protecciÓn contra corrosion.pdf

8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf

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INTRODUCCIÓN

b. MEDIO EN QUE SE ENCUENTRA:

El ataque al material partirá del medio en que se encuentra, esto

determinará la clase de corrosión que se puede producir y los mediosde evitarla.

c. CLASE DE CONTACTO ENTRE MATERIAL Y MEDIO:

El contacto entre el metal y el medio en que se encuentra queda

definido por la forma de la pieza, estado de la superficie, condiciones de

inmersión, etc.


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INTRODUCCIÓN

En la práctica, existen varias maneras de controlar la corrosión:

1) La primera idea es escoger todo un material que no se corroa en el

ambiente considerado. Se pueden utilizar aceros inoxidables, aluminios,cerámicas, polímeros (plásticos), FRP (Fiber reinforced polymers), etc.

La elección también debe tomar en cuenta las restricciones de la

aplicación (masa de la pieza, resistencia a la deformación, al calor,

capacidad de conducir la electricidad, etc.). Cabe recordar que no existenmateriales absolutamente inoxidables; hasta el aluminio se puede corroer.


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INTRODUCCIÓN

En la práctica, existen varias maneras de luchar contra la corrosión:

2) Aislamiento eléctrico del material. Esto puede lograrse mediante el

empleo de pinturas o resinas, depósitos metálicos de espesor suficiente opor aplicación de recubrimientos diversos.

De esta forma, se puede lograr aislar el metal del contacto directo con elmedio agresivo (agua, suelo y atmósfera por lo general).


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INTRODUCCIÓN

3) Cambiando el sentido de la corriente en la pila de corrosión.

Conectando eléctricamente, por ejemplo, el acero con un metal más activo(cinc o magnesio) podemos llegar a suprimir la corrosión del acero, ya que

dejará de actuar como ánodo y pasará a comportarse como cátodo,

dejando el papel de ánodo al metal más activo (cinc o magnesio).

Este es el principio de la protección Catódica.


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INTRODUCCIÓN

4) Polarización del mecanismo electroquímico.

Esto se puede lograr bien eliminando el oxígeno disuelto, bien mediante laadición en el medio agresivo de ciertas sustancias llamadas inhibidores,

las cuales pueden llegar a polarizar uno de los electrodos de la pila de

corrosión y por lo tanto, llegar a detener o cuanto menos disminuir sus

efectos. En la práctica, lo anterior conlleva una modificación del entorno o

medio ambiente, al cual está expuesto el metal.

Veamos con un poco más de detalle, en qué consisten cada una de las

maneras propuestas de luchar contra la corrosión


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6.2 PROTECCION CATODICA.

La protección catódica es el único medio que asegura la inmunidad casi

completa del metal contra la corrosión. Con la protección catódica seneutraliza cualquier corriente que circula por una estructura y que

origina corrosión.

Ello se consigue con la polarización del cátodo por medio de una

corriente externa (parte C-A), llevando el potencial de corrosión Ecorr. alpotencial del ánodo a circuito abierto Ea. Estarán al mismo potencial y

no habrá más corrosión en el ánodo(Figura 6.1).


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INTRODUCCIÓN

Ecorr

I aplicada

I

E

Ec

Ea

I corr

C

A


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INTRODUCCIÓN

Ep

ip

ia ic

ia´ ic´

Ea Ec


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INTRODUCCIÓN

La protección catódica se define como “el método de reducir o

eliminar la corrosión de un metal, haciendo que, la superficie deeste, funcione completamente como cátodo cuando se encuentrasumergido o enterrado en un electrólito”.

Esto se logra haciendo que el potencial eléctrico del metal a proteger se

vuelva más electronegativo mediante la aplicación de una corriente

directa o la unión de un material de sacrificio (comúnmente magnesio,

aluminio o zinc). Normalmente, el método es aplicable a estructuras de

hierro y acero pero, también, se usa en grado limitado en plomo,

aluminio y otros metales.


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INTRODUCCIÓN

Se debe recordar que el cátodo es aquel electrodo donde se desarrolla la

reacción de reducción y prácticamente no ocurre corrosión alguna.

Antes de aplicar la protección catódica, las estructuras corroíbles

presentan áreas catódicas y anódicas (estas son aquellas donde laestructura se corroe). Por lo tanto, si todas las áreas anódicas se pudieran

convertir en catódicas, la estructura completa funcionaría como un cátodo

y la corrosión sería eliminada.

Para su funcionamiento práctico requiere de un electrodo auxiliar (ánodo), unafuente de corriente continua cuyo terminal positivo se conecta al electrodo auxiliary el terminal negativo a la estructura a proteger, fluyendo la corriente desde elelectrodo a través del electrólito llegando a la estructura.


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INTRODUCCIÓN


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INTRODUCCIÓN

6.2.1 PROYECTO DE UN SISTEMA DE PROTECCION CATODICA

El procedimiento a seguir es el siguiente:

6.2.1.1 ESTUDIO PREVIO

Se efectúa un reconocimiento del estado de la superficie de la

estructura, midiendo al mismo tiempo los potenciales naturales respecto

al medio, con referencia a un electrodo impolarizable, por ejemplo de

cobre-sulfato de cobre y la resistividad del medio

Son potenciales naturales los que adquiere la estructura al ser

sumergida en el medio corrosivo (electrólito), excepto de campos

perturbadores.


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Medición de resistividad


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Método para medir resistividad galvánicos

Método de Wenner para medir resistividad de suelos


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Protección catódica

Medición de Potencial de tubería enterrada.


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Ventajas y desventajas de la protección

por ánodos galvánicos


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Sistemas de protección CATODICA

6.2.1.2 SELECCIÓN DE SISTEMA DE PROTECCION ADECUADO

La corriente externa puede ser suministrada por una fuente de

corriente continua, generalmente mediante una unidad rectificadora, o

por acción galvánica con la utilización de ánodos solubles de magnesio,aluminio o Zinc, o por el sistema mixto de ánodos y rectificadores.

A. SISTEMAS DE PROTECCION POR ANODOS GALVANICOS

Los ánodos galvánicos son aplicables y efectivos donde losrequerimientos de corrientes, son bajos, donde la estructura a proteger

se encuentre bien revestida y donde existe baja o media resistividad del

medio circundante.


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Protección por ánodos galvánicos


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Protección catódica


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Sistema CON protección


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Sistema CON PROTECCION


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Potencial de protección


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Ventajas del sistema de protección por ánodos galvánicos :

No es necesario el suministro de energía externa.

Los costos de instalación y mantenimiento son bajos.

Rara vez causan problemas de interferencia a otras estructuras. Mejor distribución de la corriente de protección.


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Desventajas principales de este sistema de protección catódica:

La densidad de corriente suministrada a la estructura está limitado por

la diferencia de potencial bastante baja, entre los ánodos y la estructura Limitaciones con la resistividad del electrólito (menor a 6000 ohm-cm)

Para estructuras desnudas o pobremente recubiertas es alto el costo de

la protección, fundamentalmente en aquellas de grandes dimensiones.


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Características de corrosividad

TABLA 6.1 Relación resistividad del medio con la corrosividad

RESISTIVIDAD DE L ELECTROLITO (Ohm-cm)

CARACTERISTICAS DE CORROSIVIDAD

Menos de 900 Muy corrosivo

900 – 2300 Corrosivo

2300 – 5000 Moderadamente corrosivo

5000 – 10000 Medianamente corrosivo

Mas de 10000 Poco corrosivo


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Ánodos galvánicos más utilizados

Principales ánodos galvánicos y su utilización:

ANODOS DE MAGNESIO: Instalaciones enterradas o sumergidas en

aguas dulces (suelos de resistividad hasta de 3000 Ohm-cm)

ANODOS DE ZINC: Instalaciones enterradas o inmersas (Suelos deresistividad hasta de 1000 Ohm-cm)

ANODOS DE ALUMINIO: Instalaciones inmersas, principalmente deinstalaciones marítimas como plataformas petroleras


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Protección catódica por corriente

impresa

B. SISTEMAS DE PROTECCION POR CORRIENTE IMPRESA.

Este tipo de protección se puede definir como la introducción de

una fuente de corriente continua dentro de la celda de corrosión para

producir un flujo de corriente en oposición a la corriente de corrosión.

En este método el flujo de corriente requerido se origina en una

fuente de corriente generadora continua regulable o simplemente se

hace uso de rectificadores que alimentados por corriente alterna

ofrecen una corriente eléctrica continua apta para la protección de laestructura.

La dispersión de la corriente eléctrica en el electrólito se efectúa

mediante la ayuda de ánodos inertes cuyas características y aplicación

dependen del electrólito.


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impresa


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impresa


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impresa


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catódica por corriente impresa

Ventajas del sistema de protección por corriente impresa :

Posibilidad de suministrar mayores cantidades de corriente.

Posibilidad de controlar las cantidades de corriente suministradas

Posibilidad de ser aplicados en cualquier electrolito (elevada resistividad) Posibilidad de ser aplicado, con eficacia, para la protección de estructuras

viejas o pobremente revestidas

Posibilidad de ser aplicado, para instalaciones de gran tamaño.


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catódica por corriente impresa

Desventajas de este sistema de protección catódica :

La necesidad de mantenimiento periódico.

Posibilidad de generar problemas de interferencia con otras estructurasmetálicas enterradas en las proximidades

Los costos de mantenimiento e instalación son altos.

Requieren de alimentación de corriente eléctrica externa.


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INTRODUCCIÓN


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Diseño de sistemas de protección catódica

6.2 DISEÑO DE UN SISTEMA DE PROTECCION CATODICA.

6.2.2.1 POR ANODOS GALVANICOS.

Después de realizado el estudio sobre factibilidad, se procede al diseño delsistema de protección catódica seleccionado:

a. Determinar la superficie metálica a proteger (tubería).


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b. Determinar la densidad de corriente necesaria para la protección

c. Determinar la corriente total de protección.

d. Seleccionar el material anódico y determinar del número de ánodos.


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6.2.2.2 POR CORRIENTE IMPRESA.El procedimiento para el diseño de un sistema de protección catódica por

corriente impresa es similar al de ánodos galvánicos y adicionalmente

requiere los siguientes cálculos:

a. La resistencia de los ánodos en posición vertical u horizontal.


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b. La resistencia interna entre ánodo y backfill se calcula mediante

c. La resistencia del ánodo y del backfill se calcula mediante las siguientesecuaciones


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INTRODUCCIÓN

d. La resistencia del primario rectificador

e. La resistencia entre ánodos


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INTRODUCCIÓN

f. Se determina el voltaje requerido

g. Se determina el amperaje necesario

h. Se determina el rectificador de corriente necesario para el sistema de

protección


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Los ánodos deben distribuirse convenientemente alrededor de la superficie mojada del casco,aumentando su número en la zona de Popa debido a la alta densidad de corriente originada por la hélice. También se recomienda instalar Ánodos en las tomas de mar.Esta práctica normal puede variarse dependiendo de la geometría del buque, su sistema de pintado, o incluso del servicio previsto del mismo.


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Cupones para ensayos de corrosión en

tuberías

Fig. 8. View of steel coupons dismounted from the cooling water pipeline after 6

months exposure:

0L without CP 1L with CP

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