PROTECCION CATODICA Y ANODICA

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA MECANICA

CURSO: CORROSION

PROTECCION CATODICA

La protección catódica es una técnica de control de la corrosión, que está siendo aplicada cada día con mayor éxito en el mundo entero, en que cada día se hacen necesarias nuevas instalaciones de ductos para transportar petróleo, productos terminados, agua; así como para tanques de almacenamientos, cables eléctricos y telefónicos enterrados y otras instalaciones importantes.

Como condición fundamental las estructuras componentes del objeto a proteger y del elemento de sacrificio o ayuda, deben mantenerse en contacto eléctrico e inmerso en un electrolito.

INICIOS DE LA PROTECCION CATODICA

Aproximadamente la protección catódica presenta sus primeros avances, en el año 1824, en que Sir. Humphrey Davy, recomienda la protección del cobre de las embarcaciones, uniéndolo con hierro o zinc; habiéndose obtenido una apreciable reducción del ataque al cobre, a pesar de que se presento el problema de ensuciamiento por la proliferación de organismos marinos, habiéndose rechazado el sistema por problemas de navegación.

En 1850 y después de un largo período de estancamiento la marina Canadiense mediante un empleo adecuado de pinturas con antiorganismos y anticorrosivos demostró que era factible la protección catódica de embarcaciones con mucha economía en los costos y en el mantenimiento.

EJEMPLOS DE PROTECCION CATODICA

FUNDAMENTO DE LA PROTECCION CATODICA

Luego de analizadas algunas condiciones especialmente desde el punto de vista electroquímico dando como resultado la realidad física de la corrosión, después de estudiar la existencia y comportamiento de áreas específicas como Ánodo-Cátodo-Electrólito y el mecanismo mismo de movimiento de electrones y iones, llega a ser obvio que si cada fracción del metal expuesto de una tubería o una estructura construida de tal forma de coleccionar corriente, dicha estructura no se corroerá porque sería un cátodo.

La protección catódica realiza exactamente lo expuesto forzando la corriente de una fuente externa, sobre toda la superficie de la estructura.

COMO FUNCIONA LA PROTECCION CATODICA

La protección catódica funciona gracias a la descarga de corriente desde una cama de ánodos hacia tierra y dichos materiales están sujetos a corrosión, por lo que es deseable que dichos materiales se desgasten (se corroan)a menores velocidades que los materiales que protegemos.

Teóricamente, se establece que el mecanismo consiste en polarizar el cátodo, llevándolo mediante el empleo de una corriente externa, más allá del potencial de corrosión, hasta alcanzar por lo menos el potencial del ánodo en circuito abierto, adquiriendo ambos el mismo potencial eliminándose la corrosión del sitio.

SISTEMAS DE PROTECCION CATODICA

Ánodo galvánico

Se fundamenta en el mismo principio de la corrosión galvánica, en la que un metal más activo es anódico con respecto a otro más noble, corroyéndose el metal anódico.

Características de un ánodo de sacrificio

•Debe tener un potencial de disolución lo suficientemente negativo, para polarizar la estructura de acero (metal que normalmente se protege) a -0.8 V. El potencial práctico de disolución puede estar comprendido entre -0.95 a -1.7 V.

•Corriente suficientemente elevada, por unidad de peso de material consumido.

•Buen comportamiento de polarización anódica a través del tiempo.

•Bajo costo.

Tipos de ánodos

Considerando que el flujo de corriente se origina en la diferencia de potencial existente entre el metal a proteger y el ánodo, éste último deberá ocupar una posición más elevada en la tabla de potencias (serie electroquímica o serie galvánica).

Los ánodos galvánicos que con mayor frecuencia se utilizan en la protección catódica son: Magnesio, Zinc, Aluminio.

Magnesio: Los ánodos de Magnesio tienen un alto potencial con respecto al hierro y están libres de pasivación.

Están diseñados para obtener el máximo rendimiento posible, en su función de protección catódica.

Los ánodos de Magnesio son apropiados para oleoductos, pozos, tanques de almacenamiento de agua, incluso para cualquier estructura que requiera protección catódica temporal.

Se utilizan en estructuras metálicas enterradas en suelo de baja resistividad hasta 3000 ohmio-cm.

Zinc: Para estructura metálica inmersas en agua de mar o en suelo con

resistividad eléctrica de hasta 1000 ohm-cm.

Aluminio: Para estructuras inmersas en agua de mar.

Relleno Backfill:

Para mejorar las condiciones de operación de los ánodos en sistemas enterrados, se utilizan algunos rellenos entre ellos el de Backfill especialmente con ánodos de Zinc y Magnesio, estos productos químicos rodean completamente el ánodo produciendo algunos beneficios como:

Promover mayor eficiencia. Desgaste homogéneo del ánodo. Evita efectos negativos de los elementos del suelo sobre el ánodo. Absorben humedad del suelo manteniendo dicha humedad

permanente.

La composición típica del Backfill para ánodos galvánicos está constituida por yeso (CaSO4), bentonita, sulfato de sodio, y la resistividad de la mezcla varía entre 50 a 250 ohm-cm.

Protección catódica con ánodos galvánicos o de sacrificio.

Protección catódica con corriente impresa.

Protección catódica

Puede ser aplicada en los materiales, tales como: Acero Cobre Latón Aluminio Bronce

son algunos de los metales que pueden ser protegidos de la corrosión por este método(protección catódica).

Protección catódica

Los Campos de aplicación de este sistema son: Protección de estructuras aéreas ( Vigas de

hormigón armado, etc. ) Protección en agua de mar.( Barcos, diques,

cadenas, etc. ) Protección en agua dulce. ( Compuertas

hidráulicas, tuberías, etc.) Protección de estructuras enterradas.

( Tuberías, depósitos, etc. )

Las aplicaciones incluyen tanques de almacenamiento, puentes, etc.

Protección catódica

Ánodos de sacrificio: Magnesio aleaciones base de magnesio Cinc Aluminio

estas tienen por función el suministro de la energía eléctrica necesaria para la protección de la estructura.

Protección catódica

Ánodos utilizados en la corriente impresa: Chatarra de hierro: Por su economía es a

veces utilizado como electrodo dispersor de corriente.

Ferrosilicio: Este ánodo es recomendable en terrenos de media y baja resistividad. Se coloca en el suelo indicado o tumbado rodeado de un relleno de carbón de coque.

Grafito: Puede utilizarse principalmente en terrenos de resistividad media y se utiliza con relleno de grafito o carbón de coque.

Ventajas y limitaciones de los ánodos galvánicos

Ventajas:

Fácil de instalar No se necesita de una

fuente de corriente continua ni de un regulador de voltaje

No provoca problemas de interferencia

Bajo costo de mantenimiento

Permite obtener una distribución de corriente uniforme

Limitaciones:

Corriente suministrada limitada

Ineficaz en ambiente de resistividad elevada

Costo inicial alto Alto consumo de

ánodos para estructuras enterradas mal revestidas y sin revestimiento en agua de mar.

Protección anódica

oLa protección anódica es un método que consiste en recubrir un metal con una fina capa de oxido para que no se corroa.

oExisten metales como el aluminio que al contacto con el aire son capaces de generar espontáneamente esta capa de oxido, y se hacen resistentes a la corrosión.

oTiene que ser adherente y muy firme de lo contrario no serviría de nada.

Mediante la protección anódica se consigue:

Mantener una aleación pasivable con ayuda de un potenciostato.

Solo es aplicable a la protección de aleaciones pasivables que exhiban un amplio rango de pasividad.

Equipamiento costoso y difícil de mantener.

Su rango de aplicación es menor que el de otros métodos, aunque en algunos casos es la única técnica que puede ser utilizada con éxito.

Si falla la aleación se corroe en la región activa.

Dispositivo experimental

Básicamente un potenciostato esta constituido por:

Celda de tres electrodos conectada a el potenciostato

Electrodo de trabajo, estructura a proteger.

Electrodo de referencia. Contra electrodo o electrodo de

referencia (platino o grafito).

Dispositivo experimental

Aplicabilidad

Se suele utilizar para proteger tanques de almacenamiento de ácidos.

En USA se limita a la protección de aceros en HSO.

No es recomendable cuando el medio es HCL o CL pueden aparecer fenómenos de corrosión localizados durante la polarización anódica.

Tanques de aceros al carbono con protección anódica mas económicas que de aceros inoxidables sin protección.

Electrodos de referencia

Los utilizados normalmente en laboratorios son:

ELECTRODO MEDIO

calomelanos acido sulfúrico

Ag/AgCl sulfúrico/fertilizantes

Mo/MoO carbonato sódico

bismuto hidróxido amónico

316SS fertilizantes, Óleum

Hg/Hgso acido sulfúrico

sulfato de hidroxilamina

Selección de materiales•La selección de los materiales es un factor de la corrosión.

•Para condiciones no oxidantes o reductoras tales como ácidos y soluciones acuosas libres de aire. Se utilizan frecuentemente aleaciones de NI y Cr.

•Para condiciones oxidantes se usan aleaciones que contengan Cr.

•Para condiciones altamente oxidantes se aconseja la utilización de Ni.

•Los elementos cerámicos poseen buena resistencia a la corrosión y a las altas temperaturas pero son quebradizos, su utilización se restringe a procesos que no incluyan riesgos.

Ventajas

En resumen esta tecnología proporciona muchas ventajas:

Protección anódica.

Rapidez de aplicación alta adherencia a la superficie.

Resistencia a altas temperatura y abrasión.

Aumenta la adherencia de las pinturas como una segunda capa.

No requiere tiempo de curado o secado.

El calor se disipa rápidamente

Costos de aplicación competitivos o muy bajos

Puede ser aplicado en condiciones de frio o en superficies frías.

Desventajas

Es aplicable solo en sistemas metal-corrosivo que exhiben pasivación

Altos costos de instalación La velocidad de corrosión podrá

ser muy alta si el sistema queda fuera de control

Falta de estudios en el área de corrosión por rendijas

Conclusión

De esta manera para la protección anódica se observa fundamentalmente que:

Requiere de una instrumentación compleja y el costo es alto.

Para su aplicación se debe tener en cuenta el PH, la calidad de agua, la concentración de iones agresivos, la velocidad de flujo, la concentración de microorganismos.

METODO PROTECCION ANODICA PROTECCION CATODICA

APLICABILIDAD DEL METAL

SOLO PARA METALES EN PASIVACION

TODOS LOS METALES

INSTALACION ALTA BAJA

OPERACIONES MUY BAJO REGULAR - ALTO

CONDICIONES DE OPERACION

PUEDE SER CON PRECISIÓN Y RAPIDEZ DETERMINADA POR MEDICIONES ELECTROQUÍMICAS

DEBE SER NORMALMENTE DETERMINADA POR ENSAYO EMPIRICO

PROTECCION ANODICA VS CATODICA

GRACIAS POR SU

ATENCION DIOS LOS BENDIGA