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PCato
dica-07
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Laboratorio de Corrosión y Protección
Laboratorio de Corrosión y Protección
PROTECCION CATODICA
Laboratorio de Corrosión y Protección
Rectificador
Cátodo Anodo
H+
H+
H+
H+2e
-2e
-
2e-
2e-
2e-
2e-
R
+-
Laboratorio de Corrosión y Protección
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Pcato
dica-01
Laboratorio de Corrosión y Protecciónde CádizUniversidad
Pasividad
Laboratorio de Corrosión y Protección
Laboratorio de Corrosión y Protección
Protección Catódica
pH
EA
EB
0 7 14
-2
-1
0
1
2
Inmunidad
Pasividad
Corrosión
Modificación del potencial de corrosión mediante
polarización catódica.
Disminuir la velocidad de corrosión.
Hacer que el proceso de corrosión deje
estar favorecido termodinámicamente.
Hierro
El metal a proteger es convertido en el cátodo de una
celda electroquímica.
El ánodo es un metal más activo o un electrodo inerte
conectado a una fuente de corriente continua.
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Pcato
dica-02
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Pasividad
Laboratorio de Corrosión y Protección
Laboratorio de Corrosión y Protección
Protección Catódica
CONDICION DE PROTECCION E< -0.6 V
Ecorr = - 0.20 V Polarización de -0.45 V
E= - 0.65 V i = 1 A/cmapp
2
Densidad de corriente de corrosión
Fe en medio ácido: 10 A/cm-4 2
Polarización de -0.20 V
E= - 0.40 V i = 10 A/cm
i = 10 A/cmaplicada
anódica
-2 2
-6 2
V = 12 m/añocorr �
SIN 2.5 años
Tubería de 3 mm
CON 250 años
-0,2
-0,4
-0,6
-0,0Fe
Fe+ 2 e
+2
-
2H+ 2e
H
+
-
2
10-4
10-6
10-2 1 A cm
-2
V = 1.2 mmpa
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Pcato
dica-03
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Pasividad
Laboratorio de Corrosión y Protección
Laboratorio de Corrosión y Protección
Protección Catódica
Medios neutros y básicos
Corrientes altas
Disminuir superficie expuesta
Recubrimientos no resistentes a la acción del medio
Medios ácidos
Corrientes altas
Disminuir superficie expuesta
Recubrimientos resistentes a la acción del medio
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Pcato
dica-04
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Pasividad
Laboratorio de Corrosión y Protección
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Protección Catódica
Anodos de sacrificio
Corriente impresa
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Pcato
dica-05
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Pasividad
Laboratorio de Corrosión y Protección
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Protección Catódica
Propiedad Magnesio Cinc Aluminio
E (SCE) -1.68 -1.10 -1.05
Salida (A-h/Kg) 2200 810 2000Eficencia 50-60 >90 >90Densidad 1.7 7.1 2.7Coste U$ (Apa) 27 18 8
corra
b
Propiedades de ánodos de sacrificio.
Su valor determina lacantidad de corriente que puedan proporcionar al formar el pargalvánico.
Se busca una alta variación en la corriente parapequeñas variaciones de potencial.
Determina el valor de la cargateóricamente disponible por unidad de masa.
Porcentaje de carga liberada en la práctica.
Potenciales de corrosión negativos.
Baja polarización.
Equivalente electroquímico alto.
Eficiencia alta.
Mg:
Zn
Al
E muy negativo y baja polarización. Suelos y aguas puras. No
recomendable para agua de mar, causa sobreproteccion, ineficiencia,rápido consumo.
: E intermedio, baja polarización, alta eficiencia. Ideal para agua de
mar.
: Aleaciones convencionales se pasivan, presentando una altapolarización. Aleado con Zn, In, Hg, Sn permanece en el estado activo.Utilizado en agua de mar. Alta valencia baja densidad y coste. Se pasiva enaguas naturales y en suelos.
corr
corr
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Pcato
dica-06
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Pasividad
Laboratorio de Corrosión y Protección
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Protección Catódica
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
del recubrimiento.
Determina la cantidad de corriente
necesaria para alcanzar dicho potencial.
Es calculada como el producto de la
densidad de corriente a aplicar por el área expuesta. Existen
valores tabulados para aceros en algunos medios.
Se determina a partir del valor de la
demanda de corriente y la velocidad de consumo del ánodo a
utilizar.
El peso total de ánodos
debe dividirse de forma que la distribución de corriente resulte
lo más uniforme posible.
Se determina a partir del número
de ánodos y de su distribución.
Se determina a partir del voltaje de
protección y de la resistencia de los ánodos, aplicando la ley de
Ohm. Debe ser igual o superior a la demanda de corriente (etapa
3)l
Etapas del diseño de un sistema de protección catódica.
1.- Area a proteger.
2.- Potencial de protección.
3.- Demanda de corriente.
4.- Consumo de ánodos.
5.- Número y distribución de los ánodos.
6.- Resistencia de los ánodos.
7.- Salida de corriente.
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Pcato
dica-07
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Pasividad
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Protección Catódica
Al aplicar la corriente I , la I
disminuye hasta I
La caída óhmica provoca:
Aumento de la corriente de protección hasta I
Para alcanzar el nivel de protección deseado es
necesario aumentar la corriente aplicada.
g(sc) corr
corr(sc)
corr(R)
Sobretensión en el cátodo
Caída óhmica alrededor del cátodo
Caída óhmica a través del electrolito
Caída óhmica alrededor del ánodo
Sobretensión en el ánodo
Anodo
Cátodo
Causas de la caída óhmica
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Laboratorio de Corrosión y Protección
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Protección CatódicaPc
ato
dica-08
Potenciales de protección recomendados
Material E vs Cu/CuSO (V)
Hierro y Aceros
medios aeróbios - 0,85
medios anaeróbios - 0,95
Plomo - 0.60
Aleaciones de cobre - 0.5 a - 0,65
Aluminio -0,95 a -1,20
4
Corrientes requeridas para proteger acero
Medio Densidad de corriente (A m )
H SO caliente 300 - 500
Suelos 0,01 - 0,5
Agua de mar A.V. 0,3 - 0,15
Agua caliente sat O 0.1 - 0,15
Agua en movimiento 0,05 - 0,1
-2
2 4
2
-0,5
Corrosión
Intensa
Corrosión
Libre
Protección
Escasa
Zona
de
Protección
Catódica
Sobre-
protección
ligera
Sobre-
protección
Acusada
Sobre-
protección
Severa
-0,6 -0,7 -0,8 -0,9 -1,0 -1,1 -1,1
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Pcato
dica-09
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Pasividad
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Corriente impresa
Rectificador
Cátodo AnodoH
+H
+
H+
H+
H2H2
2e-
2e-
2e-
2e-
2e-
2e-
R
Las reacciones R que pueden verificarse en el ánodo son:
1) M M + 2e
2) 2H O O + 4 H + 4e
3) 2Cl Cl + 2e
2+ -
+ -
- -
2 2
2
+-
La reacción debe evitarse ya que provoca el consumo del ánodo.
Las reacciones y son las que suelen darse sobre ánodos inertes
que son los utilizados normalmente en corriente impresa.
Los potenciales de las reacciones y a pH 7 son 0,82 y 1,36 V. Así,
durante la polarización anódica se producirá primero la evolución
de O y posteriormente la de Cl .
La evolución de O es muy lenta sobre la mayoría de los metales: i
(Pt) 10 Acm .
La evolución de Cl es mucho más rápida i (Pt) 10 Acm . Cuando se
alcanza el valor 1,36 se produce un aumento brusco de la corriente.
2 2
2
2
o
o
-12 -2
-3 -2
1
2 3
2 3
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Pcato
dica-10
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Pasividad
Laboratorio de Corrosión y Protección
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Anodos para corriente impresa
HIERROS FUNDIDOS Y ACEROS.-
MATERIALES PASIVABLES.-
i= 10.8-40 A/ m ; Consumo
0.23-0.45 Kg/A a)
GRAFITO COMPACTADO.-
PLATINO.-
2
i= 10.8-
40 A/ m ; Consumo 0.23-0.45 Kg/A a)
i= 540-
1080 A/ m ; Consumo 6 mg/A a)
2
2
Fueron utilizados en los
inicios de la protección catódica. Se disolvían rápidamente al
darse fundamentalmente la reacción 1.
En suelos libres de Cl- la reacción 2
es 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).
Se suele utilizar en suelos y aguas.
No son utilizables aceros inoxidables ya que su capa pasiva se
desestabiliza al potencial de evolución del O o se pican a
potenciales más bajos en presencia de cloruros.
Es un material inerte y de bajo coste.
Se suele utilizar en suelos y agua salada ya que el Cl evoluciona alta
velocidad con bajas polarizaciones. Es un material frágil.
Se suele utilizar grafito como relleno de otros ánodos: incrementa
el área anódica, disminuye la resistencia entre el ánodo y el
electrolito, facilita el desprendimiento de O y aumenta la vida de
los ánodos.
Es el material ideal para ser utilizado como ánodo de
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 agua y agua de mar.
2
2
2
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Pasividad
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Anodos de Sacrificio vs Corriente Impresa
Anodos de Sacrificio:
Corriente Impresa:
VENTAJAS
No se necesita una fuente de corriente externa.
Fácil de instalar
Deben estar correctamente unidos 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.
INCONVENIENTES
No permite vencer fuertes caídas óhmicas.
Uso restringido a medios conductores y a estructuras
recubiertas.
VENTAJAS
Permite vencer caídas óhmicas altas.
Se puede utilizar para proteger estructuras grandes, no
recubiertas en medios poco conductores.
Se necesitan pocos ánodos
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
homogéneos en estructuras complejas.
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Pasividad
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Protección Catódica
Comparación entre Protección Anódica y
Protección Catódica
Anódica Catódica
Sólo pasivables Cualquier aleación
Corrosividad media/alta Corrosividad media/baja
Instalación Alto Bajo
Mantenimiento Alto Bajo
Operación Muy Bajo Alto
Corriente Alta Baja
Potenciostatos Potenciostatos/Galvanostatos
Muy baja Mas alta
Es una medida de la V No mide la V
Pueden ser determinadas Experiencia
a través de medidas
electroquímicas
corr corr
Tipo de metales
Tipo de medios
Costes
Equipamiento
Corriente aplicada
Condiciones de operación
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Protección Catódica vs Protección Anódica
Protección Anódica Protección. Catódica
Metales Pasivables Cualquier tipo
Medios Corrosividad Corrosividad
Media/alta Media/baja
Suprime la No Si
reacción anódica
Condiciones Determinables Ajuste fino en
de trabajo en laboratorio funcionamiento
Demanda de Baja/mantenimiento Alta
corriente Alta/establecimiento
Corriente Mide V No mide V
aplicada
Distribución Homogénea No homogénea
Protección No No
sobre la línea de agua
Aire No No
No conductores No No
corr corr
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