La PROTECCIÓN CATÓDICA ocurre cuando un metal es forzado a ser el cátodo de la celda corrosiva adhiriéndole (acoplándolo o recubriéndolo) de un metal que se corroa más fácilmente que él, de forma tal que esa capa recubridora de metal se corroa antes que el metal que está siendo protegido y así se evite la reacción corrosiva !na forma conocida de "rotección #atódica es la $%L&%'%#*', que consiste en cubrir un metal con inc para que éste se corroa primero Lo que se hace es convertir al inc en un ÁNODO DE SACRIFICIO, porque él ha de corroerse antes que la pieza metálica protegida
"or otro lado, la PROTECCIÓN ANÓDICA es un método similar que consiste en recubrir el metal con una fina capa de ó+ido para que no se corroa +isten metales como el %luminio que al contacto con el aire son capaces de generar espontáneamente esta capa de ó+ido y por lo tanto, se hacen resistentes a la corrosión %un así, la capa de ó+ido que recubre al metal no puede ser cualquiera -iene que ser adherente y muy firme, ya que de lo contrario no serviría para nada "or e.emplo, el ó+ido de hierro no es capaz de proteger al hierro, porque no se adquiere a él en la forma requerida
MÉTODOS PARA PREVENIRLA. Protección contra la corrosión /entro /entro de las medida medidass utiliz utilizada adass indust industrial rialmen mente te para para combat combatir ir la corrosión corrosión están las siguientes0 1 !so de materiales materiales de de gran pureza 2 "resen "resencia cia de eleme elemento ntoss de adic adición ión en en aleaciones aleaciones,, e.emplo aceros ino+idables 3 -rata -ratamie miento ntoss térmic térmicos os especial especiales es para homogenei homogeneizar zar soluciones soluciones sólidas, sólidas, como el alivio de tensiones 4 nhi nhibi bido dores res que que se adic adicion ionan an a soluciones corrosivas corrosivas para disminuir disminuir sus efectos, efectos, e.emplo los anticongelantes usados en radiadores de los automóviles 5 6ecubrimie 6ecubrimiento nto superficia superficial0l0 pinturas, pinturas, capas capas de o+ido, recubrimi recubrimientos entos metálic metálicos os 7 "rot "rotec ecci ción ón cat catód ódic ica a
Protección catódica La protección catódica es una técnica de control de la corrosión corrosión,, que está siendo aplicada cada día con mayor é+ito en el mundo entero, en que cada día se hacen necesarias nuevas instalaciones de ductos para transportar petróleo petróleo,, productos productos terminados, terminados, agua agua88 así como para tanques de almacenamientos, cables eléctricos y telefónicos enterrados y otras instalaciones importantes n la práctica se puede aplicar protección catódica en metales metales como como acero acero,, cobre cobre,, plomo, lató latón, n, y aluminio aluminio,, cont contra ra la corrosión corrosión en todos todos los suelos y, en casi todo todoss los medios acuo acuoso sos s /e igua iguall mane manera ra,, se pued puede e elim elimin inar ar el agri agriet etam amie ient nto o por por corrosión corrosión ba.o tensiones por corrosión corrosión,, corrosión intergranular, picaduras a tanques #omo condición condición fundamental fundamental las estructuras estructuras componentes componentes del ob.eto a proteger y del elemento de sacrificio o ayuda, deben mantenerse en contacto eléctrico e inmerso en un electrolito
MÉTODOS PARA PREVENIRLA. Protección contra la corrosión /entro /entro de las medida medidass utiliz utilizada adass indust industrial rialmen mente te para para combat combatir ir la corrosión corrosión están las siguientes0 1 !so de materiales materiales de de gran pureza 2 "resen "resencia cia de eleme elemento ntoss de adic adición ión en en aleaciones aleaciones,, e.emplo aceros ino+idables 3 -rata -ratamie miento ntoss térmic térmicos os especial especiales es para homogenei homogeneizar zar soluciones soluciones sólidas, sólidas, como el alivio de tensiones 4 nhi nhibi bido dores res que que se adic adicion ionan an a soluciones corrosivas corrosivas para disminuir disminuir sus efectos, efectos, e.emplo los anticongelantes usados en radiadores de los automóviles 5 6ecubrimie 6ecubrimiento nto superficia superficial0l0 pinturas, pinturas, capas capas de o+ido, recubrimi recubrimientos entos metálic metálicos os 7 "rot "rotec ecci ción ón cat catód ódic ica a
Protección catódica La protección catódica es una técnica de control de la corrosión corrosión,, que está siendo aplicada cada día con mayor é+ito en el mundo entero, en que cada día se hacen necesarias nuevas instalaciones de ductos para transportar petróleo petróleo,, productos productos terminados, terminados, agua agua88 así como para tanques de almacenamientos, cables eléctricos y telefónicos enterrados y otras instalaciones importantes n la práctica se puede aplicar protección catódica en metales metales como como acero acero,, cobre cobre,, plomo, lató latón, n, y aluminio aluminio,, cont contra ra la corrosión corrosión en todos todos los suelos y, en casi todo todoss los medios acuo acuoso sos s /e igua iguall mane manera ra,, se pued puede e elim elimin inar ar el agri agriet etam amie ient nto o por por corrosión corrosión ba.o tensiones por corrosión corrosión,, corrosión intergranular, picaduras a tanques #omo condición condición fundamental fundamental las estructuras estructuras componentes componentes del ob.eto a proteger y del elemento de sacrificio o ayuda, deben mantenerse en contacto eléctrico e inmerso en un electrolito
Fundamento de la rotección catódica /espués de estudiar la e+istencia y comportamiento comportamiento de de áreas específicas como 9nodo: #átodo:lectrolito y el mecanismo mismo de movimiento movimiento de de electrones y iones, llega a ser obvio que si cada fracción del metal e+puesto e+puesto de una tubería o una estructura estructura construida construida de tal forma de coleccionar coleccionar corriente, corriente, dicha dicha estructura estructura no no se corroerá porque sería un cátodo ;ientras que la cantidad de corriente que fluye, se a.usta apropiadamente venciendo la corriente de corrosión y, descargándose desde todas las áreas anódicas, e+istirá un flu.o neto de corriente sobre la superficie, llegando a ser toda la superficie un cátodo "ara que la corriente sea forzada sobre la estructura estructura,, es necesario que la diferencia de potencial del sistema sistema aplicado aplicado sea mayor que la diferencia de potencial de las microceldas de corrosión originales La protección catódica funciona gracias a la descarga de corriente desde una cama de ánodos hacia tierra tierra y y dichos materiales materiales están están su.etos a corrosión, por lo que es deseable que que dich dichos os materiales se desg desgas aste ten n (se (se corro corroan an)) a meno menore ress velo veloci cidad dades es que que los los materiales que materiales que protegemos
Polari!ación catódica. La protección catódica no elimina la corrosión, éste remueve la corrosión de la estructura a ser protegida y la concentra en un punto donde se descarga la corriente "ara su funcionamiento práctico requiere de un electrodo au+iliar (ánodo), una fuente de corriente continua cuya terminal positiva se conecta al electrodo au+iliar y la terminal negati negativa va a la estructura a proteger, proteger, fluyendo la corriente desde el electrodo electrodo a través través del electrolito llegando a la estructura estructura nfluyen en los detalles de dise
"onsideraciones de dise#o dise#o ara ara la rotección catódica en tu$er%as enterradas La proyec proyecci ción ón de un sistema de protec protecció ción n catódi catódica ca requie requiere re de la investigación de caracter ísticas ísticas respecto a la estructura estructura a a proteger, y al medio
Respecto a la estructura a proteger 1 ;ateri ;aterial al de la estru estructu ctura8 ra8 2 specifica specificacione cioness y propiedades propiedades del revesti revestimient miento o protector protector (si e+iste)8 e+iste)8 3 #ara #aract cter erís ístitica cass de construcción construcción y y dimensiones geométricas8 4 ;apas, ;apas, planos planos de loca localiz lizaci ación, ón, dise
7 nformación referente a los sistemas de protección catódica, los caracter ísticos sistemas de operación, aplicados en las estructuras aleda
nformación sobre todas las fuentes de corriente continua, en las pro+imidades y pueden originar corrosión8 ? @ondeo de las fuentes de corriente alterna de ba.a y media tensión, que podrían alimentar rectificadores de corriente o condiciones mínimas para la utilización de fuentes alternas de energía8
Respecto al medio Luego de disponer de la información anterior, el dise
3 /eterminación de los lugares para la instalación de ánodo ba.o los siguientes principios0 a Lugares de ba.a resistividad b /istribución de la corriente sobre la estructura c %ccesibilidad a los sitios para monta.e e inspección 4 "ruebas para la determinación de corriente necesaria8 mediante la inyección de corriente a la estructura ba.o estudio con au+ilio de una fuente de corriente continua y una cama de ánodos provisional La intensidad requerida dividida para área, permitirá obtener la densidad requerida para el cálculo8
Sistemas de rotección catódica Ánodo gal!nico @e 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 n la protección catódica con ánodo galvánico, 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 e+istente entre el metal anódico y la tubería a proteger, es de ba.o valor porque este sistema se usa para peque
Caracter"sticas de un !nodo de sacri#icio 1 /ebe tener un potencial de disolución lo suficientemente negativo, para polarizar la estructura de acero (metal que normalmente se protege) a :A> & @in embargo el potencial no debe de ser e+cesivamente negativo, ya que eso motivaría un gasto superior, con un innecesario paso de corriente l potencial práctico de disolución puede estar comprendido entre :A?5 a :1= &8 2 #orriente suficientemente elevada, por unidad de peso de material consumido8 3 Buen comportamiento de polarización anódica a través del tiempo8 4 Ba.o costo
Tipos de !nodos #onsiderando que el flu.o de corriente se origina en la diferencia de potencial e+istente entre el metal a proteger y el ánodo, éste Cltimo 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 son0 ;agnesio, inc, %luminio
Ma&nesio0 Los ánodos de ;agnesio tienen un alto potencial con respecto al hierro y están libres de pasivación stán dise
'inc0 "ara estructura metálica inmersas en agua de mar o en suelo con resistividad eléctrica de hasta 1AAA ohm:cm
Aluminio 0 "ara estructuras inmersas en agua de mar
Relleno $ac%#ill "ara me.orar las condiciones de operación de los ánodos en sistemas enterrados, se utilizan algunos rellenos entre ellos el de BacDfill especialmente con ánodos de inc y ;agnesio, estos productos químicos rodean completamente el ánodo produciendo algunos beneficios como0 •
"romover mayor eficiencia8
•
/esgaste homogéneo del ánodo8
•
vita efectos negativos de los elementos del suelo sobre el ánodo8
•
%bsorben humedad del suelo manteniendo dicha humedad permanente
La composición típica del BacDfill para ánodos galvánicos está constituida por yeso (#a@E4), bentonita, sulfato de sodio, y la resistividad de la mezcla varía entre 5A a 25A ohm:cm
Dise#o de instalación ara (nodo &al)(nico
"aracter%sticas de los (nodos &al)(nicos 9nodo
ficiencia
6endimiento am:hrFDg
#ontenido "otencial de 6elleno de energía traba.o(voltio) am:hrFDg
inc
?5G
==>
>2A
:11A
5AGyeso8 5AGbentonita
;agnesio
?5G
11A2
22A4
:145 a :1=A
=5Gyeso8 2AGbentonita8 5G@E4'a2
%luminio
?5G
2>1=
2?75
:11A
"orriente imresa n este sistema se mantiene el mismo principio fundamental, pero tomando en cuenta las limitaciones del material, costo y diferencia de potencial con los ánodos de sacrificio, se ha ideado este sistema mediante el cual el flu.o de corriente requerido, se origina en una fuente de corriente generadora continua regulable o, simplemente se hace uso de los rectificadores, que alimentados por corriente alterna ofrecen una corriente eléctrica continua apta para la protección de la estructura La corriente e+terna disponible es impresa en el circuito constituido por la estructura a proteger y la cama anódica La dispersión de la corriente eléctrica en el electrolito se efectCa mediante la ayuda de ánodos inertes cuyas caracter ísticas y aplicación dependen del electrolito La terminal positiva de la fuente debe siempre estar conectada a la cama de ánodo, a fin de forzar la descarga de corriente de protección para la estructura ste tipo de sistema trae consigo el beneficio de que los materiales a usar en la cama de ánodos se consumen a velocidades menores, pudiendo descargar mayores cantidades de corriente y mantener una vida más amplia
n virtud de que todo elemento metálico conectado o en contacto con el terminal positivo de la fuente e inmerso en el electrolito es un punto de drena.e de corriente forzada y por lo tanto de corrosión, es necesario el mayor cuidado en las instalaciones y la e+igencia de la me.or calidad en los aislamientos de cables de intercone+ión ste procedimiento consiste en unir eléctricamente la estructura que se trata de proteger con el polo negativo de una fuente de alimentación de corriente continua (pura o rectificada) y el positivo con un electrodo au+iliar que cierra el circuito Los electrodos au+iliares se hacen de chatarra de hierro, aleación de ferrosilicio, grafito, titanio platinado, etc s completamente indispensable la e+istencia del electrolito (medio agresivo) que completa el con.unto para que se realice el proceso electrolítico ste sistema de protección catódica tiene la característica de que utiliza como ánodo dispersor de la corriente (electrodo au+iliar) materiales metálicos que en mayor o menor grado se consumen con el paso de la corriente @in embargo, el intercambio necesario de corriente con el electrolito tiene lugar a través de reacciones electroquímicas, las cuales dependen tanto del material anódico, como del ambiente que rodea al mismo e incluso de la densidad de corriente que éste suministra "or e.emplo, en el caso de un ánodo de chatarra de hierro o de acero al carbono, la reacción electródica es la de disolución del hierro0
Fe
Fe*+ + *e,
y por tanto, el ánodo se consume con el tiempo "ara aquellos ánodos que se pueden considerar insolubles o inertes, por e.emplo el de titanio platinado, la reacción electroquímica puede ser0
- O, O* *"/,
* *O + - e, "/ * +*e,
@egCn el ambiente y la densidad de corriente suministrada por el ánodo
n el suelo y en las aguas naturales tiene lugar la reacción (2), mientras que en el agua de mar tiene lugar principalmente la reacción (3) Los componentes de un sistema de protección catódica con corriente impresa son0 a) !n ánodo dispersor, b) una fuente de corriente continua y c) el cable portador de la
corriente n la figura 1? se presenta un esquema de la protección de una tubería enterrada en el suelo
Fi&ura. Es0uema de rotección catódica con corriente imresa de una tu$er%a enterrada.
H!'-@ / #E66'- l sistema de corriente impresa requiere de una fuente de corriente continua, no importa de dónde provenga, a condición de que se mantenga pese al paso del tiempo !n sistema de corriente impresa debe de poder funcionar de forma permanente al menos durante diez a
Los aparatos que permiten el paso de la corriente en un solo sentido se conocen con el nombre de rectificadores stos aparatos se alimentan con corriente alterna @i se trata de un rectificador monofásico (Higura 2A), estará constituido por un transformador monofásico -, alimentado en el primario a 11A o 22A & (tensión de la red de distribución) La tensión de salida puede a.ustarse segCn las necesidades !n puente monofásico reductor ", compuesto por 4 diodos o grupos de diodos de selenio o silicio ste puente reduce las dos alternancias de
la corriente monofásica l selenio es más barato, pero también es más frágil que el silicio
Es0uema de un trans1orrecti1icador mono1(sico. !n voltímetro permite controlar la tensión de salida y un amperímetro la intensidad total La tensión de salida puede ser regulada con ayuda de regletas o por medio de un IvariacI, el cual permite una regulación continua desde el A al valor má+imo #uando se necesitan intensidades altas de corriente es más económico utilizar rectificadores alimentados con corriente trifásica de 3>A & Dinamo con motor térmico
"ermite la protección catódica en donde no e+iste posibilidad de suministrar energía eléctrica, como en el caso de los desiertos o zonas selváticas l motor térmico puede estar alimentado, ya sea directamente a partir de la conducción que se desea proteger, ya sea por un depósito que se llena periódicamente
2NODOS A34ILIARES -odos estos ánodos van consumiéndose a mayor o menor velocidad con el paso de la corriente %sí, por e.emplo, la chatarra de hierro se consume muy rápidamente y el titanio platinado a un ritmo muy lento % continuación se describen brevemente cada uno de estos electrodos
C&atarra de &ierro "or ser lo más económico, la chatarra de hierro es utilizada con frecuencia como ánodo au+iliar /entro de los perfiles es el carril vie.o el más utilizado y, dentro de las fundiciones, la tubería
"5atarra de 5ierro0 "or su economía es a veces utilizado como electrodo dispersor de corriente ste tipo de ánodo puede ser aconse.able su utilización en terrenos de resistividad elevada y es aconse.able se rodee de un relleno artificial constituido por carbón de coque l consumo medio de estos lechos de dispersión de corriente es de ? JgF%mK%
"uede ser aconse.able la utilización de este tipo de ánodos en terrenos de resistividad elevada, y es recomendable también que se le rodee de un relleno artificial constituido por carbón de coque (con un diámetro medio de partícula de 1A mm) l consumo medio de los lechos constituidos por perfiles de acero viene a ser de 5 DgF%: a:1A DgF%:a
Ferro silicio Ferro silicio0 ste ánodo es recomendable en terrenos de media y ba.a resistividad @e coloca en el suelo incado o tumbado rodeado de un relleno de carbón de coque % intensidades de corriente ba.a de 1 %mp, su vida es prácticamente ilimitada, siendo su capacidad má+ima de salida de corriente de unos 12 a 15 %mp por ánodo @u consumo oscila a intensidades de corriente altas, entre o5 a A? JgF%mpK%
l ánodo de ferrosilicio es recomendable en terrenos de media y ba.a resistividad @e coloca hincado o tumbado, en el suelo, y normalmente rodeado de un relleno de carbón de coque % intensidades ba.as de corrientes (1 %), su vida es prácticamente ilimitada, y su capacidad má+ima de salida de corriente es de unos 12 a 15 % por ánodo @u consumo oscila, a intensidades de corriente altas, entre A1 A3 DgF%:a
'ra#ito 6ra1ito0 "uede utilizarse principalmente en terrenos de resistividad media y se utiliza con relleno de grafito o carbón de coque s frágil, por lo que su transporte y embala.e debe ser de cuidado @us dimensiones son variables, su longitud oscila entre 1AAA:2AAA mm, y su diámetro entre 7A:1AA mm, son más ligeros de peso que los ferro silicios La salida má+ima de corriente es de 3 a 4 amperios por ánodo, y su desgaste oscila entre A5 y 1 JgF%mK%
La salida má+ima de corriente que tienen estos ánodos es de 3 a 4 % por ánodo y su desgaste varía entre A5 y 1 DgF%:a
Titanio platinado Titanio,Platinado0 ste material está especialmente indicado para instalaciones de agua de mar, aunque sea perfectamente utilizado en agua dulce o incluso en suelo @u caracter í stica más relevante es que a peque
espesores de platino pueden ser de 25 y 5 micras La vida de los ánodos con 25 micras de espesor de platino se estima en 1A a
T!ntalo platinado l ánodo de tántalo platinado es seme.ante al anterior, aunque tiene sobre aquél la venta.a de que en agua de mar puede traba.ar a tensiones altas (5A:7A &)8 sin embargo, su adquisición es menos fácil y su precio es más elevado /ado que en agua de mar y a volta.es ba.os se emplean grandes intensidades de corriente, el uso de este ánodo, en general, no se .ustifica del todo
Plomo(plata La aleación plomo plata está constituida por 1G de plata y una peque
Titanio()*ido de titanio + )*ido de rutenio stos ánodos, desarrollados en stados !nidos en 1?7>, están constituidos por una combinación de ó+idos de titanio y de rutenio, que se adhieren a un soporte de titanio, mientras se controla el proceso a alta temperatura (=AA #) #omo resultado se obtiene una estructura cristalina y dura que presenta una superficie e+tremadamente rugosa, lo que aminora los problemas de resistencia y facilita el proceso electroquímico @u má+ima
capacidad de corriente (11AA %Fm2) lo coloca a la altura de los ánodos de titanio platinado, y su costo es, apro+imadamente, 2AG menor
2NODOS A34ILIARES7 PROPIEDADES #omo se ha visto, los diversos tipos de materiales que se utilizan como ánodos para los sistemas de protección catódica con corriente impresa se escogen básicamente en función de sus prestaciones necesarias y del medio en que serán colocados n general, un buen ánodo debe poseer las propiedades siguientes0 a) Ba.o consumo, b) densidad de corriente erogada elevada, c ) peque
Los ánodos que se utilizan en la corriente impresa pueden dividirse, en cuanto a su consumo, en0 a) ánodos solubles, b) semi:inertes y c ) inertes %ctualmente se prefieren los inertes ya que, pese a que su costo es más alto, tienen las me.ores características n el cuadro 17 se resumen las propiedades principales de los ánodos utilizados en la corriente impresa, clasificados segCn su consumo n el mismo cuadro se incluye el medio en el cual pueden utilizarse
"aracter%sticas de los (nodos emleados en rotección catódica con corriente imresa.
n el suelo o terreno se usa principalmente la aleación Fe,"r,Si, mientras que en el agua de mar se tiende a utilizar ánodos inertes del tipo Ti8Pt o Ti8RuO* (ánodos dimensionalmente estables, /@%) La elección de un ánodo no se hace solamente en base a su consumo o a la densidad de corriente que puede proporcionar8 hay que tener en cuenta, además, sus propiedades de resistencia mecánica, su resistencia a la erosión (como en el caso de que sean utilizados en agua de mar, y sobre todo sumergidos en las inmediaciones del mar o en el fondo marino), su facilidad de instalación, el tiempo de sustitución e incluso su disponibilidad en el mercado
n el terreno, los ánodos pueden ser instalados en un lecho de bentonita o polvo de coque, lo cual crea un medio homogéneo, hCmedo y de ba.a resistividad alrededor del ánodo, con lo que se aumenta su diámetro aparente y las dimensiones efectivas del ánodo, y se disminuye de esta forma la resistencia ánodo:suelo, se evitan los problemas de corrosión localizada que pueden romper el ánodo y reducir el consumo del material anódico #9L#!LE / L% "6E-##*' M /@-6B!#*' / LE@ 9'E/E@ l cálculo de un sistema de protección catódica con corriente impresa es relativamente más sencillo que el de ánodos galvánicos /e hecho, no es necesario optimizar las dimensiones y peso de los ánodos para garantizar por un lado el suministro de la corriente necesaria para la protección, y por el otro la duración de los ánodos elegidos !na vez establecida la corriente total de protección, se elige el tipo de ánodo con base en los criterios e+aminados en el párrafo anterior y, teniendo en cuenta la densidad de corriente má+ima que puede suministrar cada ánodo, se determina su nCmero por e+ceso con respecto al teórico, para así poder obtener un mayor grado de confiabilidad -odavía deberá tenerse en cuenta, para lograr una protección lo más económica posible, la optimización del nCmero y dimensiones de los ánodos, en relación con la mayor o menor resistencia total que se determine, lo que se refle.ará en la potencia del generador o fuente de corriente continua y en su costo de instalación "ara la protección de estructuras ya e+istentes en agua de mar (por e.emplo la protección de estructuras vie.as, protegidas inicialmente con ánodos de sacrificio) la elección de pocos pero potentes ánodos remotos, o al revés, de muchos peque
n la ubicación de los ánodos o del lecho anódico es muy importante conocer la posición de posibles estructuras que pudieran estar presentes en las vecindades, con ob.eto de evitar fenómenos de interferencia que puedan provocar ataques graves de corrosión "or e.emplo, si se debe proteger una tubería que cruza a otra, disponiendo los ánodos como se indica en la figura 21, se interfiere la tubería e+tra
Fi&ura . E9emlo de inter1erencia ro)ocada or una tu$er%a e:tra#a situada en la ro:imidad de una tu$er%a rote&ida catódicamente. &'-%O%@ M L;-%#E'@ /L ;N-E/E / "6E-##*' #%-*/#% #E' #E66'- ;"6@% Las venta.as y desventa.as que presenta el método de protección catódica por corriente impresa se resumen en el cuadro 1= sencialmente, se puede decir que este método es más conveniente que el de los ánodos de sacrificio, cuando se tratan de proteger estructuras muy grandes o con una gran demanda de corriente y cuando la resistividad del ambiente es elevada, como en el caso de los suelos
"3ADRO . Venta9as ; limitaciones de la rotección catódica con corriente imresa.
!na gran venta.a de este método es su posibilidad de proteger una gran superficie con un solo ánodo "or otra parte, tanto la diferencia de potencial como la corriente suministrada son variables y de aquí se desprende que el sistema presenta una gran fle+ibilidad operacional ste tipo de sistemas debe ser proyectado con cuidado para no causar problemas de corrientes erráticas (parásitas), las cuales pueden provocar la corrosión de estructuras vecinas
Fuente de corriente El recti#icador s un mecanismo de transformación de corriente alterna a corriente continua, de ba.o volta.e mediante la ayuda de diodos de rectificación, comCnmente de selenio o silicio y sistemas de adecuación regulable manual yFo automática, a fin de regular las caracter ísticas de la corriente, segCn las necesidades del sistema a proteger Las condiciones que el dise
3 @istemas de monta.e0 sobre el piso, empotrado en pared, en un poste8 4 -ipos de elementos de rectificación0 selenio, silicio8 5 ;á+ima temperatura de operación8 7 @istema de seguridad0 alarma, breaDer, etc8 = nstrumentación0 &oltímetros y %mperímetros, sistemas de regulación8
Otras #uentes de corrientes s posible que habiendo decidido utilizar el sistema de corriente impresa, no se disponga en la zona de líneas de distribución de corriente eléctrica, por lo que sería conveniente analizar la posibilidad de hacer uso de otras fuentes como0 •
Baterías, de limitada aplicación por su ba.o drena.e de corriente y vida limitada8
•
;otores generadores8
•
$eneradores termoeléctricos8
"omaración de los sistemas % continuación se detalla las venta.as y desventa.as de los sistemas de protección catódica8 9nodos galvánicos
#orriente impresa
'o requieren potencia e+terna
6equiere potencia e+terna
&olta.e de aplicación fi.o
&olta.e de aplicación variable
%mpera.e limitado
%mpera.e variable
%plicable en casos de requerimiento de Ptil en dise
%plicables en cualquier medio8
La interferencia con estructuras s necesario analizar la posibilidad de enterradas es prácticamente nula interferencia8 @ólo se los utiliza hasta un valor límite de @irve para áreas grandes resistividad eléctrica hasta 5AAA ohm:cm ;antenimiento simple
;antenimiento no simple 6esistividad eléctrica ilimitada #osto alto de instalación
"riterios de rotección #uando se aplica protección catódica a una estructura, es e+tremadamente importante saber si esta se encontrará realmente protegida contra la corrosión en toda su plenitud &arios criterios pueden ser adoptados para comprobar que la estructura en mención está e+enta de riesgo de corrosión, basados en unos casos en función de la densidad de corriente de protección aplicada y otros en función de los potenciales de protección obtenidos
'o obstante, el criterio más apto y universalmente aceptado es el de potencial mínimo que debe e+istir entre la estructura y terreno, medición que se realiza con un electrodo de referencia l criterio de potencial mínimo se basa en los estudios realizados por el "rofesor ;ichael "ourbai+, en 1?3?, quién estableció a través de un diagrama de potencial de electrodo vs pQ del medio, un potencial mínimo equivalente a :>5A mv con relación al electrodo de referencia cobre:sulfato de cobre, observando una zona definida por la inmunidad del acero Los criterios de potencial mínimo de protección que se utilizará es de R>5A mv respecto al #uF@E4#u como mínimo y permitiendo recomendar así mismo, un má+imo potencial de protección que pueda estar entre los 12AA mv a :13AA mv, sin permitir valores más negativos, puesto que se corre el riesgo de sobre protección, que afecta de sobre manera al recubrimiento de la pintura, ya que hay riesgos de reacción catódica de reducción de hidrógeno gaseoso que se manifiesta como un ampollamiento en la pintura "ara prevenir la corrosión es importante la homogeneidad del material Qay cuatro métodos para evitar la o+idación del hierro0 1) mediante aleaciones del hierro que lo convierten en químicamente resistente a la corrosión, es el más satisfactorio pero también el más caro !n buen e.emplo de ello es el acero ino+idable, una aleación de hierro con cromo o con níquel y cromo sta aleación está totalmente a prueba de o+idación e incluso resiste la acción de productos químicos corrosivos como el ácido nítrico concentrado y caliente 2) amalgamándolo con materiales que reaccionen a las sustancias corrosivas más fácilmente que el hierro, quedando éste protegido al consumirse aquéllas s igualmente satisfactorio pero también costoso l e.emplo más frecuente es el hierro galvanizado que consiste en hierro cubierto con cinc n presencia de soluciones corrosivas se establece un potencial eléctrico entre el hierro y el cinc, que disuelve éste y protege al hierro mientras dure el cinc 3) recubriéndolo electrolíticamente con una capa impermeable que impida el contacto con el aire y el agua, es el más barato y por ello el más comCn ste método es válido mientras no aparezcan grietas en la capa e+terior, en cuyo caso la o+idación se produce como si no e+istiera dicha capa @i la capa protectora es un metal inactivo, como el cromo
o el esta
menos activos que el aluminio, están protegidos por una película seme.ante de ó+ido l cobre, comparativamente inactivo, se corroe lentamente con el agua y el aire en presencia de ácidos débiles como la disolución de dió+ido de carbono en agua (que posee propiedades ácidas), produciendo carbonato de cobre básico, verde y poroso Los productos de corrosión verdes, conocidos como cardenillo o pátina, aparecen en aleaciones de cobre como el bronce y el latón, o en el cobre puro, y se aprecian con frecuencia en estatuas y techos ornamentales Los metales llamados nobles son tan inactivos químicamente que no sufren corrosión atmosférica ntre ellos se encuentran el oro, la plata y el platino La combinación de agua, aire y sulfuro de hidrógeno afecta a la plata, pero la cantidad de sulfuro de hidrógeno normalmente presente en la atmósfera es tan escasa que el grado de corrosión es insignificante, apareciendo Cnicamente un ennegrecimiento causado por la formación de sulfuro de plata ste fenómeno puede apreciarse en las .oyas antiguas y en las cuberterías de plata La corrosión en los metales supone un problema mayor que en otros materiales -ratamiento Limpieza de la superficie de un metal, para luego, ser galvanizado, cromado, etc Decaad pintado, 1 : Ba.as concentraciones 4F=G y altas temperaturas =A o 2 : %ltas concentraciones 15F2AG y ba.as temperaturas 4A :
Pretratamientos suer1iciales
-ratar las superficies, para eliminar zonas de diferente polaridad, pulir la superficie
Ergánicos
$rasa %ceites
norgánicos
%ceites minerales 6estos de fundentes
Las superficies deben estar limpias -érmicos amalgamas lectrolíticos nchapado
M
;etalizado
#incado
cinc fundido
sta
esta
#romado, #admiado, /orado
mplomado (Lámina de plomo =5G : esta
@pray metal en polvo a temperaturas 6eactivos especiales a temperaturas 'itrurado
norgánicos
altas
con amoníaco a 5AA
1ro0 cuarzo S bóra+ S feldespato smaltado 2do0 cuarzo S bóra+ S titanio
Ergánicos "inturas "ARA"TER=STI"AS INI>IDORES DE "ORROSI?N 6evisten química yFo físicamente las superficies metálicas Horman una barrera que aísla la humedad de la superficie metálica Horma una barrera para e+cluir el aire (E+igeno) de la superficie metálica "uede neutralizar la acidez o alcalinidad de la superficie
Protección con 'inc
altas
L(mina met(lica sometida a camara salina. n la ilustración % se aprecia la lámina sin ninguna protección en la B se observa la misma lámina protegida utilizando inc -
TIPOS DE INI>IDORES DE "ORROSI?N Bases o primers0 este tipo de revestimientos aseguran alta protección mediante la aplicación de pinturas que se adhieren fuertemente a la superficie metálica .emplo inc - ("igmento ?5G inc)
In5i$idores 7 este tipo de recubrimientos envuelven el metal no permitiendo el contacto entre el ambiente y el metal %lta protección #lear !retane @eal #oat, 7:77, 3:37 %viación, #orrosion @hell
Fos1ati!antes , Pasi)antes 7 se basan en sumergir el metal en solución con fósforo para crear capa de fosfato de metal respectivo para evitar el contacto con el medio ambiente ntre ellos tenemos el 6ust 6emover #6# (remueve el ó+ido y fosfatiza la superficie) Los inhibidores de corrosión volátiles (o de fase vapor) son sustancias químicas vaporizantes que combaten la corrosión mediante la formación de barreras iónicas sobre las superficies metálicas stas barreras obstaculizan que la humedad y los agentes corrosivos disueltos en ella, reaccionen con los átomos metálicos e inicien la corrosión
ste dibu.o representa a una pieza metálica (rectángulo gris) dentro de un recipiente cerrado n la parte superior, el rectángulo amarillo con las letras &#, representa a un emisor de vapores protectores Los puntos amarillos representan al vapor inhibidor y el color azul a la humedad /entro del circulo, que representa la magnificación de una lupa, podemos observar como los puntos amarillos (con cargas S y :) han formado una barrera de átomos cargados con electricidad (iones) entre la superficie de la pieza metálica y el agua líquida que se ha condensado sobre ella %sí que el proceso de protección implica0 vaporación de vapores protectores %condicionamiento de la atmósfera cercana al ob.eto con dichos vapores migración de vapores hasta puntos recónditos y cavidades /isolución y condensación de los vapores dentro de las capas de humedad normalmente adheridas sobre el metal /esplazamiento de los iones protectores dentro del agua (electrolito) hacia la superficie metálica Hormación con los iones de una película delgada y monomolecular sobre la superficie metálica $racias a la saturación de vapores protectores alrededor de la capa de humedad, la película protectora se resana y recompleta mediante nuevas condensaciones de vapor
PÉRDIDAS E"ON?MI"AS ORI6INADAS POR LA "ORROSI?N Las primeras estimaciones de los costos de la corrosión, así como las más recientes, coinciden en se
las siguientes0 pérdidas por interrupciones, pérdidas de productos, pérdidas por contaminación
de
productos,
pérdidas
de
rendimiento,
pérdidas
por
sobredimensionamiento, pérdidas por accidentes @e estima que la relación entre los gastos directos e indirectos se sitCa entre 1F7 y 1F1A %demás se estima que entre el 1A y el 12G de la producción mundial de acero se pierde completamente cada a
c) %gotamiento de los recursos naturales, tanto en metales como en combustibles usados para su manufacturera d) %pariencia, ya que los materiales corroídos generalmente son desagradables a la vista
LA 6ALVANI'A"ION l acero es hoy día un material muy comCn en todo tipo de negocios, industrias y comercios stá presente en peque
El &al)ani!ado or inmersión en caliente es la rotección m(s e1ica! 0ue e:iste contra la corrosión
@3É ES EL 6ALVANI'ADO POR INMERSI?N EN "ALIENTEB l $alvanizado del acero es una práctica comCn en todo el mundo, en lo referente a la industria de la construcción, para proteger las piezas de acero que van a ser e+puestas a condiciones ambientales adversas por un largo tiempo @e denomina $alvanizado por nmersión en #aliente al proceso mediante el cual se obtienen recubrimientos sobre acero u otros materiales férreos por inmersión en un ba
Los sistemas que se utilizan para evitar la corrosión del hierro y el acero son esenciales para la utilización económica de estos metales como materiales de construcción La prescripción en el proyecto de un buen sistema de protección supone una economía considerable, ya que se ahorran gastos de conservación y se evitan las interrupciones en el servicio, además de aumentar la vida Ctil del equipo, complemento o instalación n la mayoría de los casos, el sistema ideal para la protección del acero frente a la corrosión es un recubrimiento de zinc metálico aplicado por inmersión del acero en un ba
F3N"I?N DEL 'IN" EL LA PREVEN"I?N DE LA "ORROSI?N l hierro y el acero se o+idan rápidamente cuando están e+puestos a la acción de la atmósfera y el producto de la o+idación, que es esencialmente un ó+ido de hierro hidratado, y que no protege al metal base, por cuyo motivo este sigue atacándose y llega a destruirse totalmente !na forma de evitar el ó+ido o corrosión, es cubrir la superficie con una barrera impermeable para evitar que la humedad o el aire lleguen al metal Las capas de pintura lo consiguen hasta cierto punto, pero no son eternamente impermeables a la humedad y, en todo caso, se deterioran con el tiempo y entonces permiten el paso de la humedad !na vez que esto sucede, el metal empieza a o+idarse y se deteriora rápidamente
"?MO EL 6ALVANI'ADO PROTE6E EL A"ERO CRE"3>RIMIENTO. l recubrimiento consiste en una progresión de capas de aleación zinc:fierro unidas metalCrgicamente al acero base #omo una protección:barrera el galvanizado provee un recubrimiento tenaz de zinc metalCrgicamente unido que cubre completamente la superficie del acero con una capa de aleación zinc:hierro la cual tiene mayor dureza que el acero base sto provee una capa e+terior fle+ible con una adhesión más fuerte y una e+cepcional resistencia a la abrasión
#apa ta 1AAG inc =A /"' "romedio de dureza #apa eta ?4G inc 1>A /"' "romedio de dureza #apa /elta ?AG inc 245 /"' "romedio de dureza #apa $amma =5G inc 35A /"' "romedio de dureza %cero Base 17A /"' "romedio de dureza
!na característica adicional del $alvanizado por nmersión en #aliente es que la capa de zinc:hierro crece perpendicularmente a la superficie del acero l efecto que esto tiene en las esquinas y aristas de los materiales es que el recubrimiento ahí es generalmente más grueso que en el recubrimiento de alrededor sto es un marcado contraste hacia otros tipos de recubrimientos protectores que tienden a adelgazarse en las esquinas y aristas de los materiales l recubrimiento de $alvanizado es por esta causa más resistente al deterioro físico que una capa de pintura %parte de que la totalidad de la superficie de las piezas queda recubierta tanto interior como e+teriormente gualmente ocurre con las rendi.as estrechas, los rincones y las partes ocultas de las piezas, que no quedan bien protegidas por otros tipos de recubrimientos ncluso es interesante se
#uando una pieza de acero es sumergida en un ba
l proceso de galvanizado por inmersión en caliente tiene una infinita variedad de aplicaciones y usos, como por e.emplo en0
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