.ÍNDICE
Pagina
1. Introducción 3
2. Naturaleza electroquímica de la corrosión 4
2.1 Fuente de potencial 4
2.2 Ánodo 7
2.3 Cátodo 7
2.4 Electrolito 7
3. Gases disueltos 9
4. Variables físicas 10
5. Tipos de corrosión 11
5.1 Uniforme 12
5.2 Galvanica 12
5.3 Por erosión 13
5.4 Por picado 14
5.5 Exfoliación y dealeado 15
5.6 Ínter granular 16
5.7 Bajo tensiones 17
5.8 Por fatiga 18
5.9 Bacteriana 19
5.10 Química 19
6. Métodos para controlar la corrosión 20
6.1 Eliminación de los elementos corrosivos 21
6.2 Materiales resistentes a la corrosión 21
6.3 Protección catódica o galvanica 22
6.4 Barreras de protección 28
6.5 Sobre dimensionamiento 29
7. Ejemplos de protección 30
8. Anexos 31

9. Conclusión 35
10. Bibliografía 36

Introducción

Se entiende por corrosión la interacción de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el consiguiente deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas. La característica fundamental de este fenómeno, es que sólo ocurre en presencia de un electrolito, ocasionando regiones plenamente identificadas, llamadas anódicas y catódicas: una reacción de oxidación es una reacción anódica, en la cual los electrones son liberados dirigiéndose a otras regiones catódicas. En la región anódica se producirá la disolución del metal (corrosión) y, consecuentemente en la región catódica la inmunidad del metal.

Los enlaces metálicos tienden aconvertirse en enlaces iónicos, los favorece que el metal pueda en cierto momento transferir y recibir electrones, creando zonas catódicas y zonas anódicas en su estructura. La velocidad a que un material se corroe es lenta y continua todo dependiendo del ambiente donde se encuentre, a medida que pasa el tiempo se va creando una capa fina de material en la superficie, que van formándose inicialmente como manchas hasta que llegan a aparecer imperfecciones en la superficie del metal













Naturaleza electroquimica de la corrosión

Prácticamente todos los problemas de corrosión que ocurren en la producción industrial son debidos a la presencia de agua. Esta sustancia estando presente ya sea en pequeñas o grandes cantidades siempre será necesaria para el proceso de corrosión. Consecuencia de esto, la corrosión por ocurrir en presencia de agua es un proceso electroquímico. Esto significa que hay un flujo de corriente eléctrica en el proceso de corrosión. Ahora bien, para que la corrosión fluya debe existir una fuerza impulsora esto es una fuente de potencial, y así se completa el circuito eléctrico.

Fuente de potencial

Diferentes metales tienen potenciales de oxidación distintas, o sea, el potencial necesario para remover electrones. También los electrones son removidos más fácilmente en algunos ambientes que en otros. Por ejemplo los electrones del fiero se remueven con mas facilidad en presencia de el agua y oxigeno, y los del aluminio en presencia de los iones de cloro.

Potencial de electrodo: El hierro se disuelve en forma de Ion, produciéndose electrones de exceso, así se produce rápidamente el equilibrio entre iones y electrones yaque entonces se recombinan a la misma velocidad con que se decomponen.










La producción de iones y electrones toman un potencial eléctrico llamado potencial de electrodo que depende de

1.- Naturaleza del material
2.- Naturaleza de la solución

No todos los metales se oxidan a iones y electrones con igual facilidad. Por ejemplo los átomos a lo largo de los bordes de grano están ubicados en forma menos estable que aquellos en el interior de la red cristalina. Así que ionizan más rápidamente. Aun mas, la reacción de la ionización se equilibrara con un potencial de electrodo más elevada si el metal entra en solución en la que están más estables ( Fe2+ es más estable en la solución que contenga CI).



















Para medir el potencial de electrodo de cualquier material (y luego su tenencia de corrosión), se determina la diferencia de voltaje entre el metal y un electrodo estándar (de hidrogeno, de calomelanos, de cobre/sulfato de cobre, etc.).

Mediciones similares a estas permiten confeccionar la tabla de potencial de electrodo de todos los metales (tabla 1). Los metales alcalinos y alcalinos térreos (li, K, Ca, Na, Mg, etc.) que sujetan a sus electrones más o menos débilmente muestran una mayor diferencia potencial que el hierro y se encuentran más bajos en la escala de potencial. Mientras que los metales nobles tales como el Ag, Pt y Au producen menos electrones que el hidrogeno y están mas altos en la escala potencial.

Tabla: potencial de electrodo de metales (25 sC, solución molar de iones metálicos).



















Ánodo

El ánodo es aquella porción de la superficie del metal quese esta corroyendo. Es lugar donde el metal se disuelve y pasa a la solución. Cuando el metal se disuelve los átomos metálicos pierden electrones y pasan a la solución como iones. Aunque los átomos contienen igual número de protones (partículas cargadas positivamente) y electrones (partículas cargadas negativamente) la perdida de electrones conduce a un exceso de cargas positivas y el resultado es un Ion cargados positivamente. La pérdida de electrones se llama oxidación.

Cátodo

El cátodo es la porción de la superficie metálica que no se disuelve , pero es el sitio de otra reacción química necesaria para que ocurra el proceso de corrosión. Los electrones que quedaron libres por la disolución del metal en el ánodo, viajan a través del mismo hasta la zona catódica en donde se consumen por la reacción de un agente oxidante presente en el agua. Este consumo de electrones se llama reacción de reducción.

Electrolito

Para que ocurran las reacciones químicas previamente descritas y se complete el circuito eléctrico, la superficie metálica (tanto el cátodo como el ánodo) deben estar cubiertas por una solución conductoras de la electricidad, es decir de electrolito. El agua pura es un mal electrolito, pero la conductividad aumenta rápidamente adicionándole sales solubles. El electrolito conduce la corriente del ánodo al cátodo y de ahí vuelve al ánodo a través del metal, completando el circuito.
La combinación de un ánodo, cátodo y electrolito se conoce como celda electroquímica o celda de corrosión.



ELECTROLITO

METAL




Composición del electrolito

Existen dos aspectos por los cuales la composición del electrolito afecta a la corrosión,el primero cuando solo afecta a la conductividad y el segundo cuando afecta el potencial de corrosión básico del sistema. Este último tiene relación con la presencia o no en la solución de agentes oxidantes los cuales son necesarios para construir la parte catódica de las celdas de corrosión. Estos dos factores son los más importantes puesto que la reacción anódica no ocurre así

a) Esta ausente la correspondiente reacción catódica.
b) La conductividad del electrolito es nula.






Gases disueltos

El oxigeno, el dióxido de carbono y el acido sulfhídrico disuelto en el agua aumentan la corrosividad de esta. Es así que los gases disueltos son la principal, causa de la mayor parte de los problemas de corrosión.

Oxigeno disuelto

De los tres gases disueltos anteriormente mencionados el oxigeno es lejos el peor del grupo. Basta una pequeña concentración para causar una corrosión severa y si uno los otros dos gases están presentes aumenta drásticamente la corrosión.
El oxigeno siempre acelera la corrosión debido a que es un oxidante fuerte (eleva el potencial electroquímico) y se reduce rápidamente en el cátodo. Esto significa que se combina muy fácil con los electrones del cátodo con los cual la velocidad de corrosión de la aleación estará limitada exclusivamente por la rapidez con que este gas se difunde desde el ceno del electrolito a la superficie del metal. Generalmente el oxigeno causa picado .

Dióxido de carbono disuelto

Cuando el dióxido de carbono se disuelve en agua se forma acido carbónico, disminuyendo el ph de la solución y aumentando su corrosividad. No es tan corrosivo como el oxigeno pero usualmente produce picado. Lacorrosión causada únicamente por le dióxido de carbono se conoce como la corrosión suave.

Acido sulfhídrico resuelto

El acido sulfhídrico es muy soluble en agua y cuando se disuelve, se comporta como un acido débil y causa picado. El ataque debido a la presencia del acido sulfhídrico se conoce como la corrosión acida. La combinación de acido sulfhídrico y dióxido de carbono es mas agresiva que el acido sulfhídrico solo y esta combinación es la que se encuentra frecuentemente en los pozos petrolíferos. Una vez mas, sin estas condiciones se tienen la presencia de pequeñas cantidad de oxido, el resultado es desastroso. Se debe hacer notar que el acido sulfhídrico puede también generado por microorganismos. Por ejemplo, en la producción del petróleo la fuente principal del problema es “ desulfovibrio desulfuricans”, conocida comúnmente como la bacteria reductora de sulfato. Esta bacteria contribuye a la corrosión debido a su habilidad para crecer en ambiente con muy poco oxigeno. Las condiciones anaeróbicas que existen debajo de una colonia de bacterias producen una celda de aireación diferencial con el ceno del electrolito, lo que trae como resultado una rápida corrosión bajo las colonias de bacterias.

VARIABLES FISICAS

Temperatura:

Al igual que las reacciones químicas, la velocidad de corrosión aumenta generalmente con la temperatura. Un método empírico sugiere que la velocidad se duplica por cada 10s C que aumenta la temperatura.

Presión

La presión afecta la velocidad de las reacciones químicas en la que participan gases y por consiguiente las reacciones de corrosión no son excepción. En sistemas de extracción de petróleo el efecto de lapresión esta en la concentración de gases disueltos . Si esta variable aumenta, mayor cantidad de gas hay en la solución, con lo cual se aumenta la corrosividad del medio.







TIPOS DE CORROSIÓN.

La corrosión ocurre habitualmente en diferentes formas y su clasificación se basa en uno de estos tres factores

1.- Naturaleza del medio corrosivo:

La corrosión puede clasificarse como seca o húmeda. En este último caso es necesaria la presencia de un líquido o de humedad. Por corrosión seca se entiende aquella que afecta reacciones con gases a temperaturas elevadas.

Mecanismo de corrosión:

Este tipo de clasificación entrega la llamada corrosión química o la corrosión electroquímica.

Apariencia del metal corroído:

La corrosión puede ser uniforme y en el tal caso la velocidad de corrosión sobre todo la superficie del metal es la misma, o puede ser localizada y en tal caso solo afectan a pequeñas zonas de la superficie.
La corrosión por la apariencia (uniforme o localizada) es la que mas se emplea. Para completar la clasificación en este caso, es necesario distinguir entre la corrosión localizada macroscópica y la localizada microscópica. En esta última la cantidad de material disuelto es mínima y puede ocurrir un problema serio antes que el daño sea visible al ojo humano. Habitualmente la corrosión macroscópica rara vez se desarrolla mas halla de la estructura metalúrgica pero causa fragilidad. Esto la distingue de la microscópica como el picado, que puede iniciarse como un defecto estructural, pero se desarrolla disolviendo una buena cantidad de metal.


Corrosión uniforme

La corrosión uniforme es la forma mas común y benignade corrosión. Esta se desarrolla atacando grandes áreas del material y puede ser seca o húmeda; electroquímica y química. Para su control se emplea una adecuada elección del material o un método de protección como la pintura. La corrosión uniforme es la forma mas fácil de medir y no ocurren fallas inesperadas sise realiza una inspección regular.

CORROSIÓN

METAL


Corrosión galvanica

La corrosión galvanica puede ocurrir cuando se ponen en contacto dos materiales diferentes (o se encuentren conectados por un conductor eléctrico) expuestos a una solución conductora. Al existir una fuerza de potencial eléctrico entre metales disímiles, se produce un paso de corriente lo cual da como resultado la disolución de uno de los metales de el acople. Mientras mayor sea la diferencia de potencial entre los metales, mayor es la probabilidad de corrosión galvanica. Se debe recalcar que la corrosión galvanica aumenta solo el deterioro de uno de los metales. Este metal o aleación se denomina activo y el otro metal del acople se conoce con el nombre de metal noble. Las áreas relativas entre los dos metales son importantes. Un área muy grande de metal noble frente a un área pequeña de metal activo acelera el ataque y vise-versa.

La corrosión galvanica se suele reconocer por un aumento de esta en uno de los metales junto a la unión y se suele evitar mediante un diseño adecuado, por aislamiento entre los metales disimiles o adecuando la relación de áreas.




METAL NOBLE


METAL ACTIVO


Corrosión por erosión

Cuando el sistema corrosivo se mueve sobre la superficie metálicase aumenta la velocidad de ataque debido a la mezcla de roce y corrosión. Este tipo de ataque se llama corrosión – erosión. Habitualmente, el rol de la erosión es remover las películas protectoras que se forman en la superficie metálica ya sean de óxidos o de productos de corrosión adherentes.

Este tipo de ataque tiene apariencia de picaduras difusas en la dirección de flujo del agente corrosivo. Está gobernada por condiciones de elevada velocidad, y se da frecuentemente en bombas, agitadores y tuberías (particularmente en codos y bifurcaciones). Escorias que se mueven lentamente y que contengan partículas sólidas pueden también causar corrosión. La forma de solucionar este problema es mediante un cambio de diseño o un cambio de material.

La corrosión por flotamiento y la corrosión por cavitación (caries) son otras formas de corrosión – erosión. La cavitación es causada por el colapso de burbujas de vapor en la superficie del metal, este golpe continuo puede producir la remoción de productos de corrosión. La corrosión por flotamiento es cuando el roce entre dos metales da origen a daño mecánico en uno de ellos o en ambos. Este roce trae como consecuencia que siempre esta expuesto el metal desnudo (sin óxidos o películas protectoras) a la acción del medio agresivo. La forma de minimizar la corrosión por flotamiento es mediante el empleo de materiales duros, por diseño o por lubricación que incluye inhibidores.


MEDIO EROSIVO



Corrosión por picado

La corrosión por picado corresponde a la formación de hoyos en una superficie relativamente poco atada por un metal. Estos hoyospueden tener diferentes formas y esta es a menudo responsable de su crecimiento. Para minimizar el picado es deseable una superficie limpia y homogénea. Por ejemplo un metal puro y homogéneo con una superficie muy pulida tiene generalmente mayor resistencia que uno que contiene inclusiones, defectos o superficie rugosa.
El picado a menudo es un proceso lento (pude tomar varios meses o años en ser visible) que puede causar fallas inesperadas. El tamaño pequeño de un picado y la poca cantidad de material que se disuelve durante sus inicios hace difícil detectarlo en estas condiciones.
Las mejores maneras de evitar el picado es mantener superficies limpias, oxigenadas y elegir materiales de reconocida resistencia al fenómeno.




ZONA CON PICADURA





Exfoliacion y dealeado

La exfoliacion es una corrosión bajo la superficie del material que comienza con una superficie limpia desarrollándose por debajo. Difiere del picado en que el ataque tiene una apariencia laminar. El ataque se reconoce por las laminillas y algunas veces por ampollas superficiales.
Este tipo de ataque es muy conocido en el caso de aleaciones de aluminio y se elimina mediante el empleo de aleantes y por tratamientos térmicos.
El dealeado es la remoción de uno de los elementos de la aleación. El caso mas común es la salida del zinc de los latones (dezincado). Este tipo de corrosión da origen a una esponja metálica con perdidas de propiedades mecánicas. La única manera de evitarla es el empleo de materiales no susceptibles.


LAMINA DE ALEACIÓN PRODUCTO DE LA CORROSIÓNCorrosión ínter granular:

Primero debemos considerar algunos conocimientos básicos de metalúrgica. Cuando un metal solidifica, comienza en varios núcleos distribuidos al azar. Cada uno de estos núcleos se desarrolla de acuerdo a una dirección determinada, dando origen a lo que se conoce como grano. Sin embargo, debido a la nucleación al azar, los planos atómicos en los bordes del grano no coinciden, con lo cual dicha zona suele ser desordenada y altamente reactiva.
Estos bordes o límites de grano sufren corrosión preferencial en ciertos casos y su ataque esta relacionado con la segregación de elementos específicos durante la formación de dichos limites. No siempre la corrosión preferencial ocurre en el límite mismo, debido a una perdida de uno de los elementos que es el que entrega la resistencia a la corrosión del material. En casos severos el resultado del ataque es una total perdida de las propiedades metalúrgicas acompañadote un despegue de los granos.
El fenómeno de borde de grano que causa corrosión ínter granular es sensible a la temperatura. La susceptibilidad al ataque ínter granular es habitualmente producto de un tratamiento deseado o no (soldadura, operación de relevación de tenciones) y puede ser corregido por otro tratamiento térmico o por empleo de una aleación modificada. La corrosión ínter granular ocurre en numerosas aleaciones incluyendo aceros inoxidables austeniticos, aleaciones en base cobre, aluminio y níquel.


OBSERVACIÓN MICROSCOPICA

GRANO
METAL

Corrosión bajo tenciones

La acción conjunta entre acción mecánica y un medio agresivo dan como resultado unafisuración de la aleación metálica. Un elevado numero de aleaciones son susceptibles a este problema, pero afortunadamente el numero de pares aleación – medio no es muy alto. Es sin embargo, el problema mas serio y sin solución de la metalurgia actual. Las tenciones que causan la fisuracion pueden provenir de tensiones residuales por trabajo en frió, soldadura, tratamientos térmicos o tensiones externas aplicadas durante el servicio. Los métodos para combatir la corrosión bajo tensiones incluye el relevamiento de tensión, la eliminación de especies criticas del medio corrosivo o selección de un material mas resistente.
Uno de los tipos más conocido de corrosión bajo tensiones es la fragilizacion cáustica que sufren las calderas. En general las características del fenómeno son

a) La corrosión bajo tensión requiere de tracción. Bajo tensiones de compresión la fisuracion no ocurre.

b) Las fisuras aparecen macroscopicamente frágiles, a diferencia de fallas mecánicas de la misma aleación en ausencia del medio corrosivo especifico en donde aparecen generalmente dúctiles.

c) Unos pocos medios específicos causan la fisuracion en una dada aleación. Frecuentemente el mismo medio no causa fisuracion en otras aleaciones.

e) La corrosión bajo tensiones puede ocurrir en medios en que sin tensión la aleación se ataca generalizadamente.

f) Pueden pasar largos periodos de tiempo (años) hasta que la fisura sea visible. Luego de esto la fisura se propaga muy rápido y el resultado es una falla inesperada.

g) En muchos casos se desconoce el porque del fenómeno y lo único que se tiene un gran numero de fallas.

MEDIO AGRESIVOMETAL

Corrosión por fatiga

La corrosión por fatiga es una forma especial de corrosión bajo tensiones. Las fallas por fatiga pueden ocurrir en aucensia de medios agresivos y son causadas por ciclos repetitivos de tensión. Tales fallas son comunes en estructuras sujetas a vibración. Por la presencia del medio la susceptibilidad a la fatiga aumenta y la falla resultante es corrosión-fatiga. Una aleación que ha fallado por este motivo tiene siempre productos de corrosión en la fisura. Los métodos tienden a prevenir la corrosión-fatiga-cambios de diseño, protección por cuanto una vez que la fisura se ha iniciado es imposible detener su propagación


METAL
Corrosión bacteriana

Corresponde a la destrucción de metales en medios donde sean capaces de desarrollarse elementos “microbianos” que atacan electroquímicamente al metal. Los tipos mas conocidos son los “tiobasilos aeróbicos” que dan lugar a la formación de acido sulfuroso, “lactó bacilos anaeróbicos” que forman ácidos orgánicos en las industrias azucareras y las conocidas bacterias reductoras de sulfato presentes en medios anaeróbicos en presencia de sulfatos y materias orgánicas en descomposición.

Corrosión química

Corresponde en esencia a un ataque químico por acción de ácidos o álcalis fuertes.
Dentro de este tipo de ataques se pueden clasificar a todos los medios que por oxidación o reducción ocasionan un desgaste parejo y acentuado del metal, perdiendo prácticamente igual espesor en todas sus partes.
Este tipo de corrosión es común en todas las industrias donde se trabaja con los elementos indicados tales como petroquímicas, minería, papeleras, etc.

GOTA DE ACIDO SULFURICOMETAL

METODOS PARA CONTROLAR LA CORROSIÓN

La tendencia de los metales a corroerse es un hecho natural y permanente. El problema radica en controlar este efecto destructivo con la mayor economía posible, en la forma técnicamente adecuada optimizando los recursos existentes. Cinco son los métodos para ello, pero cuatro son los más usados

1) Eliminación de los elementos corrosivos (alteración del ambiente)
2) Mejores materiales de construcción, resistentes a la corrosión.
3) Protecciones eléctricas ( catódicas o anódicas).
4) Colocar una barrera entre el material y el ambiente.
5) Sobre dimensionamiento de las estructuras.


Cada uno de estos métodos tiene sus ventajas y desventajas, y cierta área de uso en la cual es el más económico.

Como una planta industrial es un conjunto de muchas y variadas calidades de ambientes, no puede indicarse un método universal. Cada situación deberá estudiarse individualmente de modo de decidir cual de los métodos deberá usarse, evaluando el tiempo de detención de los equipos, posibilidades de obsolescencia técnica, demora, ambiente, costos de fallas por corrosión, etc.

Deberá evaluarse por separado cada problema según estos factores para lograr la protección mas practica y a la vez mas económicas. A menudo este estudio deberá realizarse en la etapa de proyecto ya que su solución una vez con la planta en funcionamiento será mucho mas costoso y a menudo poco practico de llevar a cabo e incluso irrealizable, por las características propias del la industria.



Eliminación de los elementos corrosivos

Este procedimiento engloba métodos como por ejemplo, evitar descargas accidentales de líquidos corrosivoso agregando inhibidores a líquidos dentro de circuitos cerrados (calderas).
El uso de inhibidores químicos normalmente se restringe a sistemas de circulación o abastecimiento de aguas, a líneas de vapor y condensado, y a líneas de salmuera. Como todos estos sistemas actúan por inmersión en soluciones, su uso en el campo de la mantención es limitado. Además de ello, deberán tenerse precauciones en cuanto a tipo y cantidad de los productos químicos agregados como inhibidores. Una mala selección de ellos o la mantención inadecuada de las concentraciones puede acelerar más la corrosión que evitarla. Sin embargo si se usa una buena forma dentro de su campo limitado ayudaran eficientemente a minimizar el problema a un costo relativamente bajo. El procedimiento de alterar el ambiente engloba también otros sistemas, como por ejemplo la instalación de sistemas de aire acondicionado o el uso de disecantes para mantener un ambiente seco. Este ultimo es solamente una protección temporal.

Materiales resistentes a la corrosión

Principalmente debido a su bajo costo y sus buenas propiedades mecánicas, el hierro y el acero, son los materiales mas ampliamente usados en la mecánica. Desafortunadamente como se ha descrito previamente , estos materiales en la mayoría tienden a corroerse y volver a su estado primitivo. Por ello en ciertos casos de corrosión, se prefiere el empleo de materiales menos activos o aleaciones especiales, para retardar el proceso de degradación. En solicitaciones en extremos severas esta es la única solución posible.

El trabajo a altas temperaturas, combinados con elementos químicos altamente corrosivos produce una solicitación demasiado severapara los materiales o la protección corrientes, y en este caso de alto costo inicial de estos productos o alecciones especiales, es fácilmente justificable por el largo periodo en que se prestan servicios satisfactorios.

Entre los metales comúnmente usados en aleaciones con aceros se encuentran :

1) el cromo
2) el cobre
3) el níquel
4) el molibdeno

En otros casos se usan metales como aluminio, cuyo precio es muy razonable. Materiales menos comunes como el titanio y el tantalio se emplean solamente bajo condiciones muy severas. La decisión sobre cual de estos materiales se usara o que tipo de protección se empleara, dependerá en gran parte del tipo de ambiente y del costo de los métodos de alternativa. N la mayor parte de una planta industrial las solicitaciones son débilmente corrosivas y el uso de aleaciones especiales o materiales raros no será económico.

Además de las aleaciones especiales hoy en día una gran cantidad de materiales plásticos, entre ellos materiales termoplásticos como el polietileno, también cloruro de polivinilo y politetrafluoretileno. Se usan también en cañerías y ductos de vapor compuesto en base a resinas epoxicas y poliesteres reforzados con fibra de vidrios. Estos materiales se emplean en tuberías con temperaturas de trabajo elevadas y pueden ser también usados en la construcción de estanques y otros equipos de procesos de condiciones locales altamente agresivas.

Protección catódica o galvánica.

La protección catódica es una técnica de control que esta siendo aplicada en el mundo entero con mucho éxito, se puede aplicar protección catódica en metales como Aceros, cobre , latón y aluminio, Como condición fundamental lasestructuras componentes del objetos a proteger y el elemento de sacrificio, deben mantenerse en contacto eléctrico e inmerso en un electrolito.

Fundamento de la protección catódica

La protección catódica realiza una corriente externa de una fuente de poder, la cantidad de corriente que fluye, sea ajustada apropiadamente venciendo la corriente de corrosión y descargándose desde todas las áreas anódicas, existirá un flujo neto de corriente sobre la superficie, llegando a ser toda esta superficie un cátodo.

Para que la corriente sea forzada sobre la estructura, es necesario que la diferencia potencial del sistema aplicado sea mayor que la diferencia potencial del micro celdas de corrosión originales.

La protección catódica funciona gracias a la descarga de corrientes desde una cama de ánodos hacia tierra y dichos materiales están sujetos a corrosión, por lo que es deseable que dichos materiales se corroan a menores velocidades que los materiales protegidos

Teóricamente se establece que el mecanismo consiste en polarizar el cátodo, llevándolo mediante el empleo de una corriente externa, mas allá del potencial de corrosión, hasta alcanzar por lo menos el potencial del ánodo en un circuito abierto, adquiriendo ambos el mismo potencial eliminándose a corrosión del sitio, por lo que se considera que la protección catódica es una técnica de polimerización.

Polimerización catódica.

La protección catódica no elimina la corrosión, esta remueve la corrosión de la estructura a ser protegida y la concentra en un punto donde se descarga la corriente. Para su funcionamiento práctico requiere de un electrodo auxiliar (ánodo), una fuente de corriente continúa cuyoTerminal positivo se conecta el electrodo auxiliar y el Terminal negativo a la estructura a proteger, fluyendo la corriente desde el electrodo a través del electrolito llegando a la estructura.


En la figura se muestra ejemplos de protección catódicas






























Sistemas de protección Catódicas
Ánodo galvanico:

Se fundamenta en el mismo principio de la corrosión galvanica, en la que el metal mas activo es anódico con respecto a otro más noble, corroyéndose el metal anódico. En la protección catódica con ánodo galvanico, se utilizan metales fuertemente anódicos conectados a la pieza a proteger, dando origen al sacrificio de dichos metales por corrosión, descargando suficiente corriente, para la protección de la pieza.
La diferencia potencial existente entre el metal anódico y la pieza a proteger, es de bajo valor este sistema se usa para pequeños requerimientos de corriente pequeñas estructuras y en medio de baja resistividad.

Características de un ánodo de sacrificio

1.- Debe tener un potencial de disolución lo suficientemente negativo, para polarizar la estructura de acero (metal que normalmente se preteje) a -0.8V, sin embargo el potencial no debe ser excesivamente negativo, ya que eso motivaría un gasto superior, con innecesario paro de corriente. El potencial practico de disolución puede estar comprendido entre -0.95 a -1.7 V
2.- Corriente suficientemente elevada, por unidad de peso material consumido.
Buen comportamiento de polimerización anódica a través del tiempo.
Bajo costo.

Tipos de ánodo:

Considerando que el flujo de corriente se origina en la diferencia potencialexistente entre el metal a proteger y el ánodo, este ultimo deberá ocupar una deposición mas elevada en la tabla de potencias (serie electroquímica o serie galvanica). Los ánodos galvanices que con mayor frecuencia se utilizan en la protección catódica son: manganeso zinc, aluminio.

Manganeso: los ánodos de manganeso tienen en alto potencial con respecto al de hierro y están libres de pasivación. Están diseñados para obtener el máximo rendimiento posible, en su función de protección catódica. Los ánodos de manganeso se utilizan en oleoductos, pozos, tanques de almacenamiento de agua incluso para estructuras que requieran una protección temporal.
Zinc: Las aleaciones de Zinc se emplean generalmente para la protección del casco de buques de pequeñas dimensiones, tuberías, etc. donde el efecto del recubrimiento ó lodos tienden a precisar bajas densidades de corriente anódica. Los ánodos de Zinc son adecuados para su aplicación satisfactoria en agua de mar y lechos marinos con resistividades de hasta 1000 W /cm.
El potencial en circuito abierto frente al acero protegido por la aleación de Zinc es de 250 mV. A temperatura ambiente en agua de mar. El voltaje en circuito abierto disminuye cuando aumenta la temperatura y por lo tanto es de escasa aplicación cuando las tuberías son de transporte de productos a elevadas temperatura, donde los ánodos son forzados a operar bajo condiciones de transferencia de calor. En estos casos debería considerarse aleaciones alternativas.
Aluminio: Para estructuras inmersas en agua de mar.

Corriente impresa: En este sistema se mantiene el mismo principio fundamental, pero tomando en cuenta las limitaciones del material, costo y diferencia depotencial con los ánodos de sacrificio, se ha ideado este sistema mediante el cual el flujo de corriente requerido se origina en una fuente de corriente generadora continua regulable o, simplemente se hace uso de los rectificadores, que alimentados por corriente alterna ofrecen una corriente continua apta para la protección de la estructura.
La corriente externa disponible es impresa en el circuito constituido por la estructura a proteger y la cama anódica. La dispersión de la corriente eléctrica en el electrolito se efectúa mediante la ayuda de ánodos inertes cuyas características y aplicación dependen del electrolito.
El terminal positivo de la fuente debe siempre estar conectado a la cama de ánodo, a fin de forzar la descarga de corriente de protección para la estructura.
Este tipo de sistema trae consigo el beneficio de que los materiales a usar en la cama de ánodos se consumen a velocidades menores, pudiendo descargar mayores cantidades de corriente y mantener una vida más amplia.

En virtud de que todo elemento metálico conectado con el terminal positivo de la fuente e inmerso en el electrolito es un punto de drenaje de corriente forzada y por tanto de corrosión, es necesario el mayor cuidado en las instalaciones y la exigencia de la mejor calidad en los aislamientos de cables de interconexión.


Ánodos utilizados en la corriente impresa

Chatarra de hierro: por su economía es a veces utilizado como electrodo dispersor de corriente. Este tipo de ánodo puede ser aconsejable su utilización en terrenos de resistividad elevada y es aconsejable se rodee de un relleno artificial constituido por carbón de choque. El consumo medio de estos lechos de dispersión decorriente es de 9Kg/A·año

Ferro silicio: este ánodo es recomendable en terrenos de media y baja resistividad. Se coloca en el suelo hincado o tumbado rodeado de un relleno de carbón de coque. A intensidades de corriente baja de 1S, su vida es prácticamente ilimitada, siendo su capacidad máxima de salida de corriente de unos 12 a 15 A por ánodo. Su consumo oscila a intensidades de corriente altas, entre 0 a 0,9 Kg./A·año. Su dimensión más normal es la correspondiente a 1500 Mm. de longitud y 75 Mm. de diámetro.

Grafito: puede utilizarse principalmente en terrenos de resistividad media y se utiliza con relleno de grafito o carbón de coque. Es frágil, por lo que su transporte y almacenamiento debe ser cuidado. Sus dimensiones son variables, su longitud oscila entre 1000-2000 Mm. y su diámetro entre 60-100 Mm., son más ligeros de peso que el ferro silicios. La salida máxima de corriente es de 3 a 4 A por ánodo, y su desgaste oscila entre 0 y 1 Kg./A·año.

Titanio-platinado: este material esta especialmente indicado para instalaciones de agua de mar, aunque sea perfectamente utilizado en agua dulce o incluso en suelo. Su característica más relevante es que a pequeños voltajes (12V) se pueden sacar intensidades de corriente elevadas, siendo su desgaste imperceptible. En agua de mar tiene sin embargo limitaciones en la tensión a aplicar, que nunca puede pasar de 12V, ya que ha tensiones más elevadas podrían ocasionar el despegue de la capa de oxido de titanio y, por lo tanto la deterioración del ánodo. En agua dulce que no tengan cloruro pueden actuar estos ánodos a tensiones de 40-50V.


Barreras de protección

Es sin lugar a dudas el más usado por su versatibilidady efectividad, siendo suficiente en la gran mayoría de los casos. Consiste, en términos generales, en aislar la superficie del ambiente, de los agentes corrosivos mediante una barrera impermeable. Específicamente significa revestirla con una pintura o recubrimiento. Estos materiales son responsables de la protección de la basta mayoría de las superficies metálicas.

Una película de revestimiento protege realmente los sustratos de metal de tres formas

1) los revestimientos pueden disminuir la tasa de difusión de agua y el oxigeno del ambiente hacia la superficie del metal. Esto limita el electrolito disponible para completar el patrón de la corrosión

2) la capa de pintura puede disminuir la tasa de difusión de productos de corrosión desde la superficie del metal a través de la película de pintura. Este importante paso lento limita el flujo electrónico que es la corrosión.

3) Los pigmentos anticorrosivos que contiene un primero bien formulado cambia las propiedades de las superficies del metal base. El resultado de este cambio es que el metal desarrolla una alta resistencia eléctrica que bloquea el proceso de corrosión. Diferentes pigmentos llevan acabo esta tarea de distintas maneras. Algunos se pegan a la superficie de metal de tal manera que bloquean la capacidad del oxigeno para recoger electrones. Otros crean películas de óxidos tan gruesas que don malas conductoras de electrones. Los otros reaccionan con iones de la superficie como los clorhídricos o los sulfatos para formar sales insolubles impidiendo el efecto pernicioso de estos contaminantes.

En resumen las pinturas funcionan porque le dan un paso lento a la reacción corrosiva. Estareducción en la tasa de flujo de corriente en el proceso electroquímico de corrosión, disminuye sustancialmente la velocidad a la cual se corroe el metal.

Sobredimensionamiento.

Este método consiste básicamente en usar partes estructurales sobredimensionadas en espesor, anticipándose a pérdidas de material debidas a fenómenos de corrosión..
Este método se usaba mucho antiguamente pero hoy en día existe una tendencia a usar estructuras cada vez más livianas pero mejor protegidas contra la corrosión. La principal desventaja del sobre dimensionamiento es que de además de ser de alto costo, nadie puede predecir cuanto será la verosidad de corrosión ya que no se tiene normalmente control sobre las condiciones ambientales, siendo suficiente un leve cambio para producir una alteración en la velocidad de corrosión final.









Ejemplos de proteccion

PROTECCIÓN DE TUBERÍAS ENTERRADAS DE GRAN LONGITUD, OLEODUCTOS Y GASODUCTOS:
Para el transporte por tubería de productos petrolíferos se emplean tuberías de diferentes diámetros que abarcan grandes distancias que en muchas ocasiones sobrepasan los 1 000 kilómetros.
Estos ductos, por lo general, suelen ir enterrados y su protección anticorrosiva se obtiene siempre con una acción combinada de recubrimiento y protección catódica.
En tuberías enterradas de gran longitud se emplean principalmente sistemas de protección catódica por corriente impresa, aunque hay ocasiones en que la protección de estos equipos se tiene que suplementar con ánodos de sacrificio de Mg.
Debe de tenerse también información sobre las características de la tubería, su diámetro y los espesores de los tramos. La presencia de ferrocarrileselectrificados, con paralelismos, cruces y aproximaciones, deberá de ser tenida en cuenta para prever los medios de atenuación de posibles corrientes vagabundas que puedan afectar a la tubería.

PROTECCIÓN CATÓDICA DE ESTRUCTURAS SUMERGIDAS
La protección catódica del acero en estas condiciones es bastante más sencilla que en el caso de estructuras enterradas, ya que por regla general, el electrolito tiene una resistividad uniforme y, además, si se trata de agua de mar, dicha resistividad es muy baja, entre 20 y 40 -cm según los mares y, por lo tanto, la difusión de la corriente de protección se puede lograr con gran facilidad.
Hay que tener en cuenta que mientras que la protección catódica de una estructura de acero enterrada y desnuda es antieconómica, si dicha estructura estuviera sumergida en agua de mar podría confiarse su protección anticorrosiva a un sistema de protección catódica solamente, ya que si se le comunica la densidad de corriente adecuada, la superficie metálica podrá quedar recubierta por una capa calcárea causada por la precipitación de algunas sales presentes en el agua de mar, principalmente de hidróxido de magnesio y carbonato cálcico. Esta capa calcárea hará disminuir bastante la corriente de protección. De hecho, así sucede en los tanques petroleros, los cuales van, por regla general, sin pintar y protegidos por ánodos de sacrificio. Igualmente, muchas plataformas de sondeo y explotación de yacimientos petrolíferos submarinos llevan, a excepción de la zona de salpicadura, la superficie desnuda y protegida católicamente.

CAUSAS DE CORROSIÓN EN TUBERÍAS ENTERRADAS. ESTUDIO DE LA AGRESIVIDAD DEL SUELO. CORROSIÓN ANAEROBIA
Si el oxígenoatmosférico no puede penetrar el suelo, es frecuente el caso en suelos arcillosos o turbosos, el hidrógeno producido a consecuencia de la reacción catódica en la estructura enterrada puede llegar a ser eliminado (oxidado) por una acción microbiana. Este proceso es el resultado de la actividad metabólica de un microorganismo (la bacteria Sporovibrio desulfuricans) que se desarrolla en ausencia completa de oxígeno libre (condiciones anaerobias). Para oxidar el hidrógeno de estos medios nutritivos orgánicos, esta bacteria no utiliza el oxígeno libre, sino el ion sulfato (SO 2- 4), reduciéndolo a sulfuro (S2-).


ANEXO

Precio de productos galvanizados (ferretería O’higgins)


ABRAZADERA PARA CABLE GALVANIZADA
5691001

Artículo
Descripción
Fábrica
Precio Lista

5691030
ABRAZADERA PARA CABLE GALVANIZADA 1/2'
030112

$ 487
5691010
ABRAZADERA PARA CABLE GALVANIZADA 1/4'
030106

$ 179
5691001
ABRAZADERA PARA CABLE GALVANIZADA 1/8'
030103

$ 95
5691005
ABRAZADERA PARA CABLE GALVANIZADA 3/16'
030105

$ 151
5691045
ABRAZADERA PARA CABLE GALVANIZADA 3/4'
030120

$ 989
5691020
ABRAZADERA PARA CABLE GALVANIZADA 3/8'
030110

$ 335
5691015
ABRAZADERA PARA CABLE GALVANIZADA 5/16'
030108

$ 213
5691040
ABRAZADERA PARA CABLE GALVANIZADA 5/8'
030116

$ 664
5691025
ABRAZADERA PARA CABLE GALVANIZADA 7/16'
030111

$ 401
5691050
ABRAZADERA PARA CABLE GALVANIZADA 7/8'
030122

$ 1218
5691035
ABRAZADERA PARA CABLE GALVANIZADA 9/16'
030114

$ 630
5691055
ABRAZADERA PARA CABLE GALVANIZADA 1'
030125

$ 1523
5691070
ABRAZADERA PARA CABLE GALVANIZADA 1.1/2'
030138

$ 4242
5691065
ABRAZADERA PARA CABLE GALVANIZADA 1.1/4'
030132

$3740
5691060
ABRAZADERA PARA CABLE GALVANIZADA 1.1/8'
030128

$ 2512




DESTORCEDOR PARA CABLE GALVANIZADO
5691130

Artículo
Descripción
Fábrica
Precio Lista

5691150
DESTORCEDOR CABLE GALVANIZADO 1'
200125

$ 20487
5691135
DESTORCEDOR CABLE GALVANIZADO 1/2'
200112

$ 4960
5691145
DESTORCEDOR CABLE GALVANIZADO 3/4'
200120

$ 12397
5691130
DESTORCEDOR CABLE GALVANIZADO 3/8'
200110

$ 3372
5691140
DESTORCEDOR CABLE GALVANIZADO 5/8'
200116

$ 8177




GANCHO GALVANIZADO DE CABLE
5691263

Artículo
Descripción
Fábrica
Precio Lista

5691263
GANCHO GALVANIZADO CABLE PARA 250 KGS.
350102

$ 1043
5691265
GANCHO GALVANIZADO CABLE PARA 500 KGS.
350105

$ 1697
5691270
GANCHO GALVANIZADO CABLE PARA 1000 KGS.
350110

$ 3305
5691273
GANCHO GALVANIZADO CABLE PARA 1600 KGS.
350116

$ 6743
5691274
GANCHO GALVANIZADO CABLE PARA 2000 KGS.
350120

$ 11527
5691275
GANCHO GALVANIZADO CABLE PARA 2500 KGS.
350125

$ 12832
5691280
GANCHO GALVANIZADO CABLE PARA 3200 KGS.
350132

$ 29361




GRILLETE PARA CABLE GALVANIZADO
5691155

Artículo
Descripción
Fábrica
Precio Lista

5691220
GRILLETE CABLE GALVANIZADO 2'
090150

$ 63072
5691190
GRILLETE CABLE GALVANIZADO 1'
090125

$ 8047
5691170
GRILLETE CABLE GALVANIZADO 1/2'
090112

$ 1130
5691155
GRILLETE CABLE GALVANIZADO 1/4'
090106

$ 303
5691180
GRILLETE CABLE GALVANIZADO 3/4'
090120

$ 3697
5691165
GRILLETE CABLE GALVANIZADO 3/8'
090110

$ 478
5691175
GRILLETE CABLE GALVANIZADO 5/8'
090116

$ 1782
5691185
GRILLETE CABLE GALVANIZADO 7/8'
090122

$ 5720
5691207
GRILLETE CABLE GALVANIZADO 1.1/2'
090138

$32623
5691200
GRILLETE CABLE GALVANIZADO 1.1/4'
090132

$ 14354
5691195
GRILLETE CABLE GALVANIZADO 1.1/8'
090128

$ 11352
5691215
GRILLETE CABLE GALVANIZADO 1.3/4'
090145

$ 54373
5691205
GRILLETE CABLE GALVANIZADO 1.3/8'
090136

$ 21749
5691210
GRILLETE CABLE GALVANIZADO 1.5/8'
090142

$ 47195
5691160
GRILLETE CABLE GALVANIZADO 5/16'
090108

$ 347




GUARDACABOS GALVANIZADO
5691225

Artículo
Descripción
Fábrica
Precio Lista

5691260
GUARDACABOS GALVANIZADOS 1'
080125

$ 1198
5691240
GUARDACABOS GALVANIZADOS 1/2'
080112

$ 217
5691225
GUARDACABOS GALVANIZADOS 1/4'
080106

$ 76
5691255
GUARDACABOS GALVANIZADOS 3/4'
080120

$ 740
5691235
GUARDACABOS GALVANIZADOS 3/8'
080110

$ 130
5691250
GUARDACABOS GALVANIZADOS 5/8'
080116

$ 381
5691230
GUARDACABOS GALVANIZADOS 5/16'
080108

$ 98
5691245
GUARDACABOS GALVANIZADOS 9/16'
080114

$ 260



















CONCLUSIÓN:

La conductividad, que se relaciona con la solución que conduce la corriente eléctrica en el metal (electrolito) y facilita el proceso de corrosión. Los gases disueltos presentes en la atmósfera, como el oxigeno, dióxido de carbono y acido sulfhídrico aumenta la corrosividad. También puedes influir variables físicas como la temperatura, la que al aumentar acelera el proceso corrosivo y la presión que incide en la cantidad de gases en una solución.

Es sin lugar a dudas la prevención al ataque de la corrosión el problema más estudiado y el de mayor complejidad. Dentro de los métodos para controlar la corrosión se han visto algunos básicamente inutilizables como lo es el sobre dimensionamiento de las piezas,existen otros métodos que son solo aplicables a algunos sistemas de manutención, agregando inhibidotes químicos.

La utilización de materiales resistentes a la corrosión es otro de los métodos aplicados. Dentro de los materiales utilizados en aleaciones con el acero existe el cromo, cobre, níquel y el aluminio entre otros pero la aleación del material a usar esta determinada por el tipo de ambiente existente y el costo del material seleccionado.

El sistema de control de la corrosión mas difícil de entender y aplicar es la protección eléctrica que puede ser catódica o anódica, pero sin embargo, el sistema de protección mas empleado es el de la barrera entre el metal y el ambiente que básicamente consiste en aislar la superficie con un material adecuado que evite la penetración de agentes corrosivos. La eficiencia de todo recubrimiento dependerá de una adecuada preparación superficial o limpieza, que permita una óptima adherencia al material aplicado.

La corrosión trae consigo costos significativos al país, por lo que solo un estudio adecuado que permita la elección de un método eficiente de protección de un material o superficie contra la corrosión, dependerá el éxito del control del fenómeno corrosivo, extendiendo la vida útil del metal y reduciendo los costos de manutención y reparación.
BIBLIOGRAFIA

Internet
www.puc.cl
www.usach.cl
www.google.cl
www.Ferreteria_O’higgins.cl
www.ubiobio.cl