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PROGRAMA GENERAL DEL CURSO
DÍA 1
Fundamentos de corrosión.
Corrosión galvánica
Fundamentos de Protección Catódica
DÍA 2
Tipos de Sistemas de Protección Catódica
Principios y consideraciones de diseño
Ánodos y Fuentes de Corriente
Proceso de selección de un Sistema de Protección Catódica
DÍA 3
Inspección y Medición de Sistemas de Protección Catódica
Accesorios, Herramientas y electrodos de referencia
¿Qué es
la corrosió n?
Es la degradación de un material mediante
su interacción con su entorno o medio
ambiente.
La corrosión ocurre de manera espontánea
en todo tipo de materiales de origen artificial
(metales, plásticos o cerámicos).
¿Qué es la corrosió n?
Fuente: A.W. Peabody. Control of pipeline Corrosion. 2da Edición (2001)
La corrosión es el deterioro de un material,
generalmente un metal, que resulta de una
reacción química o electroquímica con su
entorno.
¿Qué es la corrosió n?
Fuente: NACE SP0169 (2013)
metalmetal
1
Ejemplos . . .
corrosión en casa
1
¿Cuánto cuesta
la corrosió n?
Los costos anuales totales por corrosión:
Solo en EEUU ascienden a más de un billón (1,1 MMMM) U$D al año,
representando 6,2% del PIB de ese país.
COSTOS POR CORROSIÓN
Corrosión =Corrosión = Problema económicoProblema económico
La corrosión afecta a nuestra sociedad en su día a día, causando la
degradación y el daño a los aparatos domésticos, automóviles, aviones,
puentes de carreteras, producción de energía y sistemas de distribución,
industrias y mucho más
Fuente: G2MT Laboratories (http://www.g2mtlabs.com/corrosion/cost-of-corrosion)
COSTOS POR CORROSIÓN
Costos
Indirectos
Pérdida de productividad debido a las
interrupciones, retrasos, fracasos y litigios.
Costos
Directos
Selección de material
Tolerancia de corrosión
Tecnologías de protección (recubrimientos,
pinturas, selladores, inhibidores, protección
catódica, etc)
Prevención de la corrosión, incluyendo la
mano de obra, equipos, gastos generales,
etc.
Gestión de
la corrosión
Inspección
Mantenimiento
Reparaciones
Sustitución de piezas
Diseño,
manufactura y
construcción
2
Fuente: “Corrosion Costs and Preventive Strategies in the United States”
PUBLICATION Nº. FHWA-RD-01-156. NACE 2016
COSTOS POR CORROSIÓN
Fuente: “Corrosion Costs and Preventive Strategies in the United States”
PUBLICATION Nº. FHWA-RD-01-156. NACE 2016
COSTOS POR CORROSIÓN
Fuente: “Corrosion Costs and Preventive Strategies in the United States”
PUBLICATION Nº. FHWA-RD-01-156. NACE 2016
COSTOS POR CORROSIÓN
Fuente: “Corrosion Costs and Preventive Strategies in the United States”
PUBLICATION Nº. FHWA-RD-01-156. NACE 2016
COSTOS POR CORROSIÓN
COSTOS POR CORROSIÓN
(Año 2012)
(Año 1975 - 1,8% PIB)
(Año 1973 - 1,8% PIB)
(Año 1969 - 2% PIB)
(Año 1969 - 3% PIB)
(Año 1969 - 3,5% PIB)
(Año 1960)
(Año 1965)
(Año 1964)
El 25% de la producción mundial de acero, lo cual representa
aproximadamente 150 MMT/año = 5 T/seg. es destruida por la
corrosión.
COSTOS POR CORROSIÓN
 Perdidas Irreversibles de material
 Perdida de funcionalidad del material
 Causa de daños a terceros, lo que implica riesgos a la seguridad
masiva.
 Trastornos en la calidad de vida
 Perdidas económicas. Hasta 3 y 4% del PIB de las principales
economías.
“En la primera guerra mundial la marina inglesa perdió más barcos debido a la
corrosión que por la acción del enemigo”
 Perturbaciones secundarias por contaminación con óxidos
Tomando las previsiones necesarias se puedenTomando las previsiones necesarias se pueden
reducir las consecuencias hasta un 30%reducir las consecuencias hasta un 30%  SPCSPC
COSTOS POR CORROSIÓN
3
CONSECUENCIAS DE LA CORROSIÓN
EN TUBERÍAS
CONSECUENCIAS DE LA CORROSION
EN UN PUENTE (INFRAESTRUCTURA VIAL)
2
CONSECUENCIAS DE LA CORROSIÓN
EN VEHÍCULOS
4
Fuente: http://www.nace.org/cstm/Technical/Directory/Committee.aspx
Fuente: Hanbook of CATHODIC CORROSIÓN PROTECTION. W. Von Baeckmann
(alquitrán)(pulimento)
(aglutinante) (cera, bitumen, barniz) (brea y resina) (asfalto, laca, linaza, goma laca) (aceite de trementina)
1300
AC
HISTORIA
1300 AC un antiguo pueblo
llamado los hititas en la regió n
central de la península de
Anatolia ya conocían y
fabricaban sus herramientas con
hierro.
HISTORIA
Aproximadamente 100 añ os después,
hacia el 1200 AC los griegos,
también conocían el hierro.
HISTORIA
Fuente: Hanbook of CATHODIC CORROSIÓN PROTECTION. W. Von Baeckmann
(alquitrán)(pulimento)
(aglutinante) (cera, bitumen, barniz) (brea y resina) (asfalto, laca, linaza, goma laca) (aceite de trementina)
1300
AC400
AC
HISTORIA
Platón ya definía a la
herrumbre como una
especie de tierra que
resultaba de la
descomposición de los
metales, unos 400 años AC
HISTORIA
Fuente: Hanbook of CATHODIC CORROSIÓN PROTECTION. W. Von Baeckmann
(alquitrán)(pulimento)
(aglutinante) (cera, bitumen, barniz) (brea y resina) (asfalto, laca, linaza, goma laca) (aceite de trementina)
1300
AC400
AC
s. XIII
HISTORIA
STEEL
A principios del sigloA principios del siglo XIIIXIII los hombreslos hombres
aprendieron a fundir el hierro y combinarlo conaprendieron a fundir el hierro y combinarlo con
carbón para producircarbón para producir aceroacero
HISTORIA
Fuente: Hanbook of CATHODIC CORROSIÓN PROTECTION. W. Von Baeckmann
(alquitrán)(pulimento)
(aglutinante) (cera, bitumen, barniz) (brea y resina) (asfalto, laca, linaza, goma laca) (aceite de trementina)
1300
AC400
AC
s. XV – s. XVIs. XIII
HISTORIA
Georg Bauer (Gregorius Agricola) científico alemán que vivió entre los
siglos XV al XVI, y considerado el fundador de la mineralogía y la
geología, mantenía 2000 añ os después de Plató n una opinió n similar
llamándola “iron rust” (ferrugo o rubigo) como una secreció n del
metal de hierro en su tratado de mineralogía “de natura fossilium”
HISTORIA
Fuente: Hanbook of CATHODIC CORROSIÓN PROTECTION. W. Von Baeckmann
Corrosion Protetion
(alquitrán)(pulimento)
(aglutinante) (cera, bitumen, barniz) (brea y resina) (asfalto, laca, linaza, goma laca) (aceite de trementina)
1300
AC400
AC
s. XV – s. XVIs. XIII
1824
HISTORIA
HISTORIA
Sir Humphry Davy
1778 - 1829
Químico inglés. se le considera el
fundador de la electroquímica, junto
con Volta y Faraday.
El barco de guerra Sammarang fue la
primera nave con protección catódica de
su revestimiento de cobre ,con ánodos
de fundición de hierro, que cubrían
apenas el 1,2% de la superficie de la obra
viva, cubrío una ruta desde inglaterra
hasta Canadá entre 1824-1825
A la solicitud de la marina de
guerra real, D. Humphry ideó la
técnica de protección catódica
para proteger el metal del casco
de los barcos, de la corrosión,
aprovechando el fenómeno de
comportamiento galvánico
entre los metales.
La misma técnica base que se
sigue utilizando hoy en día.
Los elementos de los sistemas
de protección actuales utilizan
aleaciones para ánodos más
mucho mejores que las
conocidas entonces, entre otros
accesorios y estándares.
1
Fuente: Hanbook of CATHODIC CORROSIÓN PROTECTION. W. Von Baeckmann
Corrosion Protetion
(alquitrán)(pulimento)
(aglutinante) (cera, bitumen, barniz) (brea y resina) (asfalto, laca, linaza, goma laca) (aceite de trementina)
1300
AC400
AC
s. XV – s. XVIs. XIII
1824
HISTORIA
1855
HISTORIA
La producción moderna de acero
emplea altos hornos que son modelos
perfeccionados de los usados
antiguamente. El proceso de refinado
del arrabio mediante chorros de aire se
debe al inventor británico Henry
Bessemer, que en 1855 desarrolló
el horno o convertidor que lleva su
nombre. Desde la década de 1960
funcionan varios mini-hornos que
emplean electricidad para producir
acero a partir de chatarra. Sin embargo,
las grandes instalaciones de altos
hornos continúan siendo esenciales
para producir acero a partir de mineral
de hierro.
¿Có mo ocurre
la corrosió n?
 La mayoría de los entornos son corrosivos en cierto grado
 por lo que la corrosión no puede evitarse completamente
 Sin embargo, puede ser controlada de una manera relativamente
económica y segura.
LA CORROSIÓN
El control e identificación de los procesos
de corrosión se entiende con mayor
facilidad como ocurre en los metales,
considerando los factores que tienden a
incrementar o reducir la velocidad de
corrosión en los mismos.
LA CORROSIÓN
TRIÁNGULO DE LA CORROSIÓN
CORROSIÓN
Electrólito
Metal anódico Metal catódico
Contacto eléctrico
4
ELEMENTOS DE UNA CELDA DE CORROSIÓN :
ÁNODO: Es el electrodo menos noble, es el que sufre la corrosión. Es
el electrodo en el cual, o a través del cual, la corriente positiva pasa
hacia el electrolito. Es la zona en la superficie metálica donde ocurre la
oxidación.
CÁTODO: El cátodo es el electrodo más noble, donde los electrones
(generados en el ánodo) son consumidos. La reducción ocurre en el
cátodo.
ELECTRÓLITO: (Medio corrosivo) Medio en el cual se encuentran el
ánodo y el cátodo. Sustancia química o mezcla, usualmente líquida o
sólida, que contiene iones que migran en un campo eléctrico.
El ánodo y el cátodo tienen diferentes poténciales, creando una
diferencia de voltaje entre ambos.
La diferencia de potencial es la fuerza impulsora del proceso de
corrosión.
ÁNODO
CÁTODO
ELECTRÓLITO
Electrolito
CátodoÁnodo
Conductor eléctrico
Flujo de electrones
ionesiones ++
ionesiones --
Conductor eléctrico: conecta el cátodo con el ánodo y permite a los
electrones generados en el ánodo moverse hasta el cátodo.
Electrolito:
conduce iones en vez de
corriente eléctrica. La
mayoría de los electrolitos
son base agua y contienen
iones (partículas de materia
que llevan una carga positiva
y una negativa).
Aniones = iones con carga negativa (-)
Cationes = iones con carga positiva (+)
CELDA DE CORROSIÓN :
La corrosión en condiciones ambientales normales es un proceso
electroquímico (también llamado corrosión galvánica).
El proceso consiste en la trasferencia de iones y electrones a través de
una superficie. Esta transferencia de electrones implica la generación de
una corriente.
Corrosió n: proceso electroquímico:
ánodoánodo cátodocátodo
Flujo de electrones e-Flujo de electrones e-
electrolitoelectrolito
MM ↔↔ Mn+ + ne-Mn+ + ne- Mn+ + ne-Mn+ + ne- ↔↔ MM
Los metales se corroen a
través de la aparición
simultánea de reacciones
de oxidación y reducción.
Las reacciones de oxidación (ánodo) producen electrones y ponen
iones en solución.
Las rreacciones de reducción (cátodo) consumen los electrones
producidos por reacciones de oxidación.
La extensión de la corrosión resultante depende del desarrollo de
los siguientes factores:
La diferencia de potencial entre
los dos metales
La naturaleza del ambiente.
El comportamiento de
polarización de los metales y sus
aleaciones.
La relación de geometría de los
componentes.
La tendencia del metal a corroerse en una celda galvánica es
determinado por su posición en la “serie galvánica” (o serie
electroquímica).
Un metal tiende a corroerse cuando se conecta a un metal más
catódico o noble que el (por encima en la serie galvánica).
Corrosió n Galvánica
LA CORROSIÓN GALVÁNICA es la acció n electroquímica de
dos metales diferentes (tanto en composició n química, tratamiento
térmico, sistemas de recubrimiento o pintura en cada material, etc),
que están en contacto mediante un conductor eléctrico y en presencia
de un medio corrosivo.
LA CORROSIÓN GALVÁNICA es la acció n electroquímica de
dos metales diferentes (tanto en composició n química, tratamiento
térmico, sistemas de recubrimiento o pintura en cada material, etc),
que están en contacto mediante un conductor eléctrico y en presencia
de un medio corrosivo.
1
CORROSIÓN GALVÁNICA
(MICROCELDAS DE CORROSIÓN)
5
Serie
Galvánica
Catódicos
Anódicos
Aceros inoxidables
Bronces y latones
Hierro y acero
6
CORROSIÓN GALVÁNICA
Potenciales de electrodo
reversibles
Reacciones de la disolución
reducción de oxígeno
desprendimiento de hidrógeno
Factores geométricos
área
Distancia
Posición
Forma
orientación
FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA CORROSIÓN GALVÁNICA DE UN PAR BIMETÁLICO
Efectos ambientales
formas de humedad
ciclo húmedo / seco
la radiación solar
variaciones climáticas
estacionales
Factores metalúrgicos
aleación
tratamiento térmico
trabajo mecánico
Condiciones de la superficie
tratamiento de la superficie
película pasiva
productos de corrosión
Propiedades del electrolito
especies iónicas
pH
conductividad
temperatura
volumen
velocidad de flujo
Electrólit
o
ÁnodoÁnodo CátodoCátodoÁnodoÁnodo CátodoCátodo
Electrólit
o
Fuente: UHLIG’S CORROSION HANDBOOK. 2000
Principio de
Protecció n
7
EFECTO GALVANICO COMO PRINCIPIO
DE PROTECCIÓN CATÓDICA
DIAGRAMAS DE
POURBAIXConocidos como diagramas de Pontencial vs pH, son representaciones
gráficas de la estabilidad de un metal y sus productos de corrosión en función
del potencial y el pH (acidez o alcalinidad) de la solución acuosa.
El metal permanece en forma metálica
El metal
pasa a
una
forma
iónica.
El metal forma capas de
productos con el Oxígeno y el
Hidrógeno, que podrían inhibir
el proceso corrosivo.
-0,85
-1,10
2H+
= H2 + 2e-
Fe2O3
Fe3O4
Fe
Fe2+
Fe3+
H2
Si el pH disminuye,
aumenta la concentración
de los iones H+
entonces
aumenta la corrosión
Si el pH disminuye,
aumenta la concentración
de los iones H+
entonces
aumenta la corrosión
CORROSIÓN
1
Utilidad de los diagramas de
POURBAIX Para predecir la dirección espontánea de reacciones,
 Estimar la estabilidad y la composición de los productos de corrosión.
 Predecir los cambios ambientales que eviten o reduzcan la corrosión.
Aplicando una corriente catódica, el potencial del espécimen de acero
se desplazará en la dirección negativa, hacia la zona de inmunidad, en
la cual el metal, termodinámicamente, se encuentra estable (no se
puede corroer).
La PROTECCIÓN CATÓDICA, en este sentido, es un tipo
de protección (electroquímica) contra la corrosión, en la
cual el potencial del electrodo del metal en cuestión se
desplaza en la dirección negativa.
Entonces, los métodos electroquímicos para la protección contra la
corrosión requieren de un cambio en el potencial del metal para
prevenir o al menos disminuir su disolución.
Limitaciones del diagrama de POURBAIX
 No considera la cinética de las reacciones (la formació n
de só lidos metaestables que disminuyen las velocidades
de reacció n en la corrosió n y la pasivació n), solo
parámetros idealizados en base a condiciones
establecidas.
 Tampoco considera las impurezas presentes que
también cambian los potenciales reacció n, y modifican
las reacciones con los iones Cl-
y SO-2
4, entre otros.
 No muestran la interdependencia del pH y la Temperatura.
1
Nociones
Básicas
NOCIONES BÁSICAS
La electricidad se produce cuando los electrones se liberan de sus
átomos.
-
-
-
-
-
-
- -
-
-
-
-
-
-
--
-
Se suelta fácilmente el electrón
de la capa exterior del átomo
moviéndose en todo el metal
sólido de cobre.
Se suelta fácilmente el electrón
de la capa exterior del átomo
moviéndose en todo el metal
sólido de cobre.
-
- -
- -
- -
Átomo de cobre: 29
protones, 35 neutrones y
29 electrones. Cuyo único
electrón de la capa externa
(o de valencia) esta
débilmente sujeto
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+ + + +
++
+
+
++
+
+
+
+
+
+
+
+
++
+
+
-
1
La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de
tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de
los electrones en el interior del material. Se mide en:
1 Ampere = 1 Culombio/segundo = 6,28x1018
electrones/segundo
El flujo de la carga puede trasladarse por medio de electrones (corriente
eléctrica) o por iones (corriente iónica). El flujo de corriente en metales se
da a través de un flujo de electrones.
Un electrolito es una sustancia que conduce corriente por flujo iónico.
La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material.
-
NOCIONES BÁSICAS
- ---- ---- ----
NOCIONES BÁSICAS
Voltios (VV) = Joules (JJ)/Culombios (QQ)
El voltaje es el diferencial de potencial eléctrico entre dos puntos (∆E),
al establecer un contacto del flujo de electrones ocurre una
transferencia de energía de un punto al otro, debido a que los
electrones (de carga negativa) son atraídos por protones (con carga
positiva), y a su vez, que los electrones son repelidos entre sí por
contar con la misma carga.
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
+
+
+
+ +
+
+e-
e-
e-
e-
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e-
e-
e-
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e-
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e-
e-
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+
+
+
+
e-
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e-
e-
e-
e-
e-
e-e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
JJ
es la unidad derivada del Sistema
Internacional utilizada para medir
energía, trabajo y calor. Como
unidad de trabajo, el joule se define
como la cantidad de trabajo realizado
por una fuerza constante de un
newton para desplazar una masa de
un kilogramo, un metro de longitud en
la misma dirección de la fuerza.
es la unidad derivada del Sistema
Internacional utilizada para medir
energía, trabajo y calor. Como
unidad de trabajo, el joule se define
como la cantidad de trabajo realizado
por una fuerza constante de un
newton para desplazar una masa de
un kilogramo, un metro de longitud en
la misma dirección de la fuerza.
Fuerza
1 N = Kg m/s2
F = m.a
Trabajo
1 J = 1N x m = Kg m2
/s2
W = F.d
6
NOCIONES BÁSICAS
La resistencia es la medición de la propiedad de los cuerpos de
conducir y oponerse al paso de la corriente eléctrica, es decir, es la
habilidad de una sustancia para oponerse al flujo de corriente que
pasa por ella.
 El comportamiento de la
materia se relaciona
directamente por la forma en
que interactúa con la
energía.
 La resistencia de un material
macroscópico también
dependerá de su geometría.
Ley deLey de OhmOhm: Resistencia (ΩΩ) = Voltaje(VV) / Intensidad de corriente(AA)
R = ρ L
S
S
(área sección
transversal)
L (Longitud)
ρρ ((Resistividad))
El ohm se define como la resistencia
que ofrece al paso de la corriente
eléctrica una columna de mercurio
(Hg) de 106,3 cm de alto, con una
sección transversal de 1 mm2
, a una
temperatura de 0o
Celsius.
El ohm se define como la resistencia
que ofrece al paso de la corriente
eléctrica una columna de mercurio
(Hg) de 106,3 cm de alto, con una
sección transversal de 1 mm2
, a una
temperatura de 0o
Celsius.
ΩΩ
3
V
R1 R2 R3
V3
R1
R2
R3
I I
I I
I1
I2
I3
V
R
V = V1+V2+V3
R = R1+R2+R3
I = I1+I2+I3
1 1 1 1
R R1 R2 R3
= + +
V1 V2
2
NOCIONES BÁSICAS
De acuerdo a su resistencia, los materiales se clasifican en:
Conductores de primer ordenConductores de primer orden
Ofrecen poca oposición al intercambio de electrones portadores de la
carga, sin transferencia substancial de masa.
La mayoría de los metales, el grafito y algunos óxidos son conductores.
Su conductividad decrece cuando aumenta la temperatura.
Conductores de segundo ordenConductores de segundo orden
Poseen conductancia iónica o electrolítica, y los portadores de la carga son
los iones, en estos ocurre transferencia de masa asociada con la
conductividad.
Las soluciones acuosas con sales disueltas, los suelos y las sales iónicas
son algunos ejemplos.
Su conductividad aumenta cuando se incrementa la temperatura.
NOCIONES BÁSICAS
Conductores mixtos o de tercer ordenConductores mixtos o de tercer orden [semiconductores][semiconductores]
Poseen tanto conductancia iónica como eléctrica. Por lo general predomina
el carácter eléctrico.
La mayoría de los óxidos metálicos (NiO, ZnO), el agua de mar, el silicio, el
germanio, compuesto de galio y arsénico.
Su conductividad es demasiado baja en general, pero aumenta
rápidamente con la temperatura. (bajo ciertas condiciones son
conductores, o actúan como aislantes).
AislantesAislantes
no permiten el paso de electrones
Los mejores aislantes eléctricos son el teflón, el cuarzo, la parafina, el aire,
el azufre, el hule, el carbono en forma de diamante, el vidrio y el agua sin
iones.
NOCIONES BÁSICAS
CELDA ELECTROQUÍ MICA
Modelo de celda
Puente salino NaPuente salino Na22SOSO44
Barra de Cu
Barra de Zn
Electrólito ZnSO4 Electrólito CuSO4
Tapones
porosos
4
+
Modelo de celda
ZnZn+2+2
NaNa++
CuCu+2+2
NaNa++
SOSO44
-2-2
SOSO44
-2-2
SOSO44
-2-2
-
ee--
ee--
- +
- +
+ -
+ --+
- +
-+
- +
-+
- +
-
+
- +
-
+
- +
-
+
-+
-
+
-+
-+
-+
-+
-+
- +
-+
-
+
-+
-
+
-+
-
+
-+
-
+
-+
-
+
-+
-
+
-+
-
+
-+
-
+
-+
- +
ZnZn ↔↔ ZnZn+2+2
+ 2+ 2ee-- CuCu+2+2
+ 2+ 2ee--
↔↔ CuCu
Zn/ZnZn/Zn+2+2 ||||
CuCu+2+2
/Cu/Cu
1
CELDA ELECTROQUÍ MICA
Si la celda electroquímica produce energía eléctrica, causada por el
consumo de energía química, se dice que tenemos una
celda galvánica o pila.
En cambio, si la celda electroquímica consume corriente de una fuente de
corriente externa, almacenando como consecuencia energía química, se
dice que tenemos una
celda electrolítica.
Una celda de corrosión es una celda o pila galvánica en la cual las
reacciones electroquímicas que tienen lugar conducen a la corrosión
LaLa celda electroquímicacelda electroquímica es un sistema o arreglo mediante el cual laes un sistema o arreglo mediante el cual la
energía se manifiesta en la forma de electricidad a raíz de reaccionesenergía se manifiesta en la forma de electricidad a raíz de reacciones
químicas espontáneas o viceversa, la energía eléctrica originaquímicas espontáneas o viceversa, la energía eléctrica origina
reacciones químicas no espontáneas.reacciones químicas no espontáneas.
NOCIONES BÁSICAS
Para la notación de los dos electrodos en una celda electroquímica (galvánica
o electrolítica) son válidas las siguientes definiciones generales:
El ánodo es el electrodo en el cual, o a través del cual, la corriente positiva
pasa hacia el electrolito.
El cátodo es el electrodo en el cual entra la corriente positiva proveniente
del electrolito.
La reacción anódica es una oxidación
la reacción catódica una reducción.
Los aniones (iones negativos) migran hacia el ánodo
los cationes (iones positivos) hacia el cátodo.
ELEMENTOS DE UNA CELDA ELECTROQUÍ MIC
ZnZn ↔↔ ZnZn+2+2
+ 2+ 2ee--
CuCu+2+2
+ 2+ 2ee--
↔↔ CuCu
SOSO44
-2-2
CuCu+2+2
, Zn, Zn+2+2
, Na, Na++
Es la máxima diferencia de potencial entre dos electrodos de una
celda galvánica, cuya medida es entonces la fuerza directriz de las
reacciones de la celda y que determinan el trabajo que realiza como
generador de energía.
El consumo de energía química se manifiesta como energía eléctrica y
se mide como sabemos en Voltios.
FUERZA ELECTROMOTRIZ (fem)
En otro orden de ideas la fem depende de:
Potencial de oxidación
(semireacción de oxidación donde el ÁNODO
pierde electrones
Potencial de reducción
(semireacción de reducción donde el CÁTODO
gana electrones)
Electrolito
Ánodo
Electrodo de
referencia
Ea
Solución acuosa
aniones y
cationes
Solución acuosa
aniones y
cationes
Ea0
Potencial
Corriente
(-V)
(A)
Relación entre el potencial y la corriente
FUNDAMENTO DE LA PROTECCIÓN CATÓDICA
Potencial del ánodo
2
Electrolito
Cátodo
Ec
Solución acuosa
aniones y
cationes
Solución acuosa
aniones y
cationes
Ec0
Electrodo de
referencia
Potencial
Corriente
(-V)
(A)
Relación entre el potencial y la corriente
Ea0
Ánodo
Electrodo de
referencia
Ea
Potencial del cátodo
FUNDAMENTO DE LA PROTECCIÓN CATÓDICA
FUNDAMENTO DE LA PROTECCIÓN CATÓDICA
Electrolito
Ánodo Cátodo
Electrodo de
referencia
EcEa
corriente
Variador
Resistencia (Ω)
Ec
Potencial
Corriente
(-V)
(A)
Ea0
Ec0
Relación entre el potencial y la corriente
corriente
corriente
corriente
corriente
corriente
corriente
corriente
corriente
corriente
corriente
corriente
Ea
e-
e-
e-
ic
ia
ia
Ecorr
corriente
de corrosión
Polarización
Donde la resistencia = 0
Y la corriente que sale del
cátodo se iguala a la corriente
que entra al ánodo
Polarización
Donde la resistencia = 0
Y la corriente que sale del
cátodo se iguala a la corriente
que entra al ánodo
Conexión ánodo – cátodo (potencial natural)
4
+ -
Electrolito
Cátodo
Ec
Potencial
Corriente
(-V)
(A)
Ea0
Ec0
Relación entre el potencial y la corriente
Ea
Ánodo
Protección Cátodica
corriente
protección
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Potencial
(Log)Corriente
(-V)
(A)
Ea0
Ec0
Ea
Ec
corriente
decorrosión
corriente
deproteccióntotal
corriente
protecciónparcial
ic
ia ip
Ecorr
Ic = ia + ip
Ia = 0
Entonces:
ic = ip y Ec = Ea0
Ic = ia + ip
Ia = 0
Entonces:
ic = ip y Ec = Ea0
1
FUNDAMENTO DE LA PROTECCIÓN CATÓDICA
Ec
Potencial
Corriente
(-V)
(A)
CONTROL ANÓDICO
Ea
icorr ip
Potencial
Corriente
(-V)
(A)
Ea
Ec
CONTROL CATÓDICO
Ecorr
i ∆Ea poca
∆Ec mucha
∆Ea poca
∆Ec mucha
Ecorr
icorr ip
i ∆Ec poca
∆Ea mucha
∆Ec poca
∆Ea mucha
∆ ∆
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Sistemas de Protección Catódica (día 1)

  • 1.
  • 2.
  • 3.
  • 4. PROGRAMA GENERAL DEL CURSO DÍA 1 Fundamentos de corrosión. Corrosión galvánica Fundamentos de Protección Catódica DÍA 2 Tipos de Sistemas de Protección Catódica Principios y consideraciones de diseño Ánodos y Fuentes de Corriente Proceso de selección de un Sistema de Protección Catódica DÍA 3 Inspección y Medición de Sistemas de Protección Catódica Accesorios, Herramientas y electrodos de referencia
  • 5.
  • 7. Es la degradación de un material mediante su interacción con su entorno o medio ambiente. La corrosión ocurre de manera espontánea en todo tipo de materiales de origen artificial (metales, plásticos o cerámicos). ¿Qué es la corrosió n? Fuente: A.W. Peabody. Control of pipeline Corrosion. 2da Edición (2001)
  • 8. La corrosión es el deterioro de un material, generalmente un metal, que resulta de una reacción química o electroquímica con su entorno. ¿Qué es la corrosió n? Fuente: NACE SP0169 (2013) metalmetal 1
  • 10.
  • 11.
  • 12.
  • 13.
  • 14.
  • 15.
  • 16.
  • 17.
  • 18.
  • 19.
  • 22. Los costos anuales totales por corrosión: Solo en EEUU ascienden a más de un billón (1,1 MMMM) U$D al año, representando 6,2% del PIB de ese país. COSTOS POR CORROSIÓN Corrosión =Corrosión = Problema económicoProblema económico La corrosión afecta a nuestra sociedad en su día a día, causando la degradación y el daño a los aparatos domésticos, automóviles, aviones, puentes de carreteras, producción de energía y sistemas de distribución, industrias y mucho más Fuente: G2MT Laboratories (http://www.g2mtlabs.com/corrosion/cost-of-corrosion)
  • 23. COSTOS POR CORROSIÓN Costos Indirectos Pérdida de productividad debido a las interrupciones, retrasos, fracasos y litigios. Costos Directos Selección de material Tolerancia de corrosión Tecnologías de protección (recubrimientos, pinturas, selladores, inhibidores, protección catódica, etc) Prevención de la corrosión, incluyendo la mano de obra, equipos, gastos generales, etc. Gestión de la corrosión Inspección Mantenimiento Reparaciones Sustitución de piezas Diseño, manufactura y construcción 2
  • 24. Fuente: “Corrosion Costs and Preventive Strategies in the United States” PUBLICATION Nº. FHWA-RD-01-156. NACE 2016 COSTOS POR CORROSIÓN
  • 25. Fuente: “Corrosion Costs and Preventive Strategies in the United States” PUBLICATION Nº. FHWA-RD-01-156. NACE 2016 COSTOS POR CORROSIÓN
  • 26. Fuente: “Corrosion Costs and Preventive Strategies in the United States” PUBLICATION Nº. FHWA-RD-01-156. NACE 2016 COSTOS POR CORROSIÓN
  • 27. Fuente: “Corrosion Costs and Preventive Strategies in the United States” PUBLICATION Nº. FHWA-RD-01-156. NACE 2016 COSTOS POR CORROSIÓN
  • 28. COSTOS POR CORROSIÓN (Año 2012) (Año 1975 - 1,8% PIB) (Año 1973 - 1,8% PIB) (Año 1969 - 2% PIB) (Año 1969 - 3% PIB) (Año 1969 - 3,5% PIB) (Año 1960) (Año 1965) (Año 1964)
  • 29. El 25% de la producción mundial de acero, lo cual representa aproximadamente 150 MMT/año = 5 T/seg. es destruida por la corrosión. COSTOS POR CORROSIÓN
  • 30.  Perdidas Irreversibles de material  Perdida de funcionalidad del material  Causa de daños a terceros, lo que implica riesgos a la seguridad masiva.  Trastornos en la calidad de vida  Perdidas económicas. Hasta 3 y 4% del PIB de las principales economías. “En la primera guerra mundial la marina inglesa perdió más barcos debido a la corrosión que por la acción del enemigo”  Perturbaciones secundarias por contaminación con óxidos Tomando las previsiones necesarias se puedenTomando las previsiones necesarias se pueden reducir las consecuencias hasta un 30%reducir las consecuencias hasta un 30%  SPCSPC COSTOS POR CORROSIÓN
  • 31.
  • 32. 3 CONSECUENCIAS DE LA CORROSIÓN EN TUBERÍAS
  • 33. CONSECUENCIAS DE LA CORROSION EN UN PUENTE (INFRAESTRUCTURA VIAL) 2
  • 34. CONSECUENCIAS DE LA CORROSIÓN EN VEHÍCULOS 4
  • 35.
  • 37.
  • 38. Fuente: Hanbook of CATHODIC CORROSIÓN PROTECTION. W. Von Baeckmann (alquitrán)(pulimento) (aglutinante) (cera, bitumen, barniz) (brea y resina) (asfalto, laca, linaza, goma laca) (aceite de trementina) 1300 AC HISTORIA
  • 39. 1300 AC un antiguo pueblo llamado los hititas en la regió n central de la península de Anatolia ya conocían y fabricaban sus herramientas con hierro. HISTORIA
  • 40. Aproximadamente 100 añ os después, hacia el 1200 AC los griegos, también conocían el hierro. HISTORIA
  • 41. Fuente: Hanbook of CATHODIC CORROSIÓN PROTECTION. W. Von Baeckmann (alquitrán)(pulimento) (aglutinante) (cera, bitumen, barniz) (brea y resina) (asfalto, laca, linaza, goma laca) (aceite de trementina) 1300 AC400 AC HISTORIA
  • 42. Platón ya definía a la herrumbre como una especie de tierra que resultaba de la descomposición de los metales, unos 400 años AC HISTORIA
  • 43. Fuente: Hanbook of CATHODIC CORROSIÓN PROTECTION. W. Von Baeckmann (alquitrán)(pulimento) (aglutinante) (cera, bitumen, barniz) (brea y resina) (asfalto, laca, linaza, goma laca) (aceite de trementina) 1300 AC400 AC s. XIII HISTORIA STEEL
  • 44. A principios del sigloA principios del siglo XIIIXIII los hombreslos hombres aprendieron a fundir el hierro y combinarlo conaprendieron a fundir el hierro y combinarlo con carbón para producircarbón para producir aceroacero HISTORIA
  • 45. Fuente: Hanbook of CATHODIC CORROSIÓN PROTECTION. W. Von Baeckmann (alquitrán)(pulimento) (aglutinante) (cera, bitumen, barniz) (brea y resina) (asfalto, laca, linaza, goma laca) (aceite de trementina) 1300 AC400 AC s. XV – s. XVIs. XIII HISTORIA
  • 46. Georg Bauer (Gregorius Agricola) científico alemán que vivió entre los siglos XV al XVI, y considerado el fundador de la mineralogía y la geología, mantenía 2000 añ os después de Plató n una opinió n similar llamándola “iron rust” (ferrugo o rubigo) como una secreció n del metal de hierro en su tratado de mineralogía “de natura fossilium” HISTORIA
  • 47. Fuente: Hanbook of CATHODIC CORROSIÓN PROTECTION. W. Von Baeckmann Corrosion Protetion (alquitrán)(pulimento) (aglutinante) (cera, bitumen, barniz) (brea y resina) (asfalto, laca, linaza, goma laca) (aceite de trementina) 1300 AC400 AC s. XV – s. XVIs. XIII 1824 HISTORIA
  • 48. HISTORIA Sir Humphry Davy 1778 - 1829 Químico inglés. se le considera el fundador de la electroquímica, junto con Volta y Faraday. El barco de guerra Sammarang fue la primera nave con protección catódica de su revestimiento de cobre ,con ánodos de fundición de hierro, que cubrían apenas el 1,2% de la superficie de la obra viva, cubrío una ruta desde inglaterra hasta Canadá entre 1824-1825 A la solicitud de la marina de guerra real, D. Humphry ideó la técnica de protección catódica para proteger el metal del casco de los barcos, de la corrosión, aprovechando el fenómeno de comportamiento galvánico entre los metales. La misma técnica base que se sigue utilizando hoy en día. Los elementos de los sistemas de protección actuales utilizan aleaciones para ánodos más mucho mejores que las conocidas entonces, entre otros accesorios y estándares. 1
  • 49. Fuente: Hanbook of CATHODIC CORROSIÓN PROTECTION. W. Von Baeckmann Corrosion Protetion (alquitrán)(pulimento) (aglutinante) (cera, bitumen, barniz) (brea y resina) (asfalto, laca, linaza, goma laca) (aceite de trementina) 1300 AC400 AC s. XV – s. XVIs. XIII 1824 HISTORIA 1855
  • 50. HISTORIA La producción moderna de acero emplea altos hornos que son modelos perfeccionados de los usados antiguamente. El proceso de refinado del arrabio mediante chorros de aire se debe al inventor británico Henry Bessemer, que en 1855 desarrolló el horno o convertidor que lleva su nombre. Desde la década de 1960 funcionan varios mini-hornos que emplean electricidad para producir acero a partir de chatarra. Sin embargo, las grandes instalaciones de altos hornos continúan siendo esenciales para producir acero a partir de mineral de hierro.
  • 51.
  • 52. ¿Có mo ocurre la corrosió n?
  • 53.  La mayoría de los entornos son corrosivos en cierto grado  por lo que la corrosión no puede evitarse completamente  Sin embargo, puede ser controlada de una manera relativamente económica y segura. LA CORROSIÓN
  • 54. El control e identificación de los procesos de corrosión se entiende con mayor facilidad como ocurre en los metales, considerando los factores que tienden a incrementar o reducir la velocidad de corrosión en los mismos. LA CORROSIÓN
  • 55. TRIÁNGULO DE LA CORROSIÓN CORROSIÓN Electrólito Metal anódico Metal catódico Contacto eléctrico 4
  • 56. ELEMENTOS DE UNA CELDA DE CORROSIÓN : ÁNODO: Es el electrodo menos noble, es el que sufre la corrosión. Es el electrodo en el cual, o a través del cual, la corriente positiva pasa hacia el electrolito. Es la zona en la superficie metálica donde ocurre la oxidación. CÁTODO: El cátodo es el electrodo más noble, donde los electrones (generados en el ánodo) son consumidos. La reducción ocurre en el cátodo. ELECTRÓLITO: (Medio corrosivo) Medio en el cual se encuentran el ánodo y el cátodo. Sustancia química o mezcla, usualmente líquida o sólida, que contiene iones que migran en un campo eléctrico. El ánodo y el cátodo tienen diferentes poténciales, creando una diferencia de voltaje entre ambos. La diferencia de potencial es la fuerza impulsora del proceso de corrosión. ÁNODO CÁTODO ELECTRÓLITO
  • 57. Electrolito CátodoÁnodo Conductor eléctrico Flujo de electrones ionesiones ++ ionesiones -- Conductor eléctrico: conecta el cátodo con el ánodo y permite a los electrones generados en el ánodo moverse hasta el cátodo. Electrolito: conduce iones en vez de corriente eléctrica. La mayoría de los electrolitos son base agua y contienen iones (partículas de materia que llevan una carga positiva y una negativa). Aniones = iones con carga negativa (-) Cationes = iones con carga positiva (+) CELDA DE CORROSIÓN :
  • 58. La corrosión en condiciones ambientales normales es un proceso electroquímico (también llamado corrosión galvánica). El proceso consiste en la trasferencia de iones y electrones a través de una superficie. Esta transferencia de electrones implica la generación de una corriente. Corrosió n: proceso electroquímico: ánodoánodo cátodocátodo Flujo de electrones e-Flujo de electrones e- electrolitoelectrolito MM ↔↔ Mn+ + ne-Mn+ + ne- Mn+ + ne-Mn+ + ne- ↔↔ MM Los metales se corroen a través de la aparición simultánea de reacciones de oxidación y reducción. Las reacciones de oxidación (ánodo) producen electrones y ponen iones en solución. Las rreacciones de reducción (cátodo) consumen los electrones producidos por reacciones de oxidación.
  • 59. La extensión de la corrosión resultante depende del desarrollo de los siguientes factores: La diferencia de potencial entre los dos metales La naturaleza del ambiente. El comportamiento de polarización de los metales y sus aleaciones. La relación de geometría de los componentes. La tendencia del metal a corroerse en una celda galvánica es determinado por su posición en la “serie galvánica” (o serie electroquímica). Un metal tiende a corroerse cuando se conecta a un metal más catódico o noble que el (por encima en la serie galvánica). Corrosió n Galvánica LA CORROSIÓN GALVÁNICA es la acció n electroquímica de dos metales diferentes (tanto en composició n química, tratamiento térmico, sistemas de recubrimiento o pintura en cada material, etc), que están en contacto mediante un conductor eléctrico y en presencia de un medio corrosivo. LA CORROSIÓN GALVÁNICA es la acció n electroquímica de dos metales diferentes (tanto en composició n química, tratamiento térmico, sistemas de recubrimiento o pintura en cada material, etc), que están en contacto mediante un conductor eléctrico y en presencia de un medio corrosivo. 1
  • 63. Potenciales de electrodo reversibles Reacciones de la disolución reducción de oxígeno desprendimiento de hidrógeno Factores geométricos área Distancia Posición Forma orientación FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA CORROSIÓN GALVÁNICA DE UN PAR BIMETÁLICO Efectos ambientales formas de humedad ciclo húmedo / seco la radiación solar variaciones climáticas estacionales Factores metalúrgicos aleación tratamiento térmico trabajo mecánico Condiciones de la superficie tratamiento de la superficie película pasiva productos de corrosión Propiedades del electrolito especies iónicas pH conductividad temperatura volumen velocidad de flujo Electrólit o ÁnodoÁnodo CátodoCátodoÁnodoÁnodo CátodoCátodo Electrólit o Fuente: UHLIG’S CORROSION HANDBOOK. 2000
  • 64.
  • 66. 7 EFECTO GALVANICO COMO PRINCIPIO DE PROTECCIÓN CATÓDICA
  • 67. DIAGRAMAS DE POURBAIXConocidos como diagramas de Pontencial vs pH, son representaciones gráficas de la estabilidad de un metal y sus productos de corrosión en función del potencial y el pH (acidez o alcalinidad) de la solución acuosa. El metal permanece en forma metálica El metal pasa a una forma iónica. El metal forma capas de productos con el Oxígeno y el Hidrógeno, que podrían inhibir el proceso corrosivo. -0,85 -1,10 2H+ = H2 + 2e- Fe2O3 Fe3O4 Fe Fe2+ Fe3+ H2 Si el pH disminuye, aumenta la concentración de los iones H+ entonces aumenta la corrosión Si el pH disminuye, aumenta la concentración de los iones H+ entonces aumenta la corrosión CORROSIÓN 1
  • 68. Utilidad de los diagramas de POURBAIX Para predecir la dirección espontánea de reacciones,  Estimar la estabilidad y la composición de los productos de corrosión.  Predecir los cambios ambientales que eviten o reduzcan la corrosión. Aplicando una corriente catódica, el potencial del espécimen de acero se desplazará en la dirección negativa, hacia la zona de inmunidad, en la cual el metal, termodinámicamente, se encuentra estable (no se puede corroer). La PROTECCIÓN CATÓDICA, en este sentido, es un tipo de protección (electroquímica) contra la corrosión, en la cual el potencial del electrodo del metal en cuestión se desplaza en la dirección negativa. Entonces, los métodos electroquímicos para la protección contra la corrosión requieren de un cambio en el potencial del metal para prevenir o al menos disminuir su disolución. Limitaciones del diagrama de POURBAIX  No considera la cinética de las reacciones (la formació n de só lidos metaestables que disminuyen las velocidades de reacció n en la corrosió n y la pasivació n), solo parámetros idealizados en base a condiciones establecidas.  Tampoco considera las impurezas presentes que también cambian los potenciales reacció n, y modifican las reacciones con los iones Cl- y SO-2 4, entre otros.  No muestran la interdependencia del pH y la Temperatura. 1
  • 70. NOCIONES BÁSICAS La electricidad se produce cuando los electrones se liberan de sus átomos. - - - - - - - - - - - - - - -- - Se suelta fácilmente el electrón de la capa exterior del átomo moviéndose en todo el metal sólido de cobre. Se suelta fácilmente el electrón de la capa exterior del átomo moviéndose en todo el metal sólido de cobre. - - - - - - - Átomo de cobre: 29 protones, 35 neutrones y 29 electrones. Cuyo único electrón de la capa externa (o de valencia) esta débilmente sujeto - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + ++ + + ++ + + + + + + + + ++ + + - 1
  • 71. La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. Se mide en: 1 Ampere = 1 Culombio/segundo = 6,28x1018 electrones/segundo El flujo de la carga puede trasladarse por medio de electrones (corriente eléctrica) o por iones (corriente iónica). El flujo de corriente en metales se da a través de un flujo de electrones. Un electrolito es una sustancia que conduce corriente por flujo iónico. La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material. - NOCIONES BÁSICAS - ---- ---- ----
  • 72. NOCIONES BÁSICAS Voltios (VV) = Joules (JJ)/Culombios (QQ) El voltaje es el diferencial de potencial eléctrico entre dos puntos (∆E), al establecer un contacto del flujo de electrones ocurre una transferencia de energía de un punto al otro, debido a que los electrones (de carga negativa) son atraídos por protones (con carga positiva), y a su vez, que los electrones son repelidos entre sí por contar con la misma carga. e- e- e- e- e- e- e- + + + + + + +e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- + + + + e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e-e- e- e- e- e- e- e- JJ es la unidad derivada del Sistema Internacional utilizada para medir energía, trabajo y calor. Como unidad de trabajo, el joule se define como la cantidad de trabajo realizado por una fuerza constante de un newton para desplazar una masa de un kilogramo, un metro de longitud en la misma dirección de la fuerza. es la unidad derivada del Sistema Internacional utilizada para medir energía, trabajo y calor. Como unidad de trabajo, el joule se define como la cantidad de trabajo realizado por una fuerza constante de un newton para desplazar una masa de un kilogramo, un metro de longitud en la misma dirección de la fuerza. Fuerza 1 N = Kg m/s2 F = m.a Trabajo 1 J = 1N x m = Kg m2 /s2 W = F.d 6
  • 73. NOCIONES BÁSICAS La resistencia es la medición de la propiedad de los cuerpos de conducir y oponerse al paso de la corriente eléctrica, es decir, es la habilidad de una sustancia para oponerse al flujo de corriente que pasa por ella.  El comportamiento de la materia se relaciona directamente por la forma en que interactúa con la energía.  La resistencia de un material macroscópico también dependerá de su geometría. Ley deLey de OhmOhm: Resistencia (ΩΩ) = Voltaje(VV) / Intensidad de corriente(AA) R = ρ L S S (área sección transversal) L (Longitud) ρρ ((Resistividad)) El ohm se define como la resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica una columna de mercurio (Hg) de 106,3 cm de alto, con una sección transversal de 1 mm2 , a una temperatura de 0o Celsius. El ohm se define como la resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica una columna de mercurio (Hg) de 106,3 cm de alto, con una sección transversal de 1 mm2 , a una temperatura de 0o Celsius. ΩΩ 3
  • 74. V R1 R2 R3 V3 R1 R2 R3 I I I I I1 I2 I3 V R V = V1+V2+V3 R = R1+R2+R3 I = I1+I2+I3 1 1 1 1 R R1 R2 R3 = + + V1 V2 2 NOCIONES BÁSICAS
  • 75. De acuerdo a su resistencia, los materiales se clasifican en: Conductores de primer ordenConductores de primer orden Ofrecen poca oposición al intercambio de electrones portadores de la carga, sin transferencia substancial de masa. La mayoría de los metales, el grafito y algunos óxidos son conductores. Su conductividad decrece cuando aumenta la temperatura. Conductores de segundo ordenConductores de segundo orden Poseen conductancia iónica o electrolítica, y los portadores de la carga son los iones, en estos ocurre transferencia de masa asociada con la conductividad. Las soluciones acuosas con sales disueltas, los suelos y las sales iónicas son algunos ejemplos. Su conductividad aumenta cuando se incrementa la temperatura. NOCIONES BÁSICAS
  • 76. Conductores mixtos o de tercer ordenConductores mixtos o de tercer orden [semiconductores][semiconductores] Poseen tanto conductancia iónica como eléctrica. Por lo general predomina el carácter eléctrico. La mayoría de los óxidos metálicos (NiO, ZnO), el agua de mar, el silicio, el germanio, compuesto de galio y arsénico. Su conductividad es demasiado baja en general, pero aumenta rápidamente con la temperatura. (bajo ciertas condiciones son conductores, o actúan como aislantes). AislantesAislantes no permiten el paso de electrones Los mejores aislantes eléctricos son el teflón, el cuarzo, la parafina, el aire, el azufre, el hule, el carbono en forma de diamante, el vidrio y el agua sin iones. NOCIONES BÁSICAS
  • 77.
  • 78. CELDA ELECTROQUÍ MICA Modelo de celda Puente salino NaPuente salino Na22SOSO44 Barra de Cu Barra de Zn Electrólito ZnSO4 Electrólito CuSO4 Tapones porosos 4
  • 79. + Modelo de celda ZnZn+2+2 NaNa++ CuCu+2+2 NaNa++ SOSO44 -2-2 SOSO44 -2-2 SOSO44 -2-2 - ee-- ee-- - + - + + - + --+ - + -+ - + -+ - + - + - + - + - + - + -+ - + -+ -+ -+ -+ -+ - + -+ - + -+ - + -+ - + -+ - + -+ - + -+ - + -+ - + -+ - + -+ - + ZnZn ↔↔ ZnZn+2+2 + 2+ 2ee-- CuCu+2+2 + 2+ 2ee-- ↔↔ CuCu Zn/ZnZn/Zn+2+2 |||| CuCu+2+2 /Cu/Cu 1 CELDA ELECTROQUÍ MICA
  • 80. Si la celda electroquímica produce energía eléctrica, causada por el consumo de energía química, se dice que tenemos una celda galvánica o pila. En cambio, si la celda electroquímica consume corriente de una fuente de corriente externa, almacenando como consecuencia energía química, se dice que tenemos una celda electrolítica. Una celda de corrosión es una celda o pila galvánica en la cual las reacciones electroquímicas que tienen lugar conducen a la corrosión LaLa celda electroquímicacelda electroquímica es un sistema o arreglo mediante el cual laes un sistema o arreglo mediante el cual la energía se manifiesta en la forma de electricidad a raíz de reaccionesenergía se manifiesta en la forma de electricidad a raíz de reacciones químicas espontáneas o viceversa, la energía eléctrica originaquímicas espontáneas o viceversa, la energía eléctrica origina reacciones químicas no espontáneas.reacciones químicas no espontáneas. NOCIONES BÁSICAS
  • 81. Para la notación de los dos electrodos en una celda electroquímica (galvánica o electrolítica) son válidas las siguientes definiciones generales: El ánodo es el electrodo en el cual, o a través del cual, la corriente positiva pasa hacia el electrolito. El cátodo es el electrodo en el cual entra la corriente positiva proveniente del electrolito. La reacción anódica es una oxidación la reacción catódica una reducción. Los aniones (iones negativos) migran hacia el ánodo los cationes (iones positivos) hacia el cátodo. ELEMENTOS DE UNA CELDA ELECTROQUÍ MIC ZnZn ↔↔ ZnZn+2+2 + 2+ 2ee-- CuCu+2+2 + 2+ 2ee-- ↔↔ CuCu SOSO44 -2-2 CuCu+2+2 , Zn, Zn+2+2 , Na, Na++
  • 82. Es la máxima diferencia de potencial entre dos electrodos de una celda galvánica, cuya medida es entonces la fuerza directriz de las reacciones de la celda y que determinan el trabajo que realiza como generador de energía. El consumo de energía química se manifiesta como energía eléctrica y se mide como sabemos en Voltios. FUERZA ELECTROMOTRIZ (fem) En otro orden de ideas la fem depende de: Potencial de oxidación (semireacción de oxidación donde el ÁNODO pierde electrones Potencial de reducción (semireacción de reducción donde el CÁTODO gana electrones)
  • 83. Electrolito Ánodo Electrodo de referencia Ea Solución acuosa aniones y cationes Solución acuosa aniones y cationes Ea0 Potencial Corriente (-V) (A) Relación entre el potencial y la corriente FUNDAMENTO DE LA PROTECCIÓN CATÓDICA Potencial del ánodo 2
  • 84. Electrolito Cátodo Ec Solución acuosa aniones y cationes Solución acuosa aniones y cationes Ec0 Electrodo de referencia Potencial Corriente (-V) (A) Relación entre el potencial y la corriente Ea0 Ánodo Electrodo de referencia Ea Potencial del cátodo FUNDAMENTO DE LA PROTECCIÓN CATÓDICA
  • 85. FUNDAMENTO DE LA PROTECCIÓN CATÓDICA Electrolito Ánodo Cátodo Electrodo de referencia EcEa corriente Variador Resistencia (Ω) Ec Potencial Corriente (-V) (A) Ea0 Ec0 Relación entre el potencial y la corriente corriente corriente corriente corriente corriente corriente corriente corriente corriente corriente corriente Ea e- e- e- ic ia ia Ecorr corriente de corrosión Polarización Donde la resistencia = 0 Y la corriente que sale del cátodo se iguala a la corriente que entra al ánodo Polarización Donde la resistencia = 0 Y la corriente que sale del cátodo se iguala a la corriente que entra al ánodo Conexión ánodo – cátodo (potencial natural) 4
  • 86. + - Electrolito Cátodo Ec Potencial Corriente (-V) (A) Ea0 Ec0 Relación entre el potencial y la corriente Ea Ánodo Protección Cátodica corriente protección + - corriente protección Fuente CD corriente corriente ic ia corriente protección ic ip ia ip corriente Protección parcial Conexión ánodo – cátodo (potencial impreso) 3 FUNDAMENTO DE LA PROTECCIÓN CATÓDICA
  • 87. Relación entre el potencial y la corriente Diagrama de Evans Potencial (Log)Corriente (-V) (A) Ea0 Ec0 Ea Ec corriente decorrosión corriente deproteccióntotal corriente protecciónparcial ic ia ip Ecorr Ic = ia + ip Ia = 0 Entonces: ic = ip y Ec = Ea0 Ic = ia + ip Ia = 0 Entonces: ic = ip y Ec = Ea0 1 FUNDAMENTO DE LA PROTECCIÓN CATÓDICA
  • 88. Ec Potencial Corriente (-V) (A) CONTROL ANÓDICO Ea icorr ip Potencial Corriente (-V) (A) Ea Ec CONTROL CATÓDICO Ecorr i ∆Ea poca ∆Ec mucha ∆Ea poca ∆Ec mucha Ecorr icorr ip i ∆Ec poca ∆Ea mucha ∆Ec poca ∆Ea mucha ∆ ∆ 9 FUNDAMENTO DE LA PROTECCIÓN CATÓDICA

Notas del editor

  1. Portada - - - [8 :00 am - 8:25 am] Presentación de los estudiantes: Nombre / Cargo u oficio / Profesión / Nombre en Cartelitos
  2. PORTADA - de que trata el curso Curso general de Protección Catódica [8:25 am - 8:30 am]
  3. Preguntas al audiencia: Expectativas, creencias, interés?
  4. Programa… [8:30 am - 8: 40 am] DÍA 1 ¿Qué es la corrosión? Historia de la corrosión Costos por corrosión Celda de corrosión Corrosión galvánica Diagramas de Pourbaix Nociones básicas - Electricidad Corriente Voltaje Resistividad / Conductividad Celda electroquímica Fundamento de la protección catódica Diagramas de Evans (Potencia vs Corriente) DÍA 2 Tipos de Sistemas de Protección Catódica Principios y consideraciones de protección y diseño Ventajas y Desventajas de los sistemas de protección catódica Factores a considerar para el diseño de Estructuras enterradas Ánodos: Prestaciones, propiedades, tipos y aplicaciones Lechos de ánodos: esquema, accesorios y elementos Fuentes de Corriente: funcionamiento y partes Electrodos de referencia permanentes Criterio de Selección del tipo SPC vs tipo de estructura Criterio generales de protección catódica Proceso de selección de un Sistema de Protección Catódica Viabilidad económica Lista de documentos de un proyecto de protección catódica DÍA 3 ¿Qué medimos? ¿Para qué lo medimos? Voltímetro / amperímetro Electrodos de referencia Potenciales de los electrodos de referencia Diagrama o estructura del electrodo de referencia Accesorios Aislamiento eléctrico de tuberías con protección catódica Estaciones de medición Inspección / Medición Prueba sobre revestimientos Holliday Medición de potenciales “Close Interval Survey” (CIS) “Direct Current Voltage Gradient”(DCVG) Close-Interval Potential Survey (CIPS) (Close-Interval Survey [CIS]) Medición de resistividad de suelo (Wenner) Caja de Suelo Pruebas de desprendimiento catódico
  5. Hablar del programa de los 3 días
  6. Preguntas y Respuestas de los estudiantes??? PARTE 1 [8:40 am - 9:15 am]
  7. Concepto 1
  8. Concepto 2
  9. Ejemplos de corrosión
  10. Estructura, ambiente, efectos, apariencia
  11. cadenas
  12. Alabes de turbina
  13. Elementos mecánicos
  14. Válvula (revestida)
  15. Propela y casco de barco
  16. Tubería
  17. Base de un tanque
  18. Soportería de un puente
  19. Accesorio de tubería: Codo
  20. Cañerías y griferías: ejemplo típico en el hogar
  21. COSTOS POR CORROSIÓN - PARTE 2 - [9:15 am - 9:45 am]
  22. FUENTES OFICIALES
  23. TIPO DE COSTOS DIRECTOS INDIRECTOS
  24. Gráfico impacto sobre el PIB
  25. Impacto en la industria
  26. Impacto en infraestructuras y servicios
  27. Impacto en el transporte (distribución) y manufactura
  28. PIB por País Venezuela? Si ud. lo conoce, por favor hágamelo saber!
  29. Impacto de acuerdo al acero producido: ¼ parte es destruida por corrosión
  30. CONCLUSIÓN GENERAL DE LAS CONSECUENCIAS - IMPORTANCIA - primera de vista de la utilidad de los Sistemas de protección catódica
  31. Otras consecuencias (películas) -
  32. Impacto de factores ambientales
  33. Corrosión trabaja de manera oculta. Puede producir consecuencias catastróficas.
  34. Junta de un trailer
  35. Poste (infraestrcutura urbana) y posibles daños a terceros
  36. COMITÉ NACE encargado de la economía asociada a los costos por corrosión - Quienes se encargan de llevar las cuentas!
  37. HISTORIA - PARTE 3 - [9:45 am - 10:00 am]
  38. Cómo ocurre la corrosión??? - PARTE 4 - [10:15 am - 11:30 am] Factores Modelos para entender el fenómeno
  39. Entornos y/o ambientes Suelos - agua (salada) - atmósferas corrosivas
  40. El proceso de corrosión en Metales Elementos para que se produzca la corrosión
  41. Triángulo de la corrosión Electrólito - Ánodo - Cátodo Potencial == Velocidad de corrosión
  42. Ánodo – Cátodo – Electrólito
  43. Experimento clásico: celda de corrosión donde se observan todos los elementos del triángulo de la corrosión
  44. Modelo general del proceso electroquímico
  45. Corrosión Galvánica
  46. Serie Galvánica Potencial corrosivo!
  47. CONCLUYENDO . . .
  48. PRINCIPIO DE PROTECCIÓN CATÓDICA - PARTE 5 -- [1:00 pm - 1:45 pm]
  49. NOCIONES BÁSICAS para entender los fenómenos físicos - PARTE 6 - [1:45 pm - 2:45 pm]
  50. CELDA ELECTROQUÍMICA - PARTE 7 --- [2:45 am - 3:15 am]
  51. TIPOS DE CELDAS
  52. ELEMENTOS DE LA CELDA ELECTROQUÍMICA
  53. fem
  54. Potencial vs corriente - PARTE 8 --- [3:15 pm - 4:30 pm] CURVAS DE POPLARIZACIÓN IDEALES
  55. Anodic current or corrosion current. The polarization voltage always opposes the current flow
  56. DIAGRAMA DE EVANS - CONCLUSIÓN
  57. CONCLUSIÓN - - - - CONTROL CATÓDICO! *