Corrosion Rate Evaluation of the Copper Cable Used in Grounding Systems at the ICE – Costa Rica

 

G. Tres,* E. Saborio

 

Centro de Investigación en Corrosión, CICorr-ICE, Plantel de Colima, Tibás, San José, Costa Rica.

 

Received 13 February 2004; accepted in revised form 12 July 2004

 

 

Abstract

This research was made to determine the corrosion rate of the copper cable used in grounding and lightning systems, at the electrical generation plants from the Costarrican Electrical Institute. The methods used were linear polarization resistance (LPR), and the weight loss one. This report includes both, laboratory and field tests of corrosion rates, using as electrolytes two products commercially available. Moreover, some electrochemical experiments were developed at the laboratory, in order to know the reaction mechanisms.

The goal of this study was to generate criteria for the maintenance and/or the substitution of copper cables according to their deterioration. The results showed that the corrosion rate in "A" is at least ten times higher than in "B". In addition, several samples in the “A” electrolyte had pitting corrosion.

The study indicates that from the point of view of the corrosion it is preferable to use product “B” like filling, since the generalized corrosion of copper is lower and in addition localized damage does not appear.

 

Keywords: linear polarization resistance, generalized corrosion, pitting corrosion, polarization curves, cyclic voltammetric curves, grounding and lightning systems.

 

Evaluación de la Corrosión del Cable de Cobre Utilizado en Sistema de Aterrizamiento del ICE - Costa Rica

 

Resumen

En la presente investigación se evaluó principalmente la cinética de corrosión del cable de cobre empleado en las mallas de aterrizamiento de sistemas de pararrayos en plantas del Instituto Costarricense de Electricidad. Se aplicó tanto el método electroquímico de resistencia de polarización linear (LPR; de sus siglaas en inglés) como el gravimétrico. Se realizaron ensayos de laboratorio y de campo, empleando como electrolitos dos productos comercialmente disponibles para el aterrizamiento de mallas. También a nivel de laboratorio se desarrollaron experimentos electroquímicos para estudiar dos mecanismos de reacción.

El objetivo fue generar criterios para el mantenimiento y o sustitución de los cables de cobre desde el punto de vista de su deterioro por el medio. Los resultados demostraron que la velocidad de corrosión en el electrolito "A" pude llegar a superar en más de un orden de magnitud a la de "B". Además, se presentó corrosión localizada en varias de las muestras de campo expuestas al media "A". El estudio indica que desde el punto de vista de la corrosión es preferible utilizar el producto B como relleno, ya que la corrosión generalizada del cobre es menor y además no se presenta daño localizado.

Palabras clave: Resistencia de polarización lineal, corrosión generalizada, corrosión localizada, curvas de polarización, curvas voltamétricas anódicas cíclicas, mallas de aterrizamiento.

 

 

Texto completo disponível apenas em PDF.

Full text only available in PDF format.

 

 

References

1. G. Leandro, M. Monroe, “Implementación del Sistema de Puesta a Tierra y Pararrayos de Casa de Máquinas del Proyecto Geotérmico Miravalles”, ICE, 2001.        [ Links ]

2. J. Yanque, “Seguridad en el Diseño de Redes de Distribución Eléctrica”, ElectroRedes, Lima, 1968.        [ Links ]

3. P. Díaz, “Soluciones Prácticas para la Puesta a Tierra de Sistemas”, McGraw Hill, México, 2000.        [ Links ]

4. J.A. Gónzalez, “Control de la Corrosión: Estudio y Medida por Técnicas Electroquímicas”, GRAFIPREN, S.A., España, 1989.        [ Links ]

5. M. Stern, E.D. Weisert, Proc. Am. Soc. Test. Mat. 59 (1959) 1280-1283.        [ Links ]

6. ASTM G1,Vol 03.03,1999.        [ Links ]

7. ASM, Metals Handbook Desk Edition, ASM International, EEUU, 1998.        [ Links ]

8. S. Feliu, “Teoría y Práctica de la Lucha Contra la Corrosión”, UIE de Corrosión y Protección del Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas, España, 1984.        [ Links ]

9. ASM, Materials Selection and Design Handbook, Vol. 20, ASM International, EEUU, 1997.        [ Links ]

10. A.J. Bard, “Encyclopedia of Electrochemistry of the Elements”, Vol 2, Marcel Dekker, Inc., New York, 1974. p. 340.        [ Links ]

11. J. Crousier, J.-P. Crousier, Corrosion Sci. 104 (1957) 56.        [ Links ]

12. A. Butts, “Copper. The Science and Technology of the Metal, Its Alloys and Compounds”, Hafner Publishing Company, New York, 1970.        [ Links ]

13. E. García, J. Uruchurtu, J. Genesca, British Corrosion J. 36 (2001) 151.        [ Links ]

14. A. Cohen, W.S. Lyman, “Service Experience with Copper Plumbing Tube”, MP & P, EEUU, 1972.        [ Links ]

15. M. Eduard, J. Rehring, T. Meyer, Corrosion Sci. 50 (1954) 366.        [ Links ]

16. M.A. Guillén, Corrosión y Protección 9 (1978) 13.        [ Links ]

17. M. de La Vega, “Ingeniería de Puesta a Tierra”, LIMUSA, México,1998.        [ Links ]

18. M. Stern, A.L. Geary, J. Electrochem. Soc. 104 (1957) 56.        [ Links ]

19. P. Moya, Tecnología- ICE: Energía y Telecomunicaciones, 11 (2001) 62.        [ Links ]

20. P.T. Gilbert, Corrosion 1 (1947) 4:33-4:67.        [ Links ]

21. L. Ekbom, KBS Technical Report 90, 1978, Nuclear Fuel Safety Project.        [ Links ]

22. G. Camitz, T.G. Vinka, “Corrosion Resistance of Copper in Swedish Soils”, Swedish Corrosion Institute, 2003.        [ Links ]

23. S. Bradford, “Practical Handbook of Corrosion Control in Soils”, CASTI Publishing Inc., Canada, 2003.        [ Links ]

 

* Corresponding author. E-mail address: Gtres@ice.go.cr