido;

Eletrólito – Meio na qual se processa a reação de formação dos ions;

Ligação externa – Elemento que propicia a condução dos elétrons do

ânodo para o cátodo;

Com a circulação da corrente elétrica, o processo de corrosão sempre se

dará no anôdo, isto é, no polo negativo. O ânodo dissolve o seu material,

gerando elétrons e mantendo o seu potencial negativo. Os correspondentes

íons positivos são liberados no eletrólito, caracterizando a corrosão. A corrente

que circula é conhecida como corrente galvânica.

O uso de múltiplos materiais na instalação elétrica obriga a um cuidado

especial relativamente à corrosão galvânica, dado que, o contato elétrico entre

materiais diferentes resulta no processo corrosivo. A intensidade deste tipo de

corrosão será proporcional à distância entre os valores dos materiais

envolvidos de potenciais eletroquímicos apresentados na Tabela 2, exercendo

influência neste tipo de corrosão, a proporcionalidade entre as áreas anódica e

catódica. Tal proporção deverá ser menor possível com vista a obter a mínima

corrosão na área anódica aliada a sua uniformidade.

Material Potencia (volts)

Magnésio comercialmente puro -1,75

Liga de mg (6% Al, 3% Zn, 0,15% Mon)

-1,6

Zinco -1,1

Aluminio comercialmente puro -0,8

Aço estrutural (limpo e brilhante) 0,625

Aço estrutural (enferrujado) 0,727

Ferro fundido branco, chumbo -0,5

Aço estrutural no betão -0,2

Cobre, latão, bronze -0,2

Na pilha eletroquimica, pode-se generalizar que o elétrodo que sofrerá o

processo de corrosão será sempre o elétrodo que recebe elétrons da solução

eletrolítica, faltando qualquer dos quatro elementos mencionados (elétrodo

anódico, catódico, eletrólito, ligação externa), não haverá possibilidade de

circular a corrente galvânica, e o processo da corrosão não poderá existir.

Usando a corrente convencional, isto é, a contraria ao do fluxo de

elétrons, então, a corrosão se dará no életrodo que deixa a corrente

convencional sair para o meio eletrolitico.

Para minimizar a corrosão galvânica devem ser

adotados nas instalações elétricas ligadores bimetálicos

representado na Imagem 1, por forma a minimizar a

diferença de potenciais eletroquímicos.

Tipicamente o aço galvanizado apresenta em condições normais, uma

longevidade entre 5 a 20 anos enquanto para as mesma condições o aço

cobreado apresenta uma longevidade superior a 30 anos.

CORROSÃO NO SISTEMA DE ATERRAMENTO

Os sistemas de aterramento estarão sempre sofrendo o processo de corrosão.

Cabos, hastes e conexões enterrados no solo (eletrolítico), sofrerão os efeitos

da corrosão.

Pela própria característica do solo e do tipo de material empregado no sistema

de aterramento, a corrosão ocorre devido a varias causas, entre elas:

Heterogeneidade dos materiais que formam o sistema de aterramento;

Heterogeneidade dos solos abrangidos pelo sistema de aterramento;

Heterogeneidade do tipo e concentração de sais, e da umidade no

sistema de aterramento.

Heterogeneidade de temperaturas no sistema de aterramento;

Aeração diferencial;

Ação das correntes elétricas dispersas;

As ações acima, em separado ou combinadas produzem os mais diversos

efeitos de corrosão no material do sistema de aterramento.

De um modo ou de outro a corrosão no sistema sempre estará presente,

mas empregando algumas técnicas pode-se diminuir ou anular esta ação.

Com o objetivo principal de proteger os elementos principais dos sistemas

de aterramento, pode-se aplicar, dependendo do caso, algumas das técnicas a

seguir:

Construir todo o sistema de aterramento com um único metal;

Isolar do eletrólito o metal diferente do sistema de aterramento;

Usar ânodo de sacrifício para se obter a proteção catódica;

Usar corrente impressa ou forçada;

Dentre os mais usuais, os três últimos métodos, serão vistos a seguir:

Proteção por isolação de um componente

Para haver a corrosão, há a necessidade da presença das quatro

condições principais (elétrodo anódico, catódico, eletrólito, ligação externa). Na

falta de um deles, cessa a ação da pilha eletroquimica e consequentemente a

ação da corrosão. No sistema de aterramento é mais simples isolar o cabo de

descida do equipamento aterrado.

Proteção catódica por ânodo de sacrifício

Para que o metal do sistema de aterramento fique protegido, basta ligá-lo a

outro metal que tenha um potencial menor na escala de eletronegatividade da

tabela2.

Assim, o material protegido será o cátodo, e o outro será o ânodo. Como o

ânodo sofrerá a corrosão, ele é denominado de ânodo de sacrifício, tendo as

seguintes características.

Manter o potencial negativo praticamente constante ao longo de sua

vida útil;

Manter a corrente galvânica estabilizada, para que o processo de

corrosão se dê uniformemente;

Os íons positivos, dissociados na corrosão não deve produzir uma capa

diminuindo a área ativa da corrosão;

Os materiais que melhor satisfazem a essas condições são as ligas de

Zinco e Magnésio. Nestas ligas são colocados aditivos para melhorar a

qualidade do ânodo de sacrifício.

Os ânodos de sacrifício de Zinco são adequados para solos cuja

resistividade vai até 1000Ω.m. O ânodo de Magnésio é usado em solos

de até 3000Ω.m.

Os ânodos de sacrificio devem ter uma grande área, para produzirem

proteções catódicas adequadas. Pode-se utilizar um revestimento nas ligas de

Zinco ou Magnésio para aumentar o seu volume. Este enchimento é formado

por uma mistura a base de Gesso, Bentonita e Sulfato de Sódio, nas seguintes

proporções:

O enchimento tem as seguintes finalidades:

Aumentar a área de atuação, distribuindo a corrente galvânica;

Evitar o contato do metal do ânodo com os elementos agressivos do

solo;

Manter a região úmida, obtendo-se uma região de baixa resistividade;

Possui grande volume para aumentar a vida útil deste processo

Como está conectado ao sistema de aterramento, contribui também na

diminuição da resistência do aterramento.

Material %

Gesso 75

Bentonita 20

Sulfato de Sódio 5

Proteção por corrente Impressa

Não é possível fazer proteção catódica com ânodo de sacrifício em solos

com resistividade elevada. Por obter-se uma corrente galvânica muito baixa,

não se consegue obter uma eficiência desejada.

Para que a proteção seja eficiente, deve-se impor uma corrente continua

com uma fonte externa. Esta corrente é conhecida por corrente impressa ou

forçada.

Com este processo pode-se comandar e controlar o eletrodo a ser

corroído. A fonte de tensão externa força a circulação da corrente continua

convencional do elétrodo a ser corroído para o sistema de aterramento a ser

protegido. O eletrodo que liberar a corrente convencional no solo é o que

sofrerá corrosão.

A fonte de tensão que alimenta o processo por corrente forçada, é um

transformador conectado à rede local, juntamente com uma ponte retificadora,

que converte corrente alternada em contínua.

Com o objetivo é de proteger o sistema de aterramento, na há

necessidade da corrosão do elétrodo. Para manter a vida útil e a eficiência da

proteção por corrente forçada, deve-se usar um material altamente resistente à

corrosão no elétrodo a ser corroído.

Sendo conhecido como elétrodo inerte, tendo em sua composição os

seguintes materiais:

Grafite em solos normais;

Ferro-Silício em solos normais;

Ferro-Silício-Cromo (14,5%Si – 4,5%Cr) em solos com salinidade.

Como o elétrodo inerte está enterrado no solo, há necessidade de

envolve-lo com um enchimento condutor de coque metalúrgico moído,

adicionando as seguintes vantagens:

Diminui a resistividade elétrica da região que envolve o elétrodo inerte,

facilitando a passagem da corrente elétrica;

Diminiu o gasto do elétrodo inerte;

Aumenta a área de dispersão da corrente no solo;

Fonte: http://www.qenergia.pt/234/a-corrosao-nos-sistemas-de-redes-

electricas-de-terras.htm

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