Fundación universidad de américa Informe práctica número 2: Corrosión galvánica y protección catódica
la aplica icació ción de los los dist istinto intos s tip tipos de protección catódica. $.$. Específicos
Integrantes: Jhoan Seastián !odr"gue# Camacho
plicar los conceptos conceptos vistos previamente previamente sobre los tipos de corrosión que se pueden dar sobre un metal en el medio al cual se expone este.
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$rigith %atiana !odr"gue# !omero &aola 'anri(ue Stiven $ecerra
(onocer (onocer las propied propiedade ades s termodi termodinámi námicas cas que se pueden dar en la corr corro osió sión de metal metales es y refle refle#ar #arlas las en los diagra diagramas mas de pourbaix.
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)rupo: *+2
I,%!-./CCI0, La corrosión se expone como un problema de gran relevancia dentro de la industria y se puede definir como como el desg desgast aste e de un materia materiall que que se da por medio de un ataque electroquímico, es la tendencia de los materiales a buscar su forma más estable o de menor energía interna. La corrosión galvánica es una de las más comunes dentro de las industrias en donde dos metales distintos interactúan entre sí, uno de ellos como ánodo y el otro como cátodo. Este Este tipo tipo de corros corrosió ión n es uno uno de los los proble problema mas s indu indust stri rial ales es más más sign signif ific icat ativ ivos os,, pues pues ante ante este este ataq ataque ue se pued pueden en gene genera rarr acci accide dent ntes es como como la ruptura de una pieza en un mecanismo, mecanismo, en donde al mismo tiempo representa una perdida con un valor económico importante y de igual manera se puede ver afectada la salud pública y ambiental. sí mismo la protección catódica es uno de los m!todos más usad usados os para para gene genera rarr una una prot protec ecci ción ón cont contra ra la corro corrosió sión. n. "e esta esta forma forma se #ustif #ustifica ica el presen presente te informe.
Emplear los conocimientos básicos sobre los tipos de protección catódica que se pueden usar según el material, los costos y el medio corrosivo.
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41 '5!C- %0!IC(orrosión galvánica) ocurre cuando dos metales o aleacio aleaciones nes diferent diferentes es están están en contacto contacto directo y expuestos a un electrolito corrosivo o conductor. La diferencia de potencial existente entre los metales o aleaciones disimiles produce el flu#o de electrones entre ellos. El metal más activo o ánodo se corroe más rápidamente que si estuviera solo en el medio corrosivo, esto quiere decir que se incrementa su velo veloci cida dad d de corro corrosi sión ón y el meta metall mas mas nobl noble e o catódico participa en un proceso de reducción en donde se protege. La velocidad de corrosión del metal mas activo de pende de los siguientes factores) "iferencia de potencial entre los metales o aleaciones que componen el par galvánico. La naturaleza del ambiente •
21 -$J%I3-S
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$.%. &eneral •
'or medio de la práctica se quiere reforzar y aplicar los conceptos teóricos en el tran transc scur urso so del del curs curso o con con resp respec ecto to a los los disti distinto ntos s tipos tipos de corros corrosión ión en metal metales es,, la importancia de la evaluación de la termodinámica en el proceso de corrosión y
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La polar polariza izació ción n del del par par galvá galváni nico co en el respectivo medio. Las relaciones geom!tricas de los componentes metálicos.
'rotec 'rotecció ción n cató catódic dica) a) es el m!tod m!todo o más más efica eficaz z e impo import rtan ante te dent dentro ro del del cont contro roll de la corro corrosi sión ón.. (onsiste en ba#ar el potencial de un metal o aleación
*asta un valor en el cual no se corroa, esto significa llevar el potencial desde la zona de corrosión a la zona de inmunidad. +e aplica para proteger metales como acero, cobre, plomo, aluminio, entre otros, en todos los suelos y en casi todos los medios acuosos. Existe la protección catódica con ánodos de sacrificio, en esta t!cnica el electrodo auxiliar es un metal mas activo que el material a proteger, estableci!ndose de esta manera una pila galvánica en donde el material activo se corroe y el menos activo se protege actuando como cátodo, con un flu#o de corriente en la misma dirección así no se requiere por tanto una fuente de corriente. Los metales más utilizados como ánodos de sacrificio son el magnesio, zinc y aluminio.
61 &!-C.I'I,%-
71 !S/8%5.-S %. ablas de potenciales
'aterial
-ierro /.00 /./%$ (obre /,/12 /.$00 &rafito /,%3 /.411 5aterial 6 78n9 %,/: /.34$ -ierro ; cobre /,$:2 /./20 -ierro ; grafito /,$/$ /.%%: -ierro ; material 6 /,:3 /.02$ &rafito ; cobre /,/$ /.$<1 +olución /,0%1 / Tabla número 1. 'otenciales de electrodos de diferentes materiales.
Solución de ,aCl< concentración 7+ g=8< p; > 4< medio: tierra1 tapa inicial
(orte de botella por la mitad
'aterial Llenar con arena
dicionar
%//mL s>n salina
Electrodo de referencia e t n e r e f e @
odos los electrodos
5edir el otencial 'olo positivo al electrodo de grafito
(onectar mediante cable de cobre Electrodo de ?e y electrodo de 8n 'olo negativo de pila a electrodo de ?e
(obre y electrodo de *ierro
Enterrar todos los electrodos en la arena
5edir el potencial para cada uno de los sistemas
@especto al electrodo de referencia
&otencial 93 $ase Cu $ase ;2
-ierro /,0$2 3=%/0 (obre /,$% /.%/1 -ierro ; cobre /,0$ $=%/ 0 8inc %,/%3 /.:<< 8inc ; *ierro %,/%0 /.:<2 &rafito /,%2 /.%:1 -ierro ; Lado del grafito /,031 /.:<: pila ; Lado del *ierro %,%13 /.1:< grafito Tabla numero 2. 'otenciales dentro del ambiente corrosivo.
Solución de ,aCl< concentración 7+ g=8< p; > 4< medio: tierra1 tapa final 'aterial
"eterminación de p-
&otencial de electrodo 93 $ase Cu $ase ;2
&otencial 93 $ase Cu $ase ;2
-ierro /,%: /.%21 (obre /,$ /.%%1 -ierro ; cobre /./: /.$21 8inc 8inc ; *ierro /.$ /.%%1 &rafito -ierro Lado del grafito /,$1 /.211 ;pila ; Lado del *ierro /,/<2 /.$$0 grafito Tabla numero 3. 'otenciales dentro del ambiente corrosivo etapa final.
$. material fotográfico
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$.%. Etapa inicial 71 días despu!s de la primera medición9 •
-ierro ; cobre. +e puede notar que al poner en contacto al ?e y el (u, el ?e se oxida con mayor facilidad como se evidencia en la imagen.
5edio. El medio en donde se realizo el experimento muestra seAales de los materiales que produ#eron óxidos, de igual forma muestra rastros blancos los cuales son Ba(l.
Imagen número 5. (omportamiento del -ierro ; cobre. •
Imagen número 1. 5edio corrosivo. •
-ierro ; grafito ; pila. +e puede notar que el *ierro no presenta mayores cambios mientras que el cobre que su#eta a grafito produce su respectivo oxido.
-ierro. 5uestra algunas seAales de oxido pero no muestra cambios drásticos en su estructura.
Imagen número 6. (omportamiento del *ierro y el grafito conectados a la pila. •
Imagen número 2. (omportamiento del *ierro. •
-ierro ; zinc. +e puede notar que los dos materiales están relativamente estables ante el medio corrosivo.
Lado del *ierro ; pila. +e nota nuevamente que el *ierro no sufre cambios drásticos en su estructura.
Imagen número 7. Lado del *ierro ; pila. Imagen número 3. (omportamiento -ierro ; 8inc.
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Lado del grafito ; pila. El grafito no sufre cambios realmenteC la coloración verdosa corresponde a la formación de oxido de cobre.
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-ierro ; zinc. +e puede notar que el *ierro no presenta mayores cambios, por el contrario el zinc toma una coloración blanca y se nota una grieta en su estructura.
Imagen número 8. Lado del grafito ; pila. Imagen número 11. (omportamiento del *ierro ; zinc. $.$. Etapa final 7%2 días despu!s de la primera medición9 •
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5edio. Buevamente se muestran seAales de los materiales que produ#eron óxidos, de igual forma muestra rastros Ba(l pero en menor proporción.
8inc. En la siguiente imagen se puede ver el deterioro que sufrió el zinc como ánodo de sacrificio más detalladamente.
Imagen número 12. "eterioro del zinc. •
Imagen número 9. 5edio corrosivo •
-ierro ; cobre. +e puede notar que el ?e se oxida con mayor facilidad y en mayor proporción como se evidencia en la imagen.
-ierro. +e muestran seAales más abundantes del oxido producido por el *ierro, pero aun así no se notan cambios de mayor importancia dentro de la estructura.
Imagen número 13. (omportamiento del *ierro ; cobre. Imagen número 10. (omportamiento del *ierro
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Lado del *ierro ; pila. En esta parte se nota que el *ierro alcanza a sufrir una oxidación que aunque no es severa puede ocurrir.
Imagen número 14. (omportamiento del lado del *ierro ; pila. •
Diagrama número 1. 'otenciales de electrodo de los materiales.
Lado del grafito ; pila. El grafito no sufre cambios realmenteC la coloración verdosa corresponde a la formación de oxido de cobre en donde en este caso se ve en mayor proporción. •
Etapa inicial. +e puede notar que en la
Imagen número 15. (omportamiento del lado del grafito ; pila.
0. "iagramas de pourbaix 0.%. "iagramas para el *ierro •
Diagrama número 2 . "iagrama de pourbaix para el *ierro en la etapa inicial
'otenciales de electrodo. Es evidente que dentro de los potenciales de electrodo el (u y el grafito aumentan el potencial del ?e *aciendo que !ste se encuentre en un estado de corrosión activa. 'or el contrario el 8n disminuye el potencial del ?e, pero este cambio no es suficiente para ale#arlo de la zona de corrosión. •
Etapa final
Diagrama número 5 . "iagrama de pourbaix para el cobre en la etapa inicial. Diagrama número 3. "iagrama de pourbaix para el *ierro en la etapa final.
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Etapa final
0.0. "iagramas para el cobre •
'otenciales de electrodo
Diagrama número 6 . "iagrama de pourbaix para el cobre en la etapa final.
Diagrama número 4. 'otenciales de electrodo de los materiales
0.4. "iagramas para el 8n •
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Etapa inicial
'otenciales de electrodo
Diagrama número 7 . 'otenciales de electrodo de los materiales.
Diagrama número 9. "iagrama de pourbaix del 8n en la etapa final.
0.2. "iagramas para el grafito •
Etapa inicial
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'otenciales de electrodo
Diagrama número 8 . "iagrama de pourbaix para el 8n en la etapa inicial.
Diagrama número 10 . 'otenciales de electrodo de los materiales. •
Etapa final
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Etapa inicial
plicaciones de la protección catódica y corrosión galvánica. +egún lo mencionado anteriormente se mencionaron dos tipos de protección catódica, protección por corriente impresa y protección por ánodos de sacrificio. La protección por ánodos de sacrificio presenta mayores campos de utilización pero a su vez esta utilización depende de varios factores como por e#emplo el tipo de ánodo a sacrificar. Entre los principales ánodos de sacrificio con mayor aplicación están) •
Diagrama número 11. "iagrama de pourbaix del grafito en la etapa inicial.
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Etapa final
8inc
"ebido a que su valor relativamente elevado de su potencial de disolución implica un alto rendimiento de corriente, una disminución muy controlada del potencial de la estructura a proteger y una alcalinización muy pequeAa del medio en contacto con esa estructura. El zinc se utiliza masivamente sobre todo para la realización de protección catódica en agua de mar. (omo los buques, pantalanes, andenes marítimos, refuerzos mecánicos, diques flotantes, boyas, plataformas petrolíferas, depósitos de agua, condensadores, etc. ambi!n se utiliza en suelos de ba#a resistividad. •
luminio
'or su situación en la serie electroquímica, el aluminio es el metal más idóneo para la realización de la protección catódica, intermedio entre el zinc y el magnesio con una elevada capacidad de corriente. +u principal utilización es en el campo naval, tanques de lastre y carga lastre de petroleros. diferencia del zinc el aluminio tiene mayor resistividad en medios de agua dulce. •
Diagrama número 12 . "iagrama de pourbaix del grafito en la etapa final.
?1 5,@8ISIS
5agnesio
El magnesio es un elemento muy reactivo lo que implica una capacidad de proporcionar una densidad de corriente elevada, a costa de consumirse con gran rapidez. 'or ello sus principales aplicaciones son) en el caso de ánodos enterrados en suelos de resistividades
más elevadas y son los acumuladores de agua caliente sanitaria. •
Dtros materiales
Existen otros materiales que tambi!n se utilizan para determinadas aplicaciones. (omo por e#emplo, el *ierro para proteger cobre o acero inoxidable en casos especiales, o los metales que se utilizan para la fabricación de baterías. 'or e#emplo en el caso de la barandillas o de postes agrícolas se da la corrosión galvánica, para combatir este tipo de corrosión se utiliza la protección catódica específicamente la protección por ánodos de sacrificio aplicando a la estructura el ánodo de zinc. Efectivamente, la doble protección que aporta el zinc, el efecto barrera y el efecto electroquímico permite lograr vidas útiles excepcionales en entornos que, en ocasiones, son muy agresivos. +in embargo, determinadas condiciones de exposición *acen que aparezca una corrosión prematura de los elementos del acero. nos meses son suficientes para consumir casi totalidad del revestimiento de zinc en determinadas zonas de elementos galvanizados, concretamente a nivel de las bases del material. El contacto entre dos materiales diferentes produce en general una corriente el!ctrica que perturba estas reacciones naturales, lo que acelera la corrosión. En determinadas condiciones, el revestimiento de galvanización se altera prematuramente, y *ace aparecer el soporte de acero y la corrosión que se asociará al mismo de forma inevitable. El medio ambiente, o electrolito, favorece, según sea su naturaleza y composición, estos intercambios el!ctricos. 'or otra parte en el experimento pudimos observar que el ánodo de sacrificio en este caso el zinc sufrió una corrosión por picadura presentando orificios en su superficie, la forma de la picadura es a menudo responsable de su propio avance, es decir, una picadura puede ser considerada como una grieta o *endidura formada por sí misma. El pequeAo tamaAo de la picadura y las minúsculas cantidades de metal que se disuelven al formarla, *acen que la detección de esta sea más difícil en las etapas iniciales.
(abe tambi!n resaltar que una de las principales causas de este tipo de corrosión pudo *aber sido el medio y su función como ánodo de sacrificio para proteger al *ierro, no siendo suficiente con *aber tenido zinc completamente puro en su composición y su superficie *omog!nea.
A1 C-,C8/SI-,S *1 $I$8I-)!5FB5 •
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Protección catódica. (onsultado Fnoviembre de $/%$G. "isponible en H *ttp)>>III.IilsonIalton.es>*ts>f$.pdf J. La corrosión prematura de barandillas o de postes agrícolas: caso de corrosión galvánica. (onsultado Fnoviembre de $/%$G. "isponible en H *ttp)>>III.galvaunion.com>es>prescription t*ermolaquage>fic*etec*niquecorrosion galvanique.p*p J. Corrosión-mecanismos y métodos de control. &ustavo Kila (asado. ogotá, niversidad Bacional, %<
