TEORIA Y PRACTICA DE CONTROL DE CORROSION DE ESTRUCTURAS SUBTERRANEAS

 

INFORMACION PROPORCIONADA POR SR. PEDRO SERRANO psb540314@hotmail.com

 

CAPITULO 1

 

¿ Qué es corrosión ?

Ya que, en líneas de tuberías enterradas y/o sumergidas en un electrolito se ha observado que los procesos de corrosión son electroquímicos, se analizara la corrosión que ocurre por reacciones electroquímicas. En estos procesos de corrosión se tiene la presencia de un par galvánico activo originado por uno o diversos factores, mismos que se ilustraran y analizaran en secciones posteriores.

 

A continuación se describe el proceso mediante el cual se lleva a efecto la corrosión por reacciones electroquímicas.
Al se sumergir un material metálico, tal como el fierro, en un electrolito los átomos del metal tienden a disolverse. Estos átomos reciben el nombre de iones y al desprenderse de la masa metálica llevan consigo una carga eléctrica positiva. Con el desprendimiento del ión de la masa metálica, esta pierde cargas positivas, generando entonces con respecto al electrolito una diferencia de potencial.

Fig 1
Disolución de un metal en un electrolito

 

Fig 2
Medición del potencial de un metal

 

 Para conocer el valor del potencial que adquiere la masa metálica con respecto al electrolito, se utiliza un electrodo de referencia estable, tal como el electrodo de cobre sulfato de cobre.
Si se introduce otra placa del mismo material (fierro B) en el electrolito se observa que esta adquiere un potencial diferente a la del fierro A.
Las diferencias en el potencial se originan por factores tales como: a) Impurezas en los materiales, b) Diferentes grados de limpieza de las superficies, c) Diferencias en la concentración del electrolito, etc.


Fig3
Medición del potencial de un metal

 

Fig4
Movimientos de electrones

 

 Conectando las dos placas de fierro con un conductor eléctrico, se observan variaciones en las lecturas de potencial en cada una de las placas. La diferencia de potencial que existe entre las placas da origen a un flujo de electrones por el conductor metálico. En el conductor metálico los electrones se mueven del material mas electronegativo al mas electropositivo. El material mas electronegativo tiene mayor tendencia a ceder electrones y el material mas electropositivo a recibirlos.
Cuando distintas partes de una masa metálica sumergidas en un electrolito adquieren diferencias de potencial dan origen a una " celda de corrosión ".
En la celda de corrosión al material mas electronegativo ( el que cede electrones) se le llama ánodo y al material mas electropositivo ( el que recibe electrones por el conductor metálico) se le denomina cátodo.
En la celda de corrosión los electrones abandonan al ánodo y se mueven por el conductor metálico para llegar al cátodo. Los electrones que salen del ánodo se deben a las reacciones de oxidación que ocurren en este, la llegada de electrones al cátodo origina reacciones de reducción en las moléculas o ión del electrolito.

Fig5
Componentes de la celda de corrosión

 

 

Reacciones básicas de oxido - reducción que ocurren en la celda de corrosión en líneas de acero al carbón.

 

En el ánodo al ocurrir la reacción de oxidación el material se disuelve originando la perdida de este.

En el cátodo al ocurrir la reacción de reducción el material permanece intacto.

Las reacciones básicas de óxido - reducción que se ilustran en la figura No 6 son algunas de las múltiples que pueden ocurrir ya que los componentes iónicos del electrolito influyen en estas.


Fig 6
Reacciones de Oxido-Reducción

 

Fig 7
Medición de corriente de una celda de corrosión

 

 Si tuviéramos la posibilidad de conectar en serie un amperímetro entre el ánodo y el cátodo se podría medir la corriente de corrosión. En la práctica esto no es posible debido a que se requiere separar la zona catódica de la anódica para instalar el amperímetro.



*En las ilustraciones anteriores se describió el mecanismo de la corrosión electroquímica tal como ocurre en líneas de tubería subterráneas y/o sumergidas.

 

CAPITULO 2

 

¿ Qué es Protección catódica ?


Método electroquímico para el control de la corrosión en líneas de tuberías subterráneas y/o sumergidas.

La protección catódica para controlar el proceso de corrosión de estructuras metálicas subterráneas o sumergidas se lleva a cabo de dos maneras. 1) Uniendo un material que sea más electronegativo que el que se desea proteger, conocido como protección catódica con ánodos de sacrificio y 2) Inyectando corriente directa negativa a la estructura que se desea proteger, conocido como protección catódica con corriente impresa.

En este capitulo describiremos los sistemas de protección catódica con corriente impresa, este técnicamente es un proceso de electrólisis aplicado al control de corrosión, en donde la corriente eléctrica pasa a través de una solución electrolítica y en los electrodos (estructura que se desea proteger) y otro de material inerte o resistente a la corrosión que sirve para cerrar el circuito eléctrico.

El mecanismo por el cual ocurren las reacciones electrodicas en los electrodos y la corriente eléctrica directa pasa por la solución se comprende mejor con un ejemplo especifico. En las siguientes ilustraciones se describirá el mecanismo del control de corrosión para líneas subterráneas por medio de la protección catódica del tipo de corriente impresa.

Con este fin, consideremos el circuito de protección catódica compuesto de un electrodo inerte (grafito) y otro no inerte (tubería de acero al carbón), conectados a una fuente de corriente directa (rectificador) y sumergidos en una solución conductora de la corriente eléctrica ( tierra + agua + sales ).

La figura No 1 ilustra los componentes típicos de un sistema de protección catódica del tipo de corriente impresa. En capítulos posteriores se especificaran y proporcionaran características de los materiales empleados para construir los sistemas.

Fig 1
Sistema de Protección Catódica tipo corriente impresa