evaluación de la relación del área del ánodo y del cátodo en la...

Tlamati Sabiduría, Volumen 7 Número Especial 2 (2016)

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4° Encuentro de Jóvenes Investigadores – CONACYT 11° Coloquio de Jóvenes Talentos en la Investigación

Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Memorias

Evaluación de la relación del área del ánodo y del cátodo en la

protección del acero a través del sistema de Protección Catódica utilizando

Ánodos de Magnesio.

Karla Yunuan Miranda Ramírez (Becario) Universidad Autónoma de Guerrero

Facultad de Ingeniería Programa de Verano Delfín

[email protected] Área VII: Ingeniería e Industria

Dr. Tezozomoc Pérez López (Asesor)

Profesor- Investigador de la Universidad Autónoma de Campeche [email protected]

Resumen

La presente investigación pretende evaluar una propuesta que permitirá prolongar la vida útil del

acero que está en contacto directo con el medio ambiente, se sabe que el principal problema del

acero es la corrosión, por ello se ha buscado una solución, esto es protegiendo al acero

sacrificando un material menos noble que él a través de un sistema de protección catódica.

Debido al deterioro que sufre el acero sin protección, hay mayores riesgos de fallos en las

estructuras, ahí la necesidad de querer proteger al acero. El uso de los ánodos de magnesio es una

de las alternativas que se emplean para la protección de este. Ya no se trata solo de construir por

calidad, sino por durabilidad. Esta investigación está sustentada por artículos y estudios

realizados.

Palabras Clave: Protección Catódica, Proceso Electroquímico, Corrosión.

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Introducción

En Construcción el material más comúnmente utilizado es el acero, sin embargo una de

sus desventajas es que es amenazado por el problema de la corrosión.

Si el acero de alguna estructura se corroe, la presencia del óxido provocará una reducción del área

y de igual manera una reducción de capacidad de resistencia, en el caso del concreto no solo la

resistencia sino que hará que pierda adherencia.

Una de las técnicas de control de corrosión es a través de la protección catódica, esta se ha venido

utilizando desde hace mucho tiempo, es implementado en la protección de los ductos que

transportan gasolina, agua, etc. y no solo eso sino también en cables enterrados.

La protección catódica implica el sacrificio de un metal menos noble que el material a proteger,

con este sistema se pretende proteger al acero contra los agentes que provocan la corrosión con el

uso de ánodos de Magnesio.

Los ánodos de aleaciones de magnesio han sido utilizados con éxito, sobre todo para las

estructuras que han requerido de una polarización rápida. Hay dos formas de realizar la

protección catódica: con ánodos de galvánicos y por corriente impresa, en esta investigación se

implementara el de los ánodos galvánicos.

Materiales y Métodos

El primer paso fue delimitar el tema de enfoque y los ajustes que se hicieron para darle

seguimiento al protocolo de investigación. El sistema de ánodos galvánicos es empleado cuando

la estructura a proteger esta revestida y la resistividad del medio agresivo es bajo. Este sistema es

fácil de emplear y darle mantenimiento, aunque la cantidad de ánodos varía según al medio

expuesto y la estructura a proteger.

Para el estudio se montaron dos celdas electroquímicas, la primera celda estaba formada por una

placa de acero pequeña conectada a una probeta de magnesio sinterizado y sumergida en una

solución de agua, la segunda celda formada por una placa de acero grande conectada a una placa

de zinc, ambas sumergidas en una solución de agua y conectadas a una probeta de magnesio

sinterizado. Se hizo uso de un electrodo de referencia y un multímetro para las mediciones

periódicas.

Resultados


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Se llevaron a cabo mediciones periódicas del potencial haciendo uso de un electrodo de

referencia de Calomel saturado y un multímetro. Las pruebas permitieron evaluar el

comportamiento del ánodo de magnesio frente a diferentes dimensiones de cátodos.

Para el caso de la primer celda donde se implementó una placa de acero pequeña y una probeta de

magnesio sinterizado, al hacerle las mediciones los resultaros arrojados de acuerdo a la tabla

fueron muy favorables (véase la tabla 1), ya que el rango para alcanzar la pasivación del acero es

de -0.80 del potencial en voltios y de acuerdo a la gráfica logra estabilizarse a los 2 días (Véase

gráfica 1).

Tabla 1. Resultados de la medición periódica de la celda 1.

Potencial (V) Tiempo (h) -0.987 1 -1.035 2 -0.699 3 -0.716 4 -0.868 5 -1.005 6 -1.151 24 -0.985 48

Fuente: Elaboración propia

Gráfica 1. Representativa de la polarización de la placa de acero. El resultado se muestra favorable, pues está dentro del rango de polarización. Fuente: Elaboración propia.

-‐1.4

-‐1.2

-‐1

-‐0.8

-‐0.6

-‐0.4

-‐0.2

0 1 2 3 4 5 6 24 48

Mg sinterizado

Mg sinterizado


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Para el caso de la segunda celda, se presentó una sobre polarización pues el zinc polariza más

rápidamente, de acuerdo a la tabla (véase la tabla 2) con los resultados obtenidos incluso se puede

llegar a la inmunidad del acero, pero el zinc no tardaría en dejar de funcionar pues no está

recomendado usarlo en presencia de aguas dulces y a temperaturas elevadas, esto invertiría todo y

dejaría de funcionar como ánodo y pasar a ser cátodo. En la gráfica se puede apreciar cómo fue

variando los resultados (Véase la gráfica 2).

Tabla 2. Resultados de la medición periódica de la celda 2 con una placa de zinc.

Potencial (V) Tiempo (h) -1.03 1

-1.046 2 -1.112 3 -1.158 4 -1.128 5 -1.128 6 -1.215 24 -1.204 48

Fuente: Elaboración propia

Gráfica 2. Representativa de la polarización de la placa de acero con una placa de zinc y la probeta de magnesio sinterizado. Está entrando a la etapa de inmunidad. Fuente: Elaboración propia.

-‐1.25

-‐1.2

-‐1.15

-‐1.1

-‐1.05

-‐1

-‐0.95

-‐0.9 1 2 3 4 5 6 24 48

Mg sinterizado+Zn

Mg sinterizado+Zn



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Los resultados que se arrojaron fueron favorables, se pretende darle el seguimiento adecuado

estas celdas, a continuación se presentaran unas fotografías (figuras 1-5) tomadas durante el

desarrollo de la investigación.

Figura 1. Placas de acero a proteger y probetas de magnesio sinterizado. Fuente: fotografía

propia.

Figura 2. Celda 1 a las 24 horas de ser montada. Placa de acero y probeta de Magnesio. Fuente:

fotografía propia.

Figura 3. Celda 2 a las 24 horas de ser montada. Placa de acero, probeta de Magnesio y placa de

Zinc. Fuente: fotografía propia.


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Figura 4. Acero sin protección, sumergido en agua. Fuente: fotografía propia

Figura 5. Resultado de la polarización del acero en ambas celdas. Fuente: fotografía propia

Discusión y conclusiones

La presente investigación busca darle una solución al problema de la corrosión. Se hará el

seguimiento adecuado a las pruebas para ver las reacciones que se presenten a futuro. Con el

sistema propuesto se pretende prolongar la vida del acero.

Una vez realizada esta investigación, se probó que el magnesio sinterizado funciona muy

bien para proteger el acero en medios acuosos, cabe mencionar que funcionaria de distinta



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manera si se hubiera simulado al agua de mar, pues ese es un medio más agresivo y por lo tanto

el Magnesio se puede corroer más rápidamente.

Agradecimientos

“La puerta estaba cerrada y ahora está abierta ¿qué vas a hacer?”- John Katzenbach

Las oportunidades que se te presentan en la vida abren paso a nuevas experiencias que te ayudan

a crecer, son puertas esperando ser exploradas, caminos nuevos por conocer.

Agradezco a todas las personas que estuvieron presentes con sus diversos apoyos, mis amigos, mi

familia, mis compañeros, mis maestros, pero sobre todo al Dr. Tezozomoc Pérez López por

permitirme ser partícipe de la investigación que lleva a cabo, por su tiempo dedicado y por su

conocimiento compartido. A mis compañeros con los que trabajamos en conjunto y con los que

compartimos momentos muy agradables y no podía faltar por su puesto al programa Delfin que

me permitió vivir esta nueva experiencia en la que conocí grandes personas, adquirí

conocimientos y me abrí paso al mundo exterior, rompí las barreras que me limitaban y de esta

manera ampliar mi visión.

Referencias

Giudice, C. y Pereyra, A. “Protección catódica con ánodos galvánicos”, Buenos Aires, UTN-

FRLP.

Bilurbina, L., Liesa, F. e Iribarren, J. (2003) Corrosión y Protección, Barcelona, Ediciones UPC.

Otras páginas:

ARGO, S.A., Sociedad Española de Tratamientos Anticorrosivos “Sistemas De Protección

Catódica” https://www.obralia.com/dir/minisites/catalogos/92272/catalogo.pdf

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