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Universidad
de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Laboratorio de Corrosión y Protección
-
+
Rectificador
2e
-
2e
Cátodo
Universidad
de Cádiz
H
2e
-
Anodo
+
H
-
+
Universidad
R
de
Cádiz
Laboratorio de Corrosión y Protección
PCatodica-07
PROTECCION CATODICA
Universidad
de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Laboratorio de Corrosión y Protección
Protección Catódica
El metal a proteger es convertido en el cátodo de una
celda electroquímica.
Universidad
Universidad
ánodo es un metal más activo odeunCádiz
electrodo inerte
deElCádiz
conectado a una fuente de corriente continua.
Hierro
Laboratorio de Corrosión y Protección
2
Pasividad
Pasividad
1
Corrosión
0
EA
Universidad EB
de Cádiz
Inmunidad
0
7
pH
-1
Universidad
de Cádiz
14
-2
Laboratorio de Corrosión y Protección
Modificación del potencial de corrosión mediante
polarización catódica.
Disminuir la velocidad de corrosión.
Pcatodica-01
Hacer que el proceso de corrosión deje
estar favorecido termodinámicamente.
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de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Laboratorio de Corrosión y Protección
Protección Catódica
Densidad de corriente de corrosión
Fe en medio ácido: 10-4 A/cm2
Universidad
-0,0
de Cádiz
-
2H +
+2
+2
Fe
e-
+2
e
Fe
H
Universidad
de Cádiz
V = 1.2 mmpa
2
-0,2
-0,4
-0,6
Laboratorio
de
Corrosión
y1 Protección
A cm
10
10
10
-6
-4
-2
-2
Pasividad
CONDICION DE PROTECCION E< -0.6 V
Ecorr = - 0.20 V
UniversidadE= - 0.65 V
de Cádiz
Polarización de -0.45 V
2
iapp = 1Universidad
A/cm
de Cádiz
Polarización de -0.20 V
-2
2
E= - 0.40 V
iaplicada = 10 A/cm
Laboratorio de Corrosión
y Protección
-6
2
ianódica = 10 A/cm
Vcorr = 12 m m/año
Pcatodica-02
SIN 2.5 años
Tubería de 3 mm
Universidad
Universidad
CON
250
de Cádiz
deaños
Cádiz
Universidad
de Cádiz
Laboratorio de Corrosión y Protección
Protección Catódica
Medios ácidos
Universidad
de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Laboratorio de Corrosión y Protección
Pasividad
Corrientes altas
Disminuir superficie expuesta
Recubrimientos no resistentes a la acción del medio
Medios
Universidad
de Cádiz
neutros y básicos
Universidad
de Cádiz
Laboratorio de Corrosión y Protección
Pcatodica-03
Corrientes altas
Disminuir superficie expuesta
Recubrimientos resistentes a la acción del medio
Universidad
de Cádiz
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de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Laboratorio de Corrosión y Protección
Protección Catódica
Anodos de sacrificio
Universidad
de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Laboratorio de Corrosión y Protección
Pasividad
Corriente impresa
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de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Pcatodica-04
Laboratorio de Corrosión y Protección
Universidad
de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Laboratorio de Corrosión y Protección
Protección Catódica
Propiedades de ánodos de sacrificio.
Potenciales de corrosión negativos. Su valor determina la
cantidad de corriente que puedan proporcionar al formar el par
galvánico.
Universidad
Universidad
Cádiz
de Cádizen la corriente para
Baja de
polarización.
Se busca una alta variación
pequeñas variaciones de potencial.
Equivalente electroquímico alto. Determina el valor de la carga
teóricamente disponible por unidad de masa.
Laboratorio de Corrosión y Protección
Eficiencia alta. Porcentaje de carga liberada en la práctica.
Pasividad
Propiedad
Magnesio
Ecorr (SCE)
-1.68
-1.10
-1.05
Salida (A-h/Kg)
Universidad
Eficencia
de Cádiz
Densidad
Coste U$ (Apa)
2200
50-60
1.7
27
810
Universidad
>90
de Cádiz
7.1
18
2000
>90
2.7
8
a
Cinc
Aluminio
b
Mg: Ecorr muy negativo y baja polarización. Suelos y aguas puras. No
Laboratorio de Corrosión y Protección
recomendable para agua de mar, causa sobreproteccion, ineficiencia,
rápido consumo.
Pcatodica-05
Zn: Ecorr intermedio, baja polarización, alta eficiencia. Ideal para agua de
mar.
Al: Aleaciones convencionales se pasivan, presentando una alta
polarización. Aleado con Zn, In, Hg, Sn permanece en el estado activo.
Universidad
Universidad
Utilizado en agua de mar. Alta valencia baja densidad y coste. Se pasiva en
de Cádiz
de Cádiz
aguas naturales y en suelos.
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Laboratorio de Corrosión y Protección
Protección Catódica
Etapas del diseño de un sistema de protección catódica.
1.- Area a proteger. Difícil de estimar. Se suele expresar como un
porcentaje del la superficie pintada incluyendo un factor que
considere el aumento del área como consecuencia del deterioro
Universidad
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del recubrimiento.
de Cádiz
de Cádiz
2.- Potencial de protección. Determina la cantidad de corriente
necesaria para alcanzar dicho potencial.
Laboratorio de Corrosión y Protección
3.- Demanda de corriente. Es calculada como el producto de la
Pasividad
densidad de corriente a aplicar
por el área expuesta. Existen
valores tabulados para aceros en algunos medios.
4.- Consumo de ánodos. Se determina a partir del valor de la
demanda de corriente y la velocidad de consumo del ánodo a
Universidad
Universidad
utilizar.
de Cádiz
de Cádiz
5.- Número y distribución de los ánodos. El peso total de ánodos
debe dividirse de forma que la distribución de corriente resulte
lo más uniforme posible.
Laboratorio de Corrosión y Protección
Pcatodica-06
6.- Resistencia de los ánodos. Se determina a partir del número
de ánodos y de su distribución.
7.- Salida de corriente. Se determina a partir del voltaje de
protección y de la resistencia de los ánodos, aplicando la ley de
Universidad
Ohm.Universidad
Debe ser igual o superior a la demanda
de corriente (etapa
de Cádiz
3)l de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Laboratorio de Corrosión y Protección
Protección Catódica
Universidad
de Cádiz
Cátodo
Universidad
de Cádiz
Anodo
Al aplicar la corriente
Ig(sc) , la
corr
Laboratorio
de Corrosión
y IProtección
disminuye hasta Icorr(sc)
Pasividad
La caída óhmica provoca:
Aumento de la corriente de protección hasta Icorr(R)
Para alcanzar el nivel de protección deseado es
necesario aumentar la corriente aplicada.
Causas de la caída óhmica
Universidad
de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Pcatodica-07
Laboratorio de Corrosión y Protección
Sobretensión en el cátodo
Caída óhmica alrededor del cátodo
Caída óhmica a través del electrolito
Caída óhmica alrededor del ánodoUniversidad
Universidad
de Cádiz Sobretensión en el ánodo
de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Laboratorio de Corrosión y Protección
Protección Catódica
Potenciales de protección recomendados
Material
E vs Cu/CuSO4 (V)
Hierro y Aceros
Universidad
medios aeróbios
de Cádiz
medios anaeróbios
Universidad
0,85
de-Cádiz
- 0,95
Plomo
- 0.60
Aleaciones de cobre
- 0.5 a - 0,65
Laboratorio de Corrosión y Protección
Aluminio
-0,95 a -1,20
Zona
SobreSobreSobrede
Corrosión Corrosión Protección
protección protección protección
Escasa Protección
Libre
Intensa
ligera
Acusada
Severa
Catódica
-0,6
-0,5
-0,7
-0,8
-0,9
-1,0
-1,1
Universidad
Universidad
de Cádiz
de Cádiz
Corrientes requeridas para proteger acero
Medio
-1,1
-2
Densidad de corriente (A m )
Laboratorio de Corrosión y Protección
Pcatodica-08
H2SO4 caliente
Suelos
Agua de mar A.V.
Agua caliente sat O2
Agua en movimiento
Universidad
de Cádiz
Universidad
de Cádiz
300 - 500
0,01 - 0,5
0,3 - 0,15
0.1 - 0,15
0,05 - 0,1
Universidad
de Cádiz
Laboratorio de Corrosión y Protección
Corriente impresa
-
+
Rectificador
2e
Universidad
de Cádiz
-
2e
Cátodo
H
2e
-
Universidad
de CádizAnodo
+
H
-
+
R
H2
Las reacciones R que pueden verificarse en el ánodo son:
Laboratorio de Corrosión y Protección
2+
-
1) M
M + 2e Pasividad
2) 2H2O
O2 + 4 H + 4e
3) 2Cl
-
+
Cl2 + 2e
-
-
La reacción
1 debe evitarse ya que provoca Universidad
el consumo del ánodo.
Universidad
de Cádiz
de Cádiz
Las reacciones 2 y 3 son las que suelen darse sobre ánodos inertes
que son los utilizados normalmente en corriente impresa.
Los potenciales de las reacciones 2 y 3 a pH 7 son 0,82 y 1,36 V. Así,
durante la polarización anódica se producirá primero la evolución
Laboratorio de Corrosión y Protección
de O2 y posteriormente la de Cl2.
Pcatodica-09
La evolución de O2 es muy lenta sobre la mayoría de los metales: io
(Pt) 10-12 Acm-2.
La evolución de Cl2 es mucho más rápida io(Pt) 10-3 Acm-2. Cuando se
alcanza el valor 1,36 se produce un aumento brusco de la corriente.
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de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Laboratorio de Corrosión y Protección
Anodos para corriente impresa
HIERROS FUNDIDOS Y ACEROS.- Fueron utilizados en los
inicios de la protección catódica. Se disolvían rápidamente al
darse fundamentalmente la reacción 1.
MATERIALES
de Cl- la reacción 2
Universidad PASIVABLES.- En suelos libres
Universidad
Cádiz
de Cádiz
es de
la que
se da sobre este tipo de materiales.
El de más bajo coste
Hierro fundido de alto silicio (Fe-0.95C, 0.75Mn, 14.5Si, 4.5Cr).
2
Se suele utilizar en suelos y aguas. i= 10.8-40 A/ m ; Consumo
0.23-0.45 Kg/A a)
No son utilizables aceros inoxidables ya que su capa pasiva se
Laboratorio
de Corrosión
y Protección
desestabiliza
al potencial
de evolución
del O2 o se pican a
potenciales más bajos en presencia
de cloruros.
Pasividad
Pcatodica-10
GRAFITO COMPACTADO.- Es un material inerte y de bajo coste.
Se suele utilizar en suelos y agua salada ya que el Cl2 evoluciona alta
velocidad con bajas polarizaciones. Es un material frágil. i= 10.82
40 A/ m ; Consumo 0.23-0.45 Kg/A a)
Universidad
Universidad
Se suele utilizar grafito como relleno de otros ánodos: incrementa
de Cádiz
de Cádiz
el área anódica, disminuye la resistencia entre el ánodo y el
electrolito, facilita el desprendimiento de O2 y aumenta la vida de
los ánodos .
PLATINO.-Laboratorio
Es el material
para ser
utilizado como ánodo de
de ideal
Corrosión
y Protección
corriente impresa. No se consumen por la reacción 1 y se
consiguen velocidades de evolución apreciables en las reacciones 2
y 3 con polarizaciones bajas.
Presenta un elevado coste. Se solventa este problema utilizando
ánodos platinizados, Ti/ Pt ( 1-5 micras). Proporcionan más
corriente por unidad de peso y volumen que cualquier otro tipo de
ánodos.
Es el ánodo más utilizado en aguaUniversidad
y agua de mar. i= 540Universidad
2
de A/
Cádiz
de Cádiz
1080
m ; Consumo 6 mg/A a)
Universidad
de Cádiz
Laboratorio de Corrosión y Protección
Anodos de Sacrificio vs Corriente Impresa
Anodos de Sacrificio:
VENTAJAS
No se necesita una fuente de corriente externa.
Fácil de instalar
Universidad
Universidad
de CádizDeben estar correctamente unidos
de Cádiz
a la estructura
No necesita control durante el funcionamiento
No suelen existir problemas de sobreprotección
Fácil obtener una distribución homogénea de corriente
sobre toda la estructura.
Laboratorio de Corrosión y Protección
INCONVENIENTES Pasividad
No permite vencer fuertes caídas óhmicas.
Uso restringido a medios conductores y a estructuras
recubiertas.
Corriente Impresa:
Universidad
de CádizVENTAJAS
Universidad
de Cádiz
Pcatodica-11
Permite vencer caídas óhmicas altas.
Se puede utilizar para proteger estructuras grandes, no
recubiertas en medios poco conductores.
Se necesitan pocos ánodos
Laboratorio de Corrosión y Protección
El nivel de protección del sistema puede ser seguido en
tiempo real.
INCONVENIENTES
Necesidad de una fuente de corriente externa.
Peligro de sobreprotección si se producen fallos.
Dificultad para conseguir niveles de protección
Universidad
Universidad
homogéneos
en
estructuras
complejas.
de Cádiz
de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Laboratorio de Corrosión y Protección
Protección Catódica
Comparación entre Protección Anódica y
Protección Catódica
Universidad
de Cádiz
Anódica
Universidad
de Cádiz
Catódica
Pcatodica-12
Tipo de metales
Sólo pasivables
Cualquier aleación
Laboratorio de Corrosión y Protección
Tipo de medios
Corrosividad media/alta Pasividad
Corrosividad media/baja
Costes
Instalación
Alto
Bajo
Mantenimiento Alto
Bajo
Operación
Muy Bajo
Alto
Universidad
Universidad
Corriente
Alta
Baja
de Cádiz
de Cádiz
Equipamiento
Potenciostatos
Potenciostatos/Galvanostatos
Corriente aplicada
Muy baja
Mas alta
Corrosión y Protección
Es una Laboratorio
medida de ladeVcorr
No mide la Vcorr
Condiciones de operación
Pueden ser determinadas
Experiencia
a través de medidas
electroquímicas
Universidad
de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Laboratorio de Corrosión y Protección
Protección Catódica vs Protección Anódica
Protección Anódica
Metales
Pasivables
Universidad
de Cádiz
Medios
Protección. Catódica
Cualquier tipo
Corrosividad
Media/alta
Universidad
de Cádiz Corrosividad
Media/baja
Pcatodica-13
Suprime la
No
reacción anódica
Laboratorio de Corrosión y Protección
Pasividad
Si
Condiciones
de trabajo
Determinables
en laboratorio
Ajuste fino en
funcionamiento
Demanda de
corriente
Universidad
de Cádiz
Corriente
aplicada
Baja/mantenimiento
Alta
Alta/establecimiento
Universidad
de Cádiz
Mide Vcorr
No mide Vcorr
Distribución
Homogénea
No homogénea
Laboratorio de Corrosión y Protección
Protección
sobre la línea de agua
No
No
Aire
No
No
Universidad
No conductores
de Cádiz
No
Universidad No
de Cádiz
Universidad
de Cádiz
Laboratorio de Corrosión y Protección