Corrosión Introducción
El presente presente trabajo tiene como fnalidad fnalidad ampliar ampliar los conocimientos conocimientos teóricos que se imparten en la cátedra, mediante la investigación bibliográfca de este tema. Se pretende con ello enocar varios puntos de vistas sobre un tema que es suma importancia dentro de la carrera de mantenimiento, en vista de los eect eectos os inde indese seab ables les que que la co corr rros osió ión n deja deja en equip equipos os,, ma maqu quina inaria riass y estructuras. Se plan plante teará arán n las posi posibl bles es solu soluci cion ones es a este este enóm enómen eno o natu natura rall de los los materiales como lo son entre otros y muy principalmente la protección catódica, en sus dierentes versiones. El trab trabajo ajo co cons nsta ta de un desar desarro roll llo o el cual cual co como mo ue indi indica cado do ha sido sido redactado mediante la investigación en textos. Defniciones
Se entiende por corrosión la interacción de un metal con el medio que lo rodea rodea,, produ producie ciendo ndo el consig consiguie uiente nte deterio deterioro ro en sus propi propieda edades des tanto tanto sicas como qumicas. !as caractersticas undamentales de este enómeno, es que sólo ocurre en presencia de un electrólito, ocasionando regiones plen plenam ament ente e iden identi tifc fcada adas, s, llama llamada dass esta estass anód anódica icass y ca cató tódi dica cas" s" una una reacción de oxidación es una reacción anódica, en la cual los electrones son liberados dirigi#ndose a otras regiones catódicas. En la región anódica se producirá la disolución del metal $corrosión% y, consecuentemente en la región catódica la inmunidad del metal. !os enlaces metálicos tienden a convertirse en enlaces iónicos, los avorece que el material puede en cierto momento transerir y recibir electrones, creando creando &onas catódicas catódicas y &onas anódicas anódicas en su estructura. estructura. !a velocidad velocidad a que que un ma mate teri rial al se co corr rroe oe es lent lenta a y co cont ntin inua ua todo todo depe depend ndien iendo do del del ambiente donde se encuentre, a medida que pasa el tiempo se va creando una capa fna de material en la superfcie, que van ormándose inicialmente como manchas hasta que llegan a aparecer imperecciones en la superfcie del metal. Este mecanismo que es anali&ado desde un punto de vista termodinámico electroqumico, indica que el metal tiende a retornar al estado primitivo o de mnima energa, siendo la corrosión por lo tanto la causante de grandes perju perjuic icios ios ec econ onóm ómico icoss en inst instal alac acio ione ness ente enterr rrad adas as.. 'or esta esta ra&ó ra&ón, n, es necesario la oportuna utili&ación de la t#cnica de protección catódica. Se desi design gna a qum qumic icam amen ente te co corr rros osió ión n por por suel suelos os,, a los los proc proces esos os de degradación que son observados en estructuras enterradas. !a intensidad depe depend nder erá á de vari varios os act actor ores es tale taless co como mo el co cont nten enid ido o de hume humeda dad, d, comp co mpos osic ició ión n qumi qumica ca,, p( del del suelo suelo,, etc. etc. En la prác práctic tica a suele suele util utili&a i&ars rse e com)nmente el valor de la resistividad el#ctrica del suelo como ndice de su agre agresi sivid vidad ad** por por eje ejemp mplo lo un terr terren eno o muy muy agre agresi sivo vo,, ca carac racte teri& ri&ad ado o por por presencia de iones tales como cloruros, tendrá resistividades bajas, por la alta acilidad de transportación iónica.
!a protección catódica es un m#todo electroqumico cada ve& más utili&ado hoy en da, el cual aprovecha el mismo principio electroqumico de la corrosión, transportando un gran cátodo a una estructura metálica, ya sea que se encuentre enterrada o sumergida. 'ara este fn será necesaria la utili&ación de uentes de energa externa mediante el empleo de ánodos galvánicos, que diunden la corriente suministrada por un transormador+ rectifcador de corriente. El mecanismo, consecuentemente implicará una migración de electrones hacia el metal a proteger, los mismos que viajarán desde ánodos externos que estarán ubicados en sitios plenamente identifcados, cumpliendo as su unción esta protección se debe agregar la orecida por los revestimientos, como por ejemplo las pinturas, casi la totalidad de los revestimientos utili&ados en instalaciones enterradas, a#reas o sumergidas, son pinturas industriales de origen orgánico, pues el dise-o mediante ánodo galvánico requiere del cálculo de algunos parámetros, que son importantes para proteger estos materiales, como son" la corriente el#ctrica de protección necesaria, la resistividad el#ctrica del medio electrólito, la densidad de corriente, el n)mero de ánodos y la resistencia el#ctrica que fnalmente ejercen inuencia en los resultados. Tipos de Corrosión.-
Se clasifcan de acuerdo a la apariencia del metal corrodo, dentro de las más comunes están" /. 0orrosión uniorme" 1onde la corrosión qumica o electroqumica act)a uniormemente sobre toda la superfcie del metal. 2. 0orrosión galvánica" 3curre cuando metales dierentes se encuentran en contacto, ambos metales poseen potenciales el#ctricos dierentes lo cual avorece la aparición de un metal como ánodo y otro como cátodo, a mayor dierencia de potencial el material con más activo será el ánodo. 4. 0orrosión por picaduras" qu se producen hoyos o agujeros por agentes qumicos. 5. 0orrosión intergranular" Es la que se encuentra locali&ada en los lmites de grano, esto origina p#rdidas en la resistencia que desintegran los bordes de los granos. 6. 0orrosión por esuer&o" Se refere a las tensiones internas luego de una deormación en rio.
Protección contra la corrosión.-
1entro de las medidas utili&adas industrialmente para combatir la corrosión están las siguientes" /. 7so de materiales de gran pure&a. 2. 'resencia de elementos de adición en aleaciones, ejemplo aceros inoxidables. 4. 8ratamientos t#rmicos especiales para homogenei&ar soluciones sólidas, como el alivio de tensiones. 5. 9nhibidores que se adicionan a soluciones corrosivas para disminuir sus eectos, ejemplo los anticongelantes usados en radiadores de los automóviles. 6. :ecubrimiento superfcial" pinturas, capa& de oxido, recubrimientos metálicos ;. 'rotección catódica. Protección catódica
!a protección catódica es una t#cnica de control de la corrosión, que está siendo aplicada cada da con mayor #xito en el mundo entero, en que cada da se hacen necesarias nuevas instalaciones de ductos para transportar petróleo, productos terminados, agua* as como para tanques de almacenamientos, cables el#ctricos y teleónicos 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. 1e igual manera, se puede eliminar el agrietamiento por corrosión bajo tensiones por corrosión, corrosión intergranular, picaduras o tanques generali&ados. 0omo condición undamental las estructuras componentes del objeto a proteger y del elemento de sacrifcio o ayuda, deben mantenerse en contacto el#ctrico e inmerso en un electrolito.
proximadamente la protección catódica presenta sus primeros avances, en el a-o /<25, en que Sir. (umphrey 1avy, recomienda la protección del cobre de las embarcaciones, uni#ndolo con hierro o &inc* habi#ndose obtenido una apreciable reducción del ataque al cobre, a pesar de que se presento el problema de ensuciamiento por la prolieración de organismos marinos, habi#ndose recha&ado el sistema por problemas de navegación. En /<6= y despu#s de un largo perodo de estancamiento la marina 0anadiense mediante un empleo adecuado de pinturas con anti organismos y anticorrosivos demostró que era actible la protección catódica de embarcaciones con mucha economa en los costos y en el mantenimiento.
Fundamento de la protección catódica
!uego de anali&adas algunas condiciones especialmente desde el punto de vista electroqumico dando como resultado la realidad sica de la corrosión, despu#s de estudiar la existencia y comportamiento de áreas especfcas como >nodo+0átodo+Electrólito y el mecanismo mismo de movimiento de electrones y iones, llega a ser obvio que si cada racción del metal expuesto de una tubera o una estructura construida de tal orma de coleccionar corriente, dicha estructura no se corroerá porque sera un cátodo. !a protección catódica reali&a exactamente lo expuesto or&ando la corriente de una uente externa, sobre toda la superfcie de la estructura. ?ientras que la cantidad de corriente que uye, sea ajustada apropiadamente venciendo la corriente de corrosión y, descargándose desde todas las áreas anódicas, existirá un ujo neto de corriente sobre la superfcie, llegando a ser toda la superfcie un cátodo. 'ara que la corriente sea or&ada sobre la estructura, es necesario que la dierencia de potencial del sistema aplicado sea mayor que la dierencia de potencial de las micro celdas de corrosión originales. !a protección catódica unciona 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.
8eóricamente, se establece que el mecanismo consiste en polari&ar el cátodo, llevándolo mediante el empleo de una corriente externa, más allá del potencial de corrosión, hasta alcan&ar por lo menos el potencial del ánodo en circuito abierto, adquiriendo ambos el mismo potencial eliminándose la corrosión del sitio, por lo que se considera que la protección catódica es una táctica de 'olari&ación catódica. !a protección catódica no elimina la corrosión, #ste remueve la corrosión de la estructura a ser protegida y la concentra en un punto donde se descarga la corriente. 'ara su uncionamiento práctico requiere de un electrodo auxiliar $ánodo%, una uente de corriente continua cuyo terminal positivo se conecta al electrodo auxiliar y el terminal negativo a la estructura a proteger, uyendo la corriente desde el electrodo a trav#s del electrólito llegando a la estructura. 9nuyen en los detalles de dise-o y construcción parámetro de geometra y tama-o de la estructura y de los ánodos, la resistividad del medio electrólito, la uente de corriente, etc. Consideraciones de diseño para la protección catódica en tuberías enterradas
!a proyección de un sistema de protección catódica requiere de la investigación de caractersticas respecto a la estructura a proteger, y al medio. Respecto a la estructura a proteger.+
/. 2. 4. 5. 6. ;. @.
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?aterial de la estructura* Especifcaciones y propiedades del revestimiento protector $si existe%* 0aractersticas de construcción y dimensiones geom#tricas* ?apas, planos de locali&ación, dise-o y detalles de construcción* !ocali&ación y caractersticas de otras estructuras metálicas, enterradas o sumergidas en las proximidades* 9normación reerente a los sistemas de protección catódica, los caractersticos sistemas de operación, aplicados en las estructuras aleda-as* nálisis de condiciones de operación de lneas de transmisión el#ctrica en alta tensión, que se mantengan en paralelo o se crucen con las estructuras enterradas y puedan causar inducción de la corriente* 9normación sobre todas las uentes de corriente continua, en las proximidades y pueden originar corrosión* Sondeo de las uentes de corriente alterna de baja y media tensión, que podran alimentar rectifcadores de corriente o condiciones mnimas para la utili&ación de uentes alternas de energa*
Respecto al medio
!uego de disponer de la inormación anterior, el dise-o será actible complementando la inormación con las mediciones de las caractersticas campo como" /. ?ediciones de la resistividad el#ctrica a fn de evaluar las condiciones de corrosión a que estará sometida la estructura. 1efnir sobre el tipo de sistema a utili&ar* galvánico o corriente impresa y, escoger los mejores lugares para la instalación de ánodos* 2. ?ediciones del potencial Estructura+Electrólito, para evaluar las condiciones de corrosividad en la estructura, as mismo, detectar los problemas de corrosión electroltica* a% !ugares de baja resistividad. b% 1istribución de la corriente sobre la estructura. c% ccesibilidad a los sitios para montaje e inspección 4. 1eterminación de los lugares para la instalación de ánodo bajo los siguientes principios" 5. 'ruebas para la determinación de corriente necesaria* mediante la inyección de corriente a la estructura bajo estudio con auxilio de una uente de corriente continua y una cama de ánodos provisional. !a intensidad requerida dividida para área, permitirá obtener la densidad requerida para el cálculo* Sistemas de protección catódica nodo gal!"nico
Se undamenta en el mismo principio de la corrosión galvánica, en la que un metal más activo es anódico con respecto a otro más noble, corroi#ndose el metal anódico. En la protección catódica con ánodo galvánicos, se utili&an metales uertemente anódicos conectados a la tubera a proteger, dando origen al sacrifcio de dichos metales por corrosión, descargando sufciente corriente, para la protección de la tubera. !a dierencia de potencial existente entre el metal anódico y la tubera a proteger, es de bajo valor porque este sistema se usa para peque-os requerimentos de corriente, peque-as estructuras y en medio de baja resistividad.
Protección contra la corrosión Diseño.-
El dise-o de las estructuras del metal, estas pueden retrasar la velocidad de la corrosión. Recubrimientos.-
Estos son usados para aislar las regiones anódicas y catódicas e impiden la diusión del oxgeno o del vapor de agua, los cuales son una gran uente que inicia la corrosión o la oxidación. #lección del material
!a primera idea es escoger todo un material que no se corroa en el ambiente considerado. Se pueden utili&ar aceros inoxidables, aluminios, cerámicas, polmeros $plásticos%, B:', etc. !a elección tambi#n debe tomar en cuenta las restricciones de la aplicación $masa de la pie&a, resistencia a la deormación, al calor, capacidad de conducir la electricidad, etc.%. 0abe recordar que no existen materiales absolutamente inoxidables* hasta el aluminio se puede corroer. En la concepción, hay que evitar las &onas de confnamiento, los contactos entre materiales dierentes y las heterogeneidades en general. (ay que prever tambi#n la importancia de la corrosión y el tiempo en el que habrá que cambiar la pie&a $mantenimiento preventivo%. Dominio del ambiente
0uando se trabaja en ambiente cerrado $por ejemplo, un circuito cerrado de agua%, se pueden dominar los parámetros que inuyen en la corrosión* composición qumica $particularmente la acide&%, temperatura, presión... Se puede agregar productos llamados Cinhibidores de corrosiónC. 7n inhibidor de corrosión es una sustancia que, a-adida a un determinado medio, reduce de manera signifcativa la velocidad de corrosión. !as sustancias utili&adas dependen tanto del metal a proteger como del medio, y un inhibidor que unciona bien en un determinado sistema puede incluso acelerar la corrosión en otro sistema. Sin embargo, este tipo de solución es inaplicable cuando se trabaja en medio abierto $atmósera, mar, cuenca en contacto con el medio natural, circuito abierto,
