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CONTROL DE LA CORROSIÓN

Selección de materiales Recubrimientos Diseño Protección anódica y catódica Control del medio

Metálicos Por conversión Evitar exceso de tensiones Temperatura

Polímeros Metálicos Evitar contacto metales diferentes Velocidad de flujo

Cerámicos Polímeros Evitar grietas en estructuras Contenido de oxígeno

Orgánicos (pinturas etc. ) Excluir aire Inhibidores

Depuración

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SELECCIÓN DE MATERIALES

METALES

GENERAL - Condiciones reductoras o no oxidantes (acidos y soluciones acuosas) : Aleaciones de Níquel y de Cromo. - Condiciones oxidantes : Aleaciones de Cromo - Condiciones muy oxidantes : Aleaciones de Titanio

ESPECIFICO MEDIO ALEACION MEDIO ALEACION

Ac. Nítrico Aceros inoxidables Soluciones caústicas Níquel y sus aleaciones Ac. Fluorhídrico Monel(*) Ac Clorhídrico caliente Hastelloy (**) Ac. Sulfúrico Plomo Atmósfera Aluminio Agua destilada Estaño Sol calientes muy oxidantes Titanio Max resistencia corr. Tántalo Ac. Sulfúrico concent. Aceros (*) Monel : ≈ 67%Ni, 30%Cu, 1,4%Fe, 1%Mn (**)Hastelloy A≈ 58%Ni, 20%Cr, 20%Fe, 2%Mn Hastelloy D≈ 85%Ni, 10%Si, 3%Cu, 2%Al.

POLÍMEROS

- Son aislantes eléctricos, no se produce en ellos corrosión electroquímica. - Puede producirse degradación por acción química del medio. - Son generalmente menos resistentes que los metales a ácidos inorgánicos fuertes. - Se disuelven en algunos disolventes orgánicos, siendo su solubilidad inversa al peso molecular. - Pueden sufrir hinchamiento o abundamiento por ataque de disolventes. ( Aumentan su volumen ) - El ozono puede provocar entrecruzamiento de enlaces, fragilizándose el material. - La radiación ultravioleta ( luz solar ), puede romper enlaces C – C, afectando a sus propiedades. - La humedad puede ser absorbida, lo que afecta a sus dimensiones y propiedades

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SELECCIÓN DE MATERIALES

CERÁMICOS

- Muy resistentes a la corrosión en la mayoría de los medios. - Presentan generalmente gran fragilidad. - Los refractarios son muy estables a elevadas temperaturas. - En el caso de refractarios para hornos de fundición, es preciso tener en cuenta el carácter ácido o básico de las escorias frente al carácter del

refractario. Escorias de un carácter disuelven a los refractarios de carácter contrario, provocando el deterioro de las paredes del horno.

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RECUBRIMIENTOS POR CONVERSIÓN Anodizado del Aluminio – Consiste en formar sobre la superficie del aluminio una capa de óxido del mismo metal

conectando la pieza al ánodo de una celda electrolítica con electrolito solución diluida de ácidos (crómico, oxálico,

sulfúrico, etc) y utilizando densidades de corriente ≥ 1 A/dm2. La capa porosa del óxido formado es mala

conductora eléctrica, por lo que al ir formándose la capa, si se forma irregularmente, presentando distinto espesor

sobre la superficie, las zonas de mayor grosor presentan mayor resistencia al paso de corriente (y por tanto al

depósito de óxido) desviando la corriente a las zonas de menor espesor, en las que la capa crecerá más

rápidamente, de forma que el espesor de la capa se autoregula, consiguiéndose capas muy homogéneas incluso en

perfiles complicados.

Propiedades- La capa es adherente, continua y aislante.Presenta gran porosidad, lo que facilita el anclaje de

pinturas. Es más dura que el aluminio.

La capa porosa es anhidra. Se puede conseguir un incremento de la acción protectora por colmatación o sellado,

procedimiento que consiste en cerrar los poros hidratando, exponiendo la capa oxidada a vapor de agua o agua

caliente.

Anodizado del Titanio- Se produce en forma natural al ser expuesto a atmósferas oxidantes.

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RECUBRIMENTOS

POR CONVERSIÓN

Pavonado del Hierro- La capa de Fe2O3 no protege al metal subyacente. Si el acero se calienta a 650ºC durante

3-4 horas en atmósfera de vapor de agua y benceno, enfriando a continuación hasta 150ºC y sumergiendolo en

aceite hirviendo hasta que este se oxide, se forma una capa de Fe3O4 impermeable a reactivos gaseosos.

Fosfatado del acrero- Aplicando sobre la superficie del metal, mediante brocha o rociado, una solución diluida de

ortfosfato ( de cinc o manganeso ) y ácido fosfórico, se forma una capa de fosfato, que no es protectora, pero que

presenta buena adherencia para aplicar pinturas protectoras, lo que no sucede con el acero desnudo.

Cromatado- Consiste en formar sobre la superficie metálica una capa mixta del metal a proteger y de óxido de

cromo por inmersión de la pieza durante algunos segundos en una solución de dicromato potásico ( 200g/l ) y

H2SO4 ( 8ml/l ) a temperatura ambiente. A continuación se lava con agua. La capa formada es protectora.

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RECUBRIMIENTOS

METALICOS Galvanizado – Es un recubrimiento de cinc sobre la superficie del acero, que se realiza preparando previamente

la superficie metálica ( decapado y lavado ), sumergiendo a continuación la pieza en cinc

fundido durante varios minutos. Se forman capas de cinc de espesor entre 40 – 80 µ ( 85 µ

suponen aproximadamente 60 g/m2 de capa de cinc). El cinc es anódico respecto del hierro, por lo

que si se produce rotura de la capa (agrietamiento ), la superficie que queda descubierta del acero,

queda protegida por el sacrificio anódico del cinc.

Estañado - Procedimiento similar al de galvanizado, utilizando estaño en lugar de cinc. El estaño es catodico

en relación al hierro, de forma que si se produce rotura de la capa, el hierro puede corroerse con

intensidad, pero en usos habituales de materiales con este tratamiento, ( botes de conservas ), el

ión estannoso forma complejos con agentes presentes en los jugos de la conserva, reduciendo la

actividad del estaño, lo que da lugar a una inversión de la polaridad ( el estaño se hace más

anódico que el hierro ), y el acero queda protegido por la acción anódica del estaño.

Emplomado- El plomo resiste bien el ataque por H2SO4. En estado sólido, es totalmente insoluble en hierro,,

por lo que no se une a él, formando capas superficiales protectoras del sulfúrico. Por esta causa,

el emplomado se realiza por inmersion, no en plomo fundido puro, sino en mezcla con otros

metales ( estaño ); el estaño se disuelve en el hierro sólido y actua de puente que permite anclar

la capa de plomo.

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RECUBRIMIENTOS METALICOS Aluminizado- Por inmersión del acero en aluminio fundido a 700 – 900 ºC durante algunos minutos. Las propiedades de la

superficie formada, son similares a las del aluminio.

Metalización- Es un procedimiento de aplicar capas protectoras sobre la superficie del metal, rociándola con gotas

(liquidas ) del metal que se va a utilizar como protector; la capa se formará al solidificar las gotas proyectadas. Tambien se

puede aplicar utilizando el metal protector en estado gaseoso, que solidificará sobre la superficie de la pieza.

INORGÁNICOS Vitreos - Los esmaltes vítreos, revestimientos de vidrio y porcelana, deben tener un coeficiente de expansión adecuado a la

superficie metálica a proteger. El vidrio, en polvo ( fritura ) se aplica a la superficie metálica decapada y se calienta hasta

temperatura de reblandecimiento del vidrio, adhiriéndose al metal. Se suele aplicar sobre aceros, cobre, bronces y aluminio.

Los vidrios son borosilicatos alcalínos más o menos complejos, que, dependiendo de su composición, puede resistir el

ataque de ácidos fuertes y de álcalis. No son permeables al agua ni al oxígeno aunque permanezcan en ellos

prolongadamente. Se deben mantener exentos de grietas que puedan dejar alguna zona del metal sin cubrir, porque no

protegen catódicamente ( son aislantes eléctricos ). Su principal inconveniente es la tendencia al deterioro mecánico

(fragilidad ) y al choque térmico ( desconchamiento cuando sufren grandes variaciones de temperatura rápidas ).

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RECUBRIMIENTOS INORGÁNICOS Cemento Portland (≈ CaO 65%, MgO 2%, Al2O3 6%, Fe2O3 3%, SiO2 21%, SO3 2%, álcalis 1%) Se aplican por colada

centrífuga ( por ejemplo, en el interior de tuberías ). Se utiliza para protección de interiores de tuberías de fundición y de

acero ( protegerlas del líquido que fluye ) o externamente ( del suelo, si están enterradas), protegen del agua de mar o de

minas, para depósitos de petróleo ( hay que dejar que el cemento cure ( fragüe ) durante varios días antes de depositar el

petróleo ) y para depósitos de productos químicos en general. Se deterioran por choque mecánico o térmico, pero se

restauran fácilmente aplicando cemento fresco. Pueden ser atacados por aguas que contengan sulfatos.

ORGÁNICOS Pinturas- Son mezclas de partículas insolubles, en suspensión sobre un soporte orgánico ( aceite ). Los pigmentos, son

generalmente son óxidos metálicos (TiO2, Pb3O4, Fe2O3, CrO4Zn, SO4Ba, arcillas ). Los aceites, se denominan secantes

cuando expuestos al aire, polimerizan (reaccionan unas moléculas con otra formando largas cadenas) al oxidarse,

solidificando, proceso que puede acelerarse utilizando pequeñas cantidades de catalizadores (jabones de plomo,

manganeso o cobalto). Otro tipo de soporte orgánico lo constituyen las resinas sintéticas, en los casos de contacto

continuo con agua, o se necesite resistencia álcalis, ácidos o temperaturas altas. Estas resinas secan por evaporación del

disolvente en el que se encuentran, o bien polimerizan por calor o adición de catalizadores adecuados. Los barnices,

están constituidos por mezclas de aceites secantes, resinas sintéticas y un diluyente volátil. Las lacas, resinas disueltas

en substancias volátiles y a veces contienen pigmentos.

Las resinas sintéticas a base de fenolformaldehido, resisten el agua hirviendo, e incluso temperaturas superiores,

empleándose en la industria química en forma de multicapas (secadas por calor) resistentes a diversos medios

corrosivos. Las resinas de silicona también se utilizan para temperaturas elevadas. Resinas vinílicas resisten la

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penetración de agua y álcalis ( aíslan al metal), utilizándose para pinturas de estructuras que vayan a ser protegidas

catódicamente. Las pinturas de aceite, en comparación, saponifican y se desintegran por los productos alcalinos de la

reacción que se forma en el cátodo en aguas y en el suelo. Las resinas epoxi, resistentes a álcalis u otros medios

agresivos, presentan buena adherencia a las superficies metálicas; son la base de mezclas con catalizadores, que

solidifican rápidamente después de aplicarse, utilizándose para taponar fugas en tuberías.

Las pinturas no son útiles para proteger tuberías enterradas, por producirse fácilmente el deterioro (rotura de la capa

protectora) en contacto con el suelo. Las pinturas de aceite, generalmente no son duraderas en estructuras sumergidas en

agua (del orden de un año). Mayor duración presentan las de resina sintética. La mayor parte de las pinturas, son más

adecuadas para protección frente a corrosión atmosférica que een la corrosión electroquímica.

INHIBIDORES

Se conoce como inhibidor a la substancia que añadida al líquido corrosivo, disminuye la velocidad de corrosión. Hay

inhibidores que provocan la pasividad del metal, al conseguir que en las áreas anódicas se supere la densidasd crítica de

pasivación, provocando una polarización catódica que conduzca a que la intersección de las curvas de polarización

catódica y anódica se corten en la región pasiva. Son, por tanto, oxidantes (generalmente inorgánicos), que actúan como

despolarizantes, aumentando la densidad de corrosión hasta superar la densidad crítica de pasivación icp, provocando la

formación de la capa pasiva. Deben reducirse fácilmente (en la figura, curva de polarización catódica I), con pendiente de

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Tafel, no muy pronunciada, ya que en caso contrario (curva II) dan lugar a densidades de corrosión mayores.( i2)

En la gráfica se observa que para la curva II, la densidad de corrosión i2 es mayor que la pasiva ip, como consecuencia del

pequeño coeficiente de Tafel correspondiente a la reacción catódica en el caso de que el inhibidor no provoque una fácil

reducción. Los iones SO42- y ClO4

-, si bien son oxidantes, no se reducen facilmente; lo mismo sucede con NO3-, que se

reduce con más dificultad que el NO2-; los nitratos se reducen con demasiada lentitud no permitiendo alcanzar la velocidad

(densidad de corriente) crítica de pasivación. Se utilizan como como inhibidores pasivantes (pasivadores) para el hierro,

cromatos, nitritos, molibdatos, wolframatos, ferratos y pertecnatos.

E

I

II

ip i2 icp

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La reducción del pasivador, es lo que provoca la formación de la película pasiva; esta reducción, será por tanto

equivalente a la cantidad de capa pasiva que se forma.

Formada la capa pasiva, la reducción del pasivador continúa a velocidad muy lenta, equivalente, en ausencia de

oxígeno, a ipasiva, formando muy lentamente óxido de hierro y productos de reducción del pasivador (por ej. Cr2O72-

⇒ 2Cr3+ ; se forma, a partir de cromatos, Cr2O3 hidratado que queda absorbido por el metal)

Para una inhibición óptima, la concentración del inhibidor debe ser superior a un valor crítico, por debajo del cual

(curva 2 de la gráfica) actúa como despolarizante, aumentando la velocidad de corrosión . la curva 1 corresponde al

caso de inhibidor por encima de la concentración crítica, alcanzándose la pasivación. Para los aceros, la

concentración crítica de CrO42-, NO2

2-, MoO42-, WO4

2-, es 10-3- 10-4 molal, equivalente en el caso de CrO4Na2 a

0,016%. La presencia de cloruros en solución, aumenta la icrítica y también la ipasiva, lo que exige mayor concentración

de inhibidor.

1

2

E

i

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La mayor parte de los inhibidores no son pasivadores, sino de decapado, que actúan formando una capa muy

delgada, (a veces monomolecular) sobre la superficie del metal, la cual bloquea la descarga de H+, polarizando la

reacción catódica, o bien, bloquean la disolución de iones metálicos, polarizando la anódica, siendo más frecuente

que actúen sobre ambas reacciones simultáneamente.

En las gráficas se han representado las acciones correspondientes al caso de inhibidor que polariza la reacción

catódica (izquierda), la anódica (centro) y ambas (derecha) señalando con trazo discontinuo la polarización en caso

de no existir inhibidor; la intensidad de corrosión con inhibidor se ha representado por I1, y sin inhibidor por I2.

La mayoría de los inhibidores decapantes son compuestos orgánicos que presentan una función polar, en la que

existe nitrógeno o azufre y a veces selenio o fósforo. Las aminas (-CH3NH2), forman una capa monomolecular sobre

la superficie metálica por adsorción. (Inhibidores de fase). Si la capa formada sobre la superficie no es

monomolecular, desarrollando un espesor polimolecular, se conoce como inhibidor de membrana. Otros inhibidores

originan la capa protectora mediante una reacción alejada del electrodo (metal que se corroe), como es el caso de la

I1 I2 I1 I2 I1 I2

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precipitación de hidróxidos insolubles que se depositan en la superficie del metal una vez precipitados. (Inhibidores

de capa difusa).

La capa protectora formada, puede fijarse solo en la zona anódica, polarizando la reacción correspondiente, en cuyo

caso se denominan inhibidores anódicos; en caso de depositarse solo en la catódica, inhibidores catódicos, y si se

depositan en ambas, inhibidores mixtos.

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PROTECCIÓN CATÓDICA

Cuando un material en contacto con un medio agresivo, se fuerza mediante una fuente exterior de forma que su

potencial se desplace a valores por debajo de los de equilibrio con el medio, actuará como cátodo.

En la gráfica se representa la situación planteada; en condiciones normales, el metal se corroerá con una densidad de

corriente correspondiente a ip1; al forzar al sistema hasta potenciales por debajo de Ea, la densidad de corriente será

ip2 o mayor. Esta densidad de corriente por parte del ánodo, se consigue sin corrosión de este, aportando electrones

Ea

P1

P2 P2

IP1 iP2 log i

Er

ir1 ir2

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desde una fuente externa conectada eléctricamente al metal. Los electrones necesarios para lograr la densidad ip2 por

parte del metal, son por tanto suministrados desde el exterior, sin que se produzca la reacción M⇒Mn+ + ne-. Si se

fuerza al sistema a alcanzar un potencial que no llega a ser tan pequeño como el de equilibrio, en la gráfica Er, la

reacción catódica corresponde a una densidad de corriente ir2 e igualmente la anódica, pero de esta última el metal

aporta por corrosión la diferencia entre ir2 e ir1, ya que para llevar el ánodo a Er, es necesario que la fuente exterior

proporcione una densidad ir1.

La protección catódica se basa en forzar al ánodo a un valor de potencial inferior a Ea mediante una fuente exterior

que debe proporcionar la corriente necesaria (ip2 ó más) que se precisa en esas condiciones por parte del ánodo. Esto

se puede plantear en la forma siguiente: en la reacción de corrosión M⇒ Mn+ + ne-, si exteriormente se proporcionan

al metal suficientes electrones, la reacción se invierte dejando de disolverse Mn+.

La protección catódica es el método más importante entre los que se utilizan para evitar la corrosión en estructuras

enterradas o sumergidas (cascos de barcos, oleoductos, redes de distribución de agua, etc).

Como fuente externa se puede aplicar corriente impresa, utilizando un generador de energía eléctrica o bien

utilizando ánodos de sacrificio, lo cual consiste en conectar eléctricamente el metal a proteger, a otro metal menos

noble M´; al corroerse este último ( se sacrifica) los electrones de la reacción M´⇒ M´n+ + ne, pasan al metal a

proteger, y son estos los que se consumirán para la protección ( los que proporcionarán la densidad de corriente ip2) .

En las figuras siguientes se representan ambos sistemas de protección, el de corrientes impresas para el caso de una

tubería enterrada y para protección del casco de un barco, y el de ánodos de sacrificio para una tubería enterrada.

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En la figura se representa la protección de la tubería enterrada conectada al rectificador de corriente tomada de un

tendido eléctrico, del que la trtansforma en corriente continua a bajo voltaje. El terminal positivo del rectificador se

conecta a un ánodo auxiliar consumible ( p. Ej. Chatarra) o inerte (aleaciones de plomo, plata o titanio para agua de

mar). Este ánodo se situa a una cierta distancia de la tubería (en tierra del orden de 200 m.) para una buena

distribución de la corriente en una distancia grande.

Anodo auxiliar Chatarra de hierro o de grafito

Rectificador

+ _

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En la figura siguiente se representa la protección catódica para el casco de un barco, con corriente impresa.

Ánodo auxiliar Lineas de corriente

T U B E R Í A

Anodo insoluble Aislamiento Casco de barco

control

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En la figura se ha representado el mismo caso de protección de tubería enterrada, pero utilizando un ánodo de sacrificio

de magnesio; en este caso, al ser el magnesio menos noble que el hierro, actúa como ánodo, corroyendose, mientras que

el hierro queda protegido al actuar como cátodo. Si la estructura (la tubería) no se protege, habrá partes que actúen

catódicamente y otras anódicamente como consecuencia de variación en la composición del terreno a lo largo del

tendido, heterogeneidades de la propia estructura, diferente aireación o humedad, etc. La utilización de ánodos de

sacrificio es útil en lugares donde no existe la posibilidad de servirse de una instalación de energía eléctrica. La

protección catódica con ánodos de sacrificio, al corroerse el ánodo obliga a su substitución a medida que este se va

consumiendo. Como ánodos de sacrificio se utilizan magnesio y sus aleaciones y cinc.

Anodo de magnesio

relleno

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La protección catódica plantea alcanzar en el sistema valores por debajo del potencial anódico. Al estar conectada la

estructura enterrada en un punto desde el que se debe proteger un tramo más o menos largo (hasta una zona en la que

intervenga la acción protectora de la siguiente conexión), en dicha tramo se produce una caída de potencial, por lo que

generalmente el sistema se lleva a sobreprotección (valores algo más bajos de los precisos teóricamente) para

compensar esta caída de potencial. La sobreprotección supone un mayor consumo de energía eléctrica, pero además

puede plantear problemas si como consecuencia de este potencial más negativo se genera hidrógeno (2H+ + 2e ⇒H2)

que puede dañar recubrimientos orgánicos que se utilicen simultáneamente a la protección catódica y también provocar

fragilización por hidrógeno del material ( lo que puede ocurrir en aceros enterrados en medios que contengan sulfuros).

Un criterio para la protección catódica se basa en que cualquier parte de la estructura enterrada debe estar polarizada al

potencial anódico en circuito abierto de las pilas de acción local. Este potencial, empíricamente se ha determinado para

el acero igual a –0,53V (E.E.H) o –0,85V para el electrodo de Cu-CuSO4 saturado que es el que se usa generalmente

para las mediciones in situ por ser muy robusto.

Se puede calcular el potencial anódico a circuito abierto, teóricamente, suponiendo que la actividad de los iones del

metal a proteger está determinada por el producto de solubilidad de su hidróxido. Así, por ejemplo, para el hierro, la

actividad de los cationes Fe2+ se determina a partir del producto de solubilidad de Fe(OH)2 (1,8.10-15)

0,059 EFe= EºFe + ___________ .log (Fe2+) 2 Fe(OH)2 ⇒Fe2+ +2 OH- Ks =(Fe2+). (OH-)2

(OH-) = 2.(Fe2+)

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Ks. Ks 1,8.10-15 (Fe2+) = _________ = _______________ = _____________________ ⇒ 4. (Fe2+)3 = 1.8.10-15

(OH-)2 (2. (Fe2+))2 4.(Fe2+)2

3 ____________________

(Fe2+) = √ (1,8.10-15) / 4 = 7,66.10-6 ⇒ log (Fe2+) = -5,11

0,059 ____________ .log (Fe2+) = -0,15 2

EFe = -0,44 + (-0,15) = -0,59 V (E.E.H)

En la práctica, los potenciales catódicos utilizados para la protección catódica pueden variar ligeramente en relación a los

determinados teóricamente.

Protección catódica en combinación con recubrimientos- Frecuentemente, las estructuras a proteger catódicamente se

revisten de recubrimientos protectores. Por si solos estos podrían proteger, pero pueden producirse en ellos deterioros

(arañazos, poros, etc) que conducirían a corrosión localizada ( y por tanto, pudiendo ser muy intensa) al quedar una parte del

metal desnudo. La utilización de estos recubrimientos supone un ahorro importante de la energía necesaria para la protección

catódica, ya que esta se debe limitar a las zonas del material que queden al descubierto, o bien un consumo, mucho menor de

ánodos de sacrificio si la protección se efectúa con ellos. Cuando la conexión entre la estructura y el ánodo o el conductor de

corriente impresa se realiza en un punto de la estructura, de forma que en ese punto se fuerza al material a un potencial Ea, a

una distancia x de la conexión, debido a la caída del potencial cuando circula la corriente, puede existir un potencial Ex

mayor, insuficiente para la protección. Por esto, en estructuras de gran longitud (p. ej. tuberías) se disponen conexiones a la

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corriente impresa o a ánodos de sacrificio a lo largo de ella a ciertas distancias que garanticen cobertura de la protección en

su totalidad. Si la estructura no esta recubierta, la longitud protegida por cada conexión es mucho menor que con

recubrimiento, lo que supone un mayor número de ánodos de sacrificio o de sistemas generadores de la corriente para cubrir

toda su longitud.

En la figura se representa una tubería con tramos entre conexiones separados por una distancia a. Cada conexión protege a su

derecha y a su izquierda la mitad de un tramo, por tanto una longitud de a / 2. En lo que sigue se expone un método teórico

para determinar la longitud capaz de cubrir cada conexión.

Siendo S la superficie de la cara exterior de la tubería, solo una pequeña fracción de ella quedará desprotegida como

consecuencia del deterioro del recubrimiento. Sea β.S la superficie desprotegida (β generalmente es muy pequeño, del orden

de 0,001 ó bien de 0,1% pero con el transcurso del tiempo, (años enterrada) puede aumentar) por la que puede circular

corriente entre el terreno (electrolito) y la tubería. Por unidad de longitud, la superficie es π.D.1, siendo D el diámetro.

a

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A través de los puntos desnudos de recubrimiento circula una corriente de densidad i, por lo que por unidad de longitud de la

tubería, la corriente entre esta y el terreno es i.β.π.D. Esta corriente que sale al exterior, debe proporcionarla la corriente que

suministra la corriente impresa, de forma que si suministra I, parte de ella se pierde hacia el exterior, y en un tramo de

longitud dx, I variará:

dI dI = -β.π.D.i ⇒ ______ = - β.π.dx dx

Sea ψ = Ecorr – Ecorriente impresa. (1) En la gráfica se observa que ψ ≈ K. (i – icor) con la aproximación que supone considerar a

la línea de polarización catódica como una recta.

I.S

i.β.S

Ecorr- Ecorr impre

Ecorr EA Ecorr impresa

K Ecorr – Ecorr impresa

P p

icor i

i - icor

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De acuerdo con lo expuesto:

ψ = Ecor – E ci = K.(i – icor)

Al ser icor un valor constante , K.icor =- c (constante):

ψ - c ψ =K.i + c ⇒ i = ___________

K

dI (ψ - c) ______ = -β.π.D.i = -(β.π.D.i). _____________

dx K

Teniendo en consideración que β.π.D.c es constante, haciendo una traslación de ejes:

dI (-β.π.D) _____ = __________. ψ dx K´

Si R es la resistencia de la línea por unidad de longitud ( Ω / m ), para un tramo dx:

dψ = −R.dx.I (caída de tensión = I.resistencia)

d2ψ dI R.β.π.D _____ = -R. _____ = + __________ . ψ dx2 dx K´

Ecuación diferencial que admite como solución:

(-R.β.π.D / K´)1/2.x ψ = C. e = (1) Ecorr – Ex (potencial a la distancia x)

Si es Elim el potencial limite que protege catódicamente a la tubería, la longitud protegida vendrá dada por L:

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(-R.β.π.D / K´)1/2.L Ecor – Elim = C. e

Para x = 0, punto de conexión de la tubería, Ex = Ec. impresa

(-R.β.π.D / K´)1/2.0 0 = C. e =C .e = C

Substituyendo el valor de C:

(-R.β.π.D / K´)1/2.L (-R.β.π.D / K´)1/2.L ψ = Ecor – Elim = C. e = (Ecorr – Ec. impresa). e

(Ecor – Elim) ln _____________________ = - (-R.β.π.D / K´)1/2 . L (Ecorr – Ec. impre) De donde, el tramo protegido cuando se aplica corriente impresa a potencial Ec. impresa siendo el potencial de corrosión en el

medio en el que se encuentra la estructura Ecor y el potencial a circuito abierto bajo el cual queda el metal protegido (puede

ser el determinado por el producto de solubilidad del hidróxido) Elim , tiene una longitud L:

K´ (Ecor – Elim) K´ Elim - Ec.impresa L = - ( ____________ )1/2 ln _____________________ = - ( ____________ )1/2 ln ( 1 - _____________________ ) (R.β.π.D) (Ecorr – Ec. impre) (R.β.π.D) Ecor – Ec.impresa

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Ánodos de sacrificio

La intensidad teórica máxima que proporciona un ánodo de sacrificio, es:

∆ V I = _____

R

Donde ∆ V es la diferencia de potencial del ánodo en el medio en el que se encuentra y el potencial de protección catódica

del metal a proteger. R es la resistencia del ánodo, que depende de la superficie de este expuesta al medio, de la naturaleza

del metal, de la resistividad del medio y de la longitud y radio eficaz del ánodo.

Para ánodos cilíndricos colocados horizontalmente, la resistencia R viene dada por:

ρ 2L R = ______ [ 2,3.log ( _____ ) – 1 ] 2πL r L Igualdad válida siempre que _____ > 10 R

ρ es la resistividad del medio expresada en Ω.cm, L la longitud y r el radio eficaz en cm, que se considera como el radio que

tiene el ánodo cuando se ha consumido en un 40%, y que se determina en la forma:

r = [ 60% de la sección inicial del ánodo (cm2) / π ) ( 1/ 2 )

Si el ánodo no es cilíndrico, se determina el radio eficaz en forma análoga a partir de la sección.

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La intensidad real, es siempre menor debido a una cierta cantidad de corriente de autocorrosión del ánodo y a su

polarización, factores ambos que disminuyen su rendimiento.

Los ánodos de sacrificio, deben renovarse cuando se han consumido en un 80 –85 % (factor de utilización), estado en el que

no suministran la corriente requerida.

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