PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
Transcript of PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
1/51
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
2/51
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.
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
3/51
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.
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
4/51
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).
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
5/51
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.
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
6/51
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
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
7/51
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).
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
8/51
INTRODUCCIÓN
Ecorr
I aplicada
I
E
Ec
Ea
I corr
C
A
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
9/51
INTRODUCCIÓN
Ep
ip
ia ic
ia´ ic´
Ea Ec
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
10/51
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.
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
11/51
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.
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
12/51
INTRODUCCIÓN
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
13/51
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.
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
14/51
Medición de resistividad
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
15/51
Método para medir resistividad galvánicos
Método de Wenner para medir resistividad de suelos
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
16/51
Protección catódica
Medición de Potencial de tubería enterrada.
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
17/51
Ventajas y desventajas de la protección
por ánodos galvánicos
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
18/51
Ventajas y desventajas de la protección
por ánodos galvánicos
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
19/51
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.
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
20/51
Protección por ánodos galvánicos
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
21/51
Protección catódica
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
22/51
Sistema CON protección
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
23/51
Sistema CON PROTECCION
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
24/51
Potencial de protección
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
25/51
Ventajas y desventajas de la protección
por ánodos galvánicos
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.
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
26/51
Ventajas y desventajas de la protección
por ánodos galvánicos
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.
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
27/51
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
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
28/51
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
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
29/51
Ánodos galvánicos más utilizados
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
30/51
Ánodos galvánicos más utilizados
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
31/51
Ánodos galvánicos más utilizados
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
32/51
Ánodos galvánicos más utilizados
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
33/51
Ánodos galvánicos más utilizados
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
34/51
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.
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
35/51
Protección catódica por corriente
impresa
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
36/51
Protección catódica por corriente
impresa
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
37/51
Protección catódica por corriente
impresa
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
38/51
Ventajas y desventajas de la protección
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.
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
39/51
Ventajas y desventajas de la protección
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.
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
40/51
INTRODUCCIÓN
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
41/51
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).
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
42/51
Diseño de sistemas de protección catódica
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
43/51
Diseño de sistemas de protección catódica
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.
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
44/51
Diseño de sistemas de protección catódica
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
45/51
Diseño de sistemas de protección catódica
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
46/51
Diseño de sistemas de protección catódica
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.
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
47/51
Diseño de sistemas de protección catódica
b. La resistencia interna entre ánodo y backfill se calcula mediante
c. La resistencia del ánodo y del backfill se calcula mediante las siguientesecuaciones
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
48/51
INTRODUCCIÓN
d. La resistencia del primario rectificador
e. La resistencia entre ánodos
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
49/51
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
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
50/51
Diseño de sistemas de protección catódica
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.
-
8/17/2019 PROTECCIÓN CONTRA CORROSION.pdf
51/51
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