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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.
En la práctica se puede aplicar protección catódica en metales
como acero, cobre, plomo, latón, y aluminio, contra la corrosión en
todos los suelos y, en casi todos los medios acuosos. De igual
manera, se puede eliminar el agrietamiento por corrosión bajo
tensiones por corrosión, corrosión intergranular, picaduras o tanques
generalizados.
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.
Mientras que la cantidad de corriente que fluye, sea ajustada
apropiadamente venciendo la corriente de corrosión y, descargándose
desde todas las áreas anódicas, existirá un flujo neto de corriente sobre la
superficie, llegando a ser toda la superficie un cátodo.
Para que la corriente sea forzada sobre la estructura, es necesario que
la diferencia de potencial del sistema aplicado sea mayor que la diferencia
de potencial de las microceldas de corrosión originales.
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.
En la protección catódica con ánodo galvánicos, se utilizan metales fuertemente
anódicos conectados a la tubería a proteger, dando origen al sacrificio de dichos
metales por corrosión, descargando suficiente corriente, para la protección de la
tubería.
La diferencia de potencial existente entre el metal anódico y la tubería a proteger, es de
bajo valor porque este sistema se usa para pequeños requerimientos de corriente,
pequeñas estructuras y en medio de baja resistividad.
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. Sin embargo el
potencial no debe de ser excesivamente negativo, ya que eso motivaría un gasto
superior, con un innecesario paso de corriente. 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;
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
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.
PROTECCION CATODICA
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 anodos
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.
PROTECCIÓN ANÓDICA
o Tiene 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 un
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
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
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Proteccion catodica y anodica

  • 1.
  • 2. 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. En la práctica se puede aplicar protección catódica en metales como acero, cobre, plomo, latón, y aluminio, contra la corrosión en todos los suelos y, en casi todos los medios acuosos. De igual manera, se puede eliminar el agrietamiento por corrosión bajo tensiones por corrosión, corrosión intergranular, picaduras o tanques generalizados. 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.
  • 3. 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.
  • 5. 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. Mientras que la cantidad de corriente que fluye, sea ajustada apropiadamente venciendo la corriente de corrosión y, descargándose desde todas las áreas anódicas, existirá un flujo neto de corriente sobre la superficie, llegando a ser toda la superficie un cátodo. Para que la corriente sea forzada sobre la estructura, es necesario que la diferencia de potencial del sistema aplicado sea mayor que la diferencia de potencial de las microceldas de corrosión originales.
  • 6. 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.
  • 7. 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. En la protección catódica con ánodo galvánicos, se utilizan metales fuertemente anódicos conectados a la tubería a proteger, dando origen al sacrificio de dichos metales por corrosión, descargando suficiente corriente, para la protección de la tubería. La diferencia de potencial existente entre el metal anódico y la tubería a proteger, es de bajo valor porque este sistema se usa para pequeños requerimientos de corriente, pequeñas estructuras y en medio de baja resistividad. 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. Sin embargo el potencial no debe de ser excesivamente negativo, ya que eso motivaría un gasto superior, con un innecesario paso de corriente. 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;
  • 8. 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.
  • 9. 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.
  • 10. Protección catódica con ánodos galvánicos o de sacrificio. Protección catódica con corriente impresa.
  • 11. 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.
  • 12. PROTECCION CATODICA 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.
  • 13. 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 anodos para estructuras enterradas mal revestidas y sin revestimiento en agua de mar.
  • 14. 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.
  • 15. PROTECCIÓN ANÓDICA o Tiene que ser adherente y muy firme de lo contrario no serviría de nada.
  • 16. 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.
  • 17. DISPOSITIVO EXPERIMENTAL Básicamente un potenciostato esta constituido por: Celda de tres electrodos conectada a un potenciostato  Electrodo de trabajo, estructura a proteger.  Electrodo de referencia.  Contra electrodo o electrodo de referencia (platino o grafito).
  • 19. 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.
  • 20. 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
  • 21. 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
  • 22. 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.
  • 23. 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