Comportamiento electroquímico de ánodos de aluminio

6.
COMPORTAMIENTO ELECTROQUÍMICO DE ÁNODOS DE ALUMINIO
EXTRUÍDOS.
Atahualpa Óscar García Delgado
Tutor: Dr. Juan Genescá Llongueras
Departamento: Ingeniería Metalúrgica
Introducción:
Todo el mundo conoce un calentador de agua o “boiler” ya que su uso se extiende desde el hogar
hasta la industria. La vida útil de los calentadores de agua se ve afectada por factores tales como
el carácter cada vez más agresivo de las aguas. La corrosión de los calentadores de agua se puede
evitar con distintos métodos, aunque un sistema correcto de protección catódica es el único que
permite obtener resultados fiables y garantías en todas las circunstancias.
Un ánodo galvánico es una barra de magnesio o aluminio colada sobre un soporte de acero la
cual está atornillado en el tanque por la cubierta. Cuando un tanque se llena de agua, tiene lugar
una reacción electrolítica, por lo que el ánodo se sacrifica para proteger al acero expuesto, es
decir que cuando se ponen dos metales en agua, uno va a corroer para proteger el otro. El
magnesio y el aluminio son más reactivos que el acero y ésta es la razón por la cual se usan como
ánodos.
De lo expuesto anteriormente es que surge la necesidad de encontrar nuevos materiales o hacer
modificaciones a los ya existentes basándose en el comportamiento electroquímico
de los
ánodos, es por eso que este trabajo se basa en el estudio del comportamiento electroquímico de
los ánodos de aluminio extruidos, además de dar la pauta para hacer un manual de cómo realizar
pruebas electroquímicas a éstos.
Desarrollo experimental:
El presente trabajo fue dividido en dos partes; la primera consistió en realizar la evaluación de
ánodos de aluminio extruido en frío de acuerdo a la norma “LABORATORY PROCEDURE
FOR
TESTING
SACRIFICIAL
ALUMINUM
ANODES
CURRENT
CAPACITY”
proporcionada por la empresa TIMMINCO con el fin de evaluar las eficiencias y la capacidad de
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drenaje de corriente (CDC). La segunda parte consistió en realizar pruebas electroquímicas como
curvas de polarización y la técnica de extrapolación de Tafel, para poder determinar la densidad
de corriente de intercambio, iintercambio, en el potencial E = Eredox, predecir la velocidad de
corrosión.
PRIMERA PARTE
Construcción de la celda.
Fue necesario construir una celda en la cual se realizarían las pruebas de acuerdo a las
especificaciones de la norma “Laboratory procedure for testing sacrificial aluminum anodes
current capacity” proporcionada por la empresa TIMMINCO las cuales son:
 Caja de 46x 35x33 cm con tapa, fabricada en plexiglás con un espesor de 12mm.
 Tapa con 12 orificios de 1.6 cm de diámetro para introducir los ánodos a los cuales se les
realizaran las pruebas.
 Fuente de poder.
 Coulombimetro
Periodo de prueba
La prueba duró 14 días y fue necesario aplicarle al sistema una corriente total de 9.58mA
Figura 1. Esquema de la instalación del equipo
35
SEGUNDA PARTE
Figura 2. Diagrama de la celda para curvas de polarización y tafel
ER ET
EA
Gillac
ER
ET
EA
RESULTADOS DE LA PRIMERA PARTE
Tabla 1. Pesos de los Ánodos y eficiencias
Peso inicial
Peso final
Peso inicial – Peso final
No. de ánodo
(g)
(g)
(g)
1
111.2430
110.5458
2
111.6881
3
4
A-h/Kg
Eficiencia
0.6972
1076.8789
36.1296
111.0681
0.6199
1211.0263
40.6302
112.3281
111.6778
0.6502
1154.5840
38.7366
112.6903
112.0468
0.6434
1166.7896
39.1461
36
Tabla.2 Potenciales con respecto a Electrodo de Calomel Saturado(ECS)
E vs ECS
hora 12:34pm
E circuito Abierto
04/11/2004
-1381
-1377
-1374
-1374
Fecha
ánodo 1
ánodo 2
Ánodo 3
Ánodo 4
Hrs
E circuito cerrado
04/11/2004
-1234
-1259
-1258
-1243
0
05/11/2004
-1418
-1408
-1436
-1406
24
06/11/2004
48
07/11/2004
72
08/11/2004
-1452
-1466
-1463
-1435
96
09/11/2004
-1453
-1457
-1467
-1430
120
10/11/2004
-1450
-1464
-1469
-1430
144
11/11/2004
-1453
-1463
-1466
-1441
168
12/11/2004
-1446
-1468
-1468
-1460
192
13/11/2004
-1447
-1461
-1458
-1433
216
14/11/2004
-1445
-1458
-1458
-1442
240
15/11/2004
-1444
-1454
-1456
-1432
264
16/11/2004
-1472
-1482
-1482
-1455
288
17/11/2004
-1480
-1457
-1457
-1466
312
37
Gráfica 1. Potencial vs Tiempo De Los Ánodos En Caso4
Eº vs Tiempo
ánodo 1
ánodo 2
ánodo 3
ánodo 4
-1200
0
-1220
24
48
72
96
120
144
168
192
216
240
264
288
312
-1240
-1260
-1280
E VS ECS (mV)
-1300
-1320
-1340
-1360
-1380
-1400
-1420
-1440
-1460
-1480
-1500
Ttiempo (hrs)
RESULTADOS DE LA SEGUNDA PARTE
Gráfica 2. Curva de polarización en CaSO4 con velocidad de barrido de 10 mV/s
E vs Log i
200
0
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
-200
E vs ECS (mV)
-400
-600
-800
-1000
-1200
-1400
-1600
-1800
log (i)
38
Grafica 3. Para obtener pendientes ánodicas
GRAFICAS DE 7 DÍAS
27-Ene
-1000
-7
-6
-5
28-Ene
31-Ene
-4
01-Feb
-3
02-Feb
03-Feb
-2
-1
0
1
-1100
-1200
E vs ECS
-1300
-1400
-1500
-1600
-1700
-1800
log i
Pendientes Anódicas vs Tiempo
b (mv/deacada) vs Tiempo (días)
240
220
ba (mv/decada)
200
180
160
140
120
100
0
1
2
3
4
5
6
7
Tiempo (días)
39
Conclusiones:

El
método
“LABORATORY
PROCEDURE
FOR
TESTING
SACRIFICIAL
ALUMINUM ANODES CURRENT CAPACITY” es de fácil aplicación, aunque un poco
costoso.

Nos permite evaluar un gran número de ánodos si se cuenta con una fuente de poder lo
suficientemente potente.

Los productos de corrosión obtenidos son hidróxido de aluminio, para los diferentes
electrolitos con los que se tuvieron en contacto a los ánodos de aluminio extruidos.

Los ánodos de aluminio extruidos presentan un comportamiento muy estable.

A pesar de su comportamiento estable, debido a las eficiencias bajas que presentan los
ánodos de aluminio extruidos no son factibles para su uso comercial.
Bibliografía
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J. Ávila, J. Genescá: “Mas allá de la herrumbre II ”.
La ciencia desde México, #79. Fondo de cultura económica.
México D.F. 1989
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Consejo superior de investigaciones científicas;
Madrid, 1991, vol. 1; pp.25-52.
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Madrid, 1991, vol. 2; pp107-152.
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R.C. Vazquez, F.J. Rodríguez, y J. Genescá. “Ensayos electroquímicos de ánodos
galvánicos de Aluminio”.
Rev. Iber. Corrosión y protección. 1991; pp. 52-56
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