CORROSIÓN-CÁTODICA - Arely Huerta Aguilar

Vista previa del material en texto

CORROSIÓN CÁTODICA
CONTENIDO
¿Qué es la corrosión?
Corrosión Catódica
Tipos de corrosión
 * Ánodos de Sacrificio
 * Corriente impresa
Principio de la Corrosión
 * Fundamento
 * Polarización
Influencias en el proceso
Área superficial
Como controlar la corrosión Catódica
Conclusión
¿Que es la corrosión? 
La corrosión es el deterioro que sufre un material a consecuencia de un ataque químico por su entorno. Siempre que la corrosión esté originada por reacción química, la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura y de la concentración de los reactivos y de los productos. 
Otros factores, como el esfuerzo mecánico y la erosión también, pueden contribuir al deterioro. 
La mayor parte de la corrosión de los materiales concierne al ataque químico de los metales, el cual ocurre principalmente por ataque electroquímico, ya que los metales tienen electrones libres.
Corrosión catódica 
La protección catódica (CP) es una técnica para controlar la corrosión galvánica de una superficie de metal convirtiéndola en el cátodo de una celda electroquímica.
El método más sencillo de aplicar la CP es mediante la conexión del metal a proteger con otro metal más fácilmente corrosible al actuar como ánodo de una celda electroquímica. Los sistemas de protección catódica son los que se usan más comúnmente para proteger acero, el agua o de combustible el transporte por tuberías y tanques de almacenamiento, barcos, o una plataforma petrolífera tanto mar adentro como en tierra firme.
Los ánodos galvánicos son diseñados y seleccionados para tener una tensión más "activa" (potencial electroquímico más negativo) que el metal de la estructura (en general acero). Para una CP eficaz, el potencial de la superficie de acero ha de estar polarizado más negativo hasta que la superficie tenga un potencial uniforme. En este momento, la fuerza impulsora para la reacción de corrosión se elimina. 
El ánodo galvánico se sigue corroyendo, se consume el material del ánodo hasta que finalmente éste debe ser reemplazado. La polarización es causada por el flujo de electrones de la ánodo en el cátodo. La fuerza impulsora para el flujo de CP actual es la diferencia de potencial electroquímico entre el ánodo y el cátodo.
TIPOS DE PROTECCIÓN CATÓDICA
La protección catódica es un método ampliamente aceptado para el control de la corrosión. Existen dos sistemas de protección catódica:
ÁNODOS DE SACRIFICIO
CORRIENTE IMPRESA
ÁNODOS DE SACRIFICIO
Considerando que el flujo de corriente se origina en la diferencia de potencial existente entre el metal a proteger y el ánodo, éste último deberá ocupar una posición más elevada en la tabla de potenciales (serie electroquímica o serie galvánica).
La realización de la protección catódica con ánodos de sacrificio o galvánicos se lleva a cabo normalmente con tres metales característicos: 
zinc (Zn), magnesio (Mg), aluminio (Al) y sus aleaciones.
CORRIENTE IMPRESA
En esta técnica de protección catódica el metal se protege conectándolo eléctricamente al polo negativo de una fuente externa de corriente continua, mientras que el polo positivo se conecta a un electrodo inerte (ánodo auxiliar) que actúa como dispersor de la corriente, cerrándose el circuito a través del electrolito. 
La corriente externa disponible es impresa en el circuito constituido por la estructura a proteger y la cama anódica.
Ánodos utilizados en la corriente impresa:
Chatarra de hierro: 
Por su economía es a veces utilizado como electrodo dispersor de corriente.
Grafito: 
Puede utilizarse principalmente en terrenos de resistividad media y se utiliza con relleno de grafito o carbón de coque.
Titanio-Platinado: 
Este material está especialmente indicado para instalaciones de agua de mar, aunque sea perfectamente utilizado en agua dulce o incluso en suelo.
Ferrosilicio: 
Este ánodo es recomendable en terrenos de media y baja resistividad. Se coloca en el suelo indicado o tumbado rodeado de un relleno de carbón de coque.
Ánodo de sacrificio se fabrica con tres metales característicos: zinc (Zn), magnesio (Mg), aluminio (Al) o con aleaciones de los mismos materiales. 
Para que la protección catódica pueda funcionar, el ánodo debe tener un potencial menor (es decir, más negativo) que el potencial del cátodo (la estructura a proteger)
Así, por ejemplo, el acero será anódico con relación al cobre y catódico respecto al zinc o el aluminio.
Los ánodos galvánicos se eligen para tener una tensión más “activa” (potencial electroquímico más negativo) que el metal de la estructura (en general acero). El ánodo galvánico se corroe hasta consumirse, por lo que finalmente debe reemplazarse. La polarización es causada por el flujo de electrones del ánodo en el cátodo. La fuerza impulsora para el flujo de PC actual es la diferencia de potencial electroquímico entre el ánodo y el cátodo.
Principio de la corrosión catódica
Fundamento
Se busca generar una barrera física que disminuya la estructura expuesta del cátodo y su potencial normal, con lo que disminuye su velocidad de corrosión bajo estándares aceptables.
Se lanza una corriente (i_cp) mediante ánodos de sacrificio, que son los más activos, se coloca de una fuente externa continua el polo negativo en el cátodo, el positivo a un ánodo auxiliar (electrodo dispersor) y luego al electrólito.
Polarización
Potencial versus densidad de corriente (i [A/m^2]). La diferencia de potencial es FEM.
Otras polarizaciones
Resistencia: u óhmica, dada por caídas óhmicas al contacto del electrodo por capas de precipitados sobre la superficie que dificultan el paso de corriente.
Activación: es por la EA de la reacción de electrodo a una velocidad dada, se encuentra en la barrera de energía estructura/electrólito. , beta es la pendiente de Tafel, + ánodo, - cátodo. Es + del electrodo al electrólito. 
Concentración: , se debe a cambios de concentración de la vecindad. (de Nernst), C_i y C_0 son concentraciones de especies en reacción. z es el número de electrones que intervienen.
Total: 
Influencias en el proceso
Textura del terreno: Referente al tamaño de grano, facilita la penetración de fluidos. Puede generar pulas de aireación diferencial.
pH: Se aplana la pendiente de la curva de polarización a medida que desciende el pH.
Temperatura: Tiene un efecto despolarizante, acelera la ionización y la conductividad, añade energía al sistema y se debe de superar la misma.
Disponibilidad de oxígeno: Aumenta el requerimiento de la densidad de corriente de protección, aplanan la pendiente. 
Flujo de electrólito: Como el oxígeno.
Área superficial
Como controlar la corrosión catódica
La Protección Catódica: Modificadores del medio, Técnicas Anticorrosivas
Modificadores del medio: Inhibidores (Cloruro de Magnésico inhibidor de corrosión de hierro en mar), Deshumidificación del aire, Desaireación del agua.
Técnicas Anticorrosivas: La modificación del medio, Recubrimientos protectores, Modificación del metal, Modificación del diseño.
Pasivación del metal: Natural, Artificial.
CONCLUSIÓN
Tras la realización de este trabajo Protección catódica, es importante resaltar que tanto en barcos como en estructuras sumergidas en agua de mar, debe utilizarse la protección catódica como complemento de los revestimientos u otros métodos pasivos de anticorrosión. 
A modo de conclusión podemos nombrar las principales ventajas de la protección con ánodos galvánicos, como son: su fácil instalación; no es necesaria una fuente de corriente continua ni un regulador de voltaje; no provoca problemas de interferencia y posee un bajo costo de mantenimiento; se obtiene una distribución uniforme de corriente; se puede aumentar el número de ánodos con el sistema en servicio; etc. 
Por tanto, podemos señalar como la protección catódica por ánodos de sacrificio es uno de los métodos más usados para minimizar los efectos de la corrosión, lo cual aporta un valiosísimo recurso para la economía,en la construcción y explotación de estructuras metálicas sumergidas o enterradas.
Bibliografía
Victoriano Antonio Ojeda Gil. Avances en la medida de la protección catódica de estructuras metálicas, enterradas mediante métodos de desconexión cíclica. 2016. UNED
Corrosión y control de corrosión. H.H. Uhlig. Ed. Urmo, Bilbao, 1970. 
PROTECCIÓN CATÓDICA. Ing. Juan Carlos Pachón NACE Certfied Cathodic Protection Specialist.2015. 
https://proteccioncatodicafundamentos.blogspot.mx/2011/05/corriente-impresa.html#seccion7
https://www.youtube.com/watch?v=qy2uUS4c2vU