Protección Catódica.docx

UNIVERSIDAD TÉCNICA LUIS VARGAS TORRES DE ESMERALDAS FACULTAD DE INGENIERÍAS Y TECNOLOGÍAS CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA 7TO “A” INGENIERÍA QUÍMICA

TEMAS:

INTEGRANTES:    

Farinango Moncayo Jackelin Grefa Gonzáles Judiley Loor García Jorge Rivera Montaño Johanna

INTRODUCCIÓN Existen varios métodos para el control de la corrosión de los materiales dependiendo de sus características y de los medios industriales o naturales a los que estos materiales estén expuestos. Los métodos más utilizados incluyen los recubrimientos protectores metálicos y orgánicos, aleaciones resistentes a la corrosión, plásticos y polímetros, inhibidores de corrosión y protección catódica.

La protección catódica fue descrita por primera vez por Humphry Davy en una serie de documentos presentados a la Royal Society2 en Londres en 1824. Después de una serie de pruebas, la primera aplicación fue en el buque HMS Samarang3 en 1824. Se dispuso un ánodo de sacrificio de hierro a la plancha de cobre del casco por debajo de la línea de flotación y eso redujo drásticamente la velocidad de corrosión del cobre. Sin embargo, un efecto secundario de la CP fue que hizo aumentar el crecimiento de algas.

El cobre, cuando se corroe, libera iones de cobre que tienen un efecto antialgas. Dado que el exceso de crecimiento de algas afecta las prestaciones de la nave, la Royal Navy decidió que era mejor permitir que el cobre se corroyera y tener el beneficio del crecimiento reducido de algas efecto anti-incrustación, de manera que la CP se dejó de utilizar.

OBJETIVOS

GENERAL:  Investigar sobre protección catódica y eficiencia de inhibidores de corrosión, mediante revisión bibliográfica.

ESPECÍFICOS:  Conocer los distintos tipos de protección catódica que existen.  Investigar y conocer el funcionamiento de los distintos tipos de protección catódica.  Investigar la eficiencia de los inhibidores de corrosión y como determinarla.

PROTECCIÓN CATÓDICA La protección catódica (CP) es una técnica para controlar la corrosión galvánica de una superficie de metal convirtiéndola en el cátodo de una celda electroquímica.1 El método más sencillo de aplicar la CP es mediante la conexión del metal a proteger con otro metal más fácilmente corrosible al actuar como ánodo de una celda electroquímica. Los sistemas de protección catódica son los que se usan más comúnmente para proteger acero, el agua o de combustible el transporte por tuberías y tanques de almacenamiento, barcos, o una plataforma petrolífera tanto mar adentro como en tierra firme.

Fig 1: Protección catódica.

La protección catódica (CP) puede, en bastantes casos, impedir la corrosión galvánica. Método de reducir o eliminar la corrosión de un metal, haciendo que, la superficie de este, funcione completamente como cátodo cuando se encuentra sumergido o enterrado en un electrolito.

TIPOS DE PROTECCIÓN CATÓDICA

 CP galvánica o por ánodos de sacrificio. Actualmente, el ánodo galvánico o ánodo de sacrificio se realiza en diversas formas con aleación de zinc, magnesio y aluminio. El potencial electroquímico, la capacidad actual, y la tasa de consumo de estas aleaciones son superiores para el aluminio que para el hierro. ASTM International publica normas sobre la composición y la fabricación de ánodos galvánicos. Los ánodos galvánicos son diseñados y seleccionados para tener una tensión más "activa" (potencial electroquímico más negativo) que el metal de la estructura (en general acero). Para una CP eficaz, el potencial de la superficie de acero ha de estar polarizado más negativo hasta que la superficie tenga un potencial uniforme. En este momento, la fuerza impulsora para la reacción de corrosión se elimina. El ánodo galvánico se sigue corroyendo, se consume el material del ánodo hasta que finalmente éste debe ser reemplazado. La polarización es causada por el flujo de electrones de la ánodo en el cátodo. La fuerza impulsora para el flujo de CP actual es la diferencia de potencial electroquímico entre el ánodo y el cátodo.

Fig. 2: Ánodos de aluminio en una estructura de acero

Fig. 3: Ánodo de sacrificio nuevo de Zinc

 CP POR CORRIENTE FORZADA La protección mediante corriente catódica forzada (CIPC) utiliza un sistema de ánodos conectados a un CC (o rectificador de protección catódica). Los ánodos para los sistemas CIPC son tubulares y sólidos en forma de barras o cintas continuas de diversos materiales especializados. Estos incluyen el silicio hierro fundido, grafito, mixta de óxido metálico, platino y niobio recubiertos con alambre y otros. Un sistema típico de CIPC para un gasoducto incluiría un rectificador de corriente alterna con una potencia máxima de salida de CC de entre 10 y 50 amperios y 50 Volts. El terminal positivo de DC de salida se conecta a través de un cable de la matriz de ánodos enterrados en el suelo (el ánodo groundbed). Para muchas aplicaciones los ánodos se instalan a 60 m (200 pie) de profundidad, 25 cm (10-pulgadas) de diámetro vertical y relleno con conductores Coque (un material que mejora el rendimiento y la vida de los ánodos). Un cable clasificado para la corriente de salida se espera se conecta el polo negativo del rectificador a la tubería. La salida de funcionamiento del rectificador se ajusta al nivel óptimo después de realizar varias pruebas.

Fig. 4: Un rectificador de protección catódica conectado a una tubería.  ACERO GALVANIZADO El galvanizado generalmente se refiere a galvanizado en caliente, que es una forma de recubrimiento de acero con una capa de zinc metálico. Los recubrimientos galvanizados son muy duraderos en la mayoría de entornos, ya que combinan las propiedades de barrera de la capa con algunos de los beneficios de la protección catódica. Si la capa de zinc está rayada o dañada a nivel local y el acero está expuesto, cerca de recubrimiento de zinc forma una pila galvánica con el acero expuesto y lo protege de la corrosión. Esta es una forma de protección catódica localizada - el zinc actúa como un ánodo de sacrificio.

PROBLEMAS  APANTALLAMIENTO CATÓDICO Este fenómeno ocurre debido a la alta resistividad eléctrica en estos recubrimientos. La corriente eléctrica protectora del sistema de protección catódica es bloqueada o apantallada de poder alcanzar el metal que está por debajo del recubrimiento debido a la alta resistividad de la película sólida. El apantallamiento catódico fue primeramente definido en los años 1980 como un problema y es referenciado en un número de los estándares de ciertas normas.

Fig 5: Apantallamiento Catódico.

Entre las cuales tenemos las siguientes: 

49 CFR 192.112 - Requisitos de control de la corrosión - Transporte de gas natural por gasoducto y otros: normas mínimas de seguridad federales

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ASME B31Q 0.001-0191

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ASTM G-8, G 42 - Evaluación de la resistencia catódica desprendimiento de los revestimientos

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DNV-RP-B401 - Diseño de protección catódica - Det Norske Veritas



A 12068:1999 - La protección catódica. Exteriores recubrimientos orgánicos para la protección contra la corrosión de tuberías enterradas o sumergidas de acero utilizadas en relación con la protección catódica. Las cintas y los materiales retráctiles

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A 12473:2000 - Principios generales de la protección catódica en agua de mar.

EFICIENCIA DE INHIBIDORES DE CORROSIÓN La eficiencia de los inhibidores estará en función de la absorción de una película delgada, que se forme sobre la superficie del material expuesto al medio corrosivo, que deberá estar constituida por unos precipitados protectores que no se puedan remover fácilmente.

Fig. 6: Inhibidores de corrosión.

En todos los países productores de hidrocarburos, las tuberías de acero son el medio más seguro, efectivo y económico para el transporte del petróleo y gas natural, sin embargo, debido a los frecuentes cambios en las condiciones de trabajo y el tipo de crudo, se tiene un aumento en la velocidad de corrosión, la cual afecta directamente las propiedades mecánicas del acero con el que están construidas dichas instalaciones.

La eficiencia de protección de los inhibidores de corrosión se evalúa al medir las velocidades de corrosión bajo un mismo método de prueba con y sin inhibidor (conocida como en blanco o de referencia). El método usual de reportar la eficiencia de corrosión es en porcentaje de protección, definido como:

Porcentaje de protección o Eficiencia =

VelCorr s/i- VelCorr c/i VelCorr s/ i

x 100

Donde VelCorr es la velocidad de corrosión y los subíndices s/i y c/i indican sin inhibidor y con inhibidor, respectivamente.

La velocidad de corrosión puede expresarse en unidades velocidad de penetración como milésimas de pulgada por año, mpa; en unidades internacionales (SI), mmpa o en unidades de cinética electroquímica en A/m2.

El método de prueba estándar ASTM D 665-99 se utiliza para caracterizar la eficiencia de inhibidores de aceite mineral en presencia de agua. Este método involucra la agitación de las mezclas a evaluar, utilizando un espécimen cilíndrico de acero sumergido en dicha solución. Esta prueba tiene una duración de 4 horas, en la que se utiliza un baño de temperatura controlada, a fin de mantener una temperatura constante. Para reportar si un inhibidor pasa la prueba o falla, se realizan pruebas por duplicado.

Se reporta que el inhibidor pasa la prueba si ambos especimenes cilíndricos están libres de corrosión al final del periodo de la prueba.

Se reporta que el inhibidor no pasa la prueba si ambos cilindros están corroídos al final del periodo de prueba. Si uno de los cilindros esta corroído mientras el otro esta libre de corrosión, probar dos cilindros adicionales. Si uno de estos últimos cilindros de prueba presentan corrosión, se reporta que el inhibidor no pasa la prueba. Si ninguno de estos cilindros muestra corrosión, se reporta que el inhibidor pasa la prueba.

Los métodos electroquímicos disponibles requieren de instrumentación especializada y la utilización de un medio de prueba acuoso y son utilizados para medir la velocidad de corrosión de una muestra de metal de interés en un medio de prueba.

Entre las normas utilizadas para determinar la eficiencia de los inhibidores de corrosión tenemos las siguientes:

La norma ASTM-665-D 99 para determinar la eficiencia proporcionada por los inhibidores AT-3A35 y AT-4050 solos y combinados con el espumante FOARMER 2010 en el acero API X-52

Se puede determinar la eficiencia del inhibidor AT-3019 para el acero API-X-45 aplicando la Técnica Electroquímica Resistencia a la Polarización con el ECR para simular la velocidad del medio y en una salmuera basada en la norma NACE ID-182.

Se puede determinar la eficiencia del inhibidor AT-3A35 para el acero comercial 1018 aplicando la Técnica Electroquímica Resistencia a la Polarización con un sistema de agitación para simular la velocidad del medio y en una salmuera basada en la norma NACE ID-

La técnica electroquímica, comúnmente referida como la técnica LPR o de Resistencia de Polarización Lineal, es el único método para el monitoreo de la corrosión que permite medir las tazas de corrosión de forma directa, en tiempo real. Aunque está limitado su uso a medios conductivos líquidos, el tiempo de respuesta y la calidad de los datos que aporta esta técnica es claramente superior, donde sea aplicable, frente a todos los otros medios de monitoreo de la corrosión.

CONCLUSIONES En la protección catódica entran en juego múltiples factores los cuales hay que tomar en cuenta al momento del diseño del sistema de protección, inclusive es un acto de investigación conjunta con otras disciplinas mas allá de la metalurgia, como la química y la electrónica.

En el trabajo se confirma que la lucha y control de la corrosión es un arte dentro del mantenimiento y que esta área es bastante amplia, dado el sinnúmero de condiciones a los cuales se encuentran sometidos los metales que forman equipos y herramientas.

Como última conclusión está el hecho de que hay que ahondar en estos conocimientos pues ellos formarán parte integral de la labor que debe desempeñar un Ingeniero Químico y de Mantenimiento.

RECOMENDACIONES

Es recomendable continuar las pruebas de protección catódica en diferentes electrolitos y condiciones, con diferentes ánodos de sacrificio, para tratar de simular diferentes ambientes industriales.

Se recomienda realizar pruebas adicionales en el mismo medio empleando un ánodo de sacrificio para soluciones altamente conductivas, como sería un ánodo de Zinc y sus aleaciones. Seguir investigando sobre protección catódica debido a que puede ayudar a ampliar mucho más la vida útil de un material.

BIBLIOGRAFÍA  https://es.wikipedia.org/wiki/Protecci%C3%B3n_cat%C3%B3dica  https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/17809/ESTUDIO%20DEL%20EFE CTO%20DE%20LOS%20INHIBIDORES%20DE%20LA%20CORROSI%C3 %93N%20EN%20ARMADURAS%20DEL%20HORMIG%C3%93N.pdf?sequ ence=1

 https://repositorio.uc.cl/bitstream/handle/11534/1827/613671.pdf?sequence=1&i sAllowed=y  http://repositorio.unicartagena.edu.co:8080/jspui/bitstream/11227/75/1/EVALU ACI%C3%93N%20DE%20LA%20EFICIENCIA%20INHIBIDORA%20DE%2 0CORROSI%C3%93N%20DEL%20%20EXTRACTO%20ACUOSO%20DE% 20AGUACATE%20%28Persea%20amer.pdf

 https://cimav.repositorioinstitucional.mx/jspui/bitstream/1004/463/1/Tesis%20V irginia%20Lidia%20G%C3%B3mez%20Chac%C3%B3n.pdf