Reporte8-Protección Catódica

Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores de Cuautitlán Química Fisicoquímica IV.

Grupo: 1501

Equipo: 2

Chevanier Brito Lizette Hernández Hernández Juan Carlos Pang Vera Yok Yen Rodríguez Miranda Omar Alejandro ACTIVIDAD EXPERIMENTAL No. 8 “PROTECCIÓN CATÓDICA”

OBJETIVOS

* Revisar el concepto de protección contra la corrosión. * Establecer las diferencias para los tipos de protección electroquímica. * Construir sistemas para observar como se imparte la protección catódica por ánodo de sacrificio y por corriente impresa.

INTRODUCCIÓN La protección catódica es un método electroquímico, el cual aprovecha el mismo principio electroquímico de la corrosión, transportando un gran catódo a una estructura metálica, ya sea que se encuentre enterrada o sumergida. Para este fin será necesario la utilización de fuentes de energía externa mediante el empleo de ánodos galvánicos, que difunden la corriente suministrada por un transformador-rectificador de corriente. El mecanismo, consecuentemente implicará una migración de electrones hacia el metal a proteger, los mismos que viajarán desde ánodos externos que estarán ubicados en sitios plenamente identificados, cumpliendo así su función A está protección se debe agregar la ofrecida por los revestimientos, como por ejemplo las pinturas, casi la totalidad de los revestimientos utilizados en instalaciones enterradas, aéreas o sumergidas, son pinturas industriales de origen orgánico, pues el diseño mediante ánodo galvánico requiere del cálculo de algunos parámetros, que son importantes para proteger estos materiales, como son: la corriente eléctrica de protección necesaria, la resistividad eléctrica del medio electrolito, la densidad de corriente, el número de ánodos y la resistencia eléctrica que finalmente ejercen influencia en los resultados. El mecanismo consiste en polarizar el cátodo, llevándolo mediante el empleo de una corriente externa, más allá del potencial de corrosión, hasta alcanzar por lo menos el potencial del ánodo en circuito abierto, adquiriendo ambos el mismo potencial eliminándose la corrosión del sitio. La protección catódica no elimina la corrosión, éste 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 continua cuyo terminal positivo se conecta al 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. Luego de analizadas algunas condiciones especialmente desde el punto de vista electroquímico dando como resultado la realidad física de la corrosión, después de estudiar la existencia y comportamiento de áreas específicas como Ánodo-Cátodo-Electrolito y el mecanismo mismo de movimiento de electrones y iones, llega a ser obvio que si cada fracción del metal expuesto de una tubería o una estructura construida de tal forma de coleccionar corriente, dicha estructura no se corroerá porque sería un cátodo. La protección catódica realiza exactamente lo expuesto forzando la corriente de una fuente externa, sobre toda la superficie de la estructura.

Mientras que 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 la superficie un cátodo. Para que la corriente sea forzada sobre la estructura, es necesario que la diferencia de potencial del sistema aplicado sea mayor que la diferencia de potencial de las microceldas de corrosión originales. La protección catódica funciona gracias a la descarga de corriente desde una cama de ánodos hacia tierra y dichos materiales están sujetos a corrosión, por lo que es deseable que dichos materiales se desgasten (se corroan)a menores velocidades que los materiales que protegemos. Un método por el cual se puede impartir la protección catódica es por medio de un ánodo galvanico, que se fundamenta en el mismo principio de la corrosión galvánica, en la que un metal más activo es anódico con respecto a otro más noble, corroyéndose el metal anódico. En la protección catódica con ánodo galvánicos, se utilizan metales fuertemente anódicos conectados a la tubería a proteger, dando origen al sacrificio de dichos metales por corrosión, descargando suficiente corriente, para la protección de la tubería. La diferencia de potencial existente entre el metal anódico y la tubería a proteger, es de bajo valor porque este sistema se usa para pequeños requerimientos de corriente, pequeñas estructuras y en medio de baja resistividad. La características del ánodo de sacrificio son que, debe tener un potencial de disolución lo suficientemente negativo, para polarizar la estructura de acero (metal que normalmente se protege) a -0.8 V. Sin embargo el potencial no debe de ser excesivamente negativo, ya que eso motivaría un gasto superior, con un innecesario paso de corriente. El potencial práctico de disolución puede estar comprendido entre -0.95 a -1.7 V; que la corriente suficientemente elevada, por unidad de peso de material consumido; un buen comportamiento de polarización anódica a través del tiempo; y bajo costo. Considerando que el flujo de corriente se origina en la diferencia de potencial existente entre el metal a proteger y el ánodo, éste último deberá ocupar una posición más elevada en la tabla de potencias (serie electroquímica o serie galvánica). Los ánodos galvánicos que con mayor frecuencia se utilizan en la protección catódica son: Magnesio, Zinc, Aluminio.

DISEÑO EXPERIMENTAL

Material

Equipo

Reactivos

3 vasos de ppdo de 150 mL

1 fuente de poder

3 láminas de hierro

Caimanes

1 amperímetro

1 lámina de acero inoxidable

Alambre para conexiones

1 lámina de cobre 1 lámina de cinc 1 lámina de magnesio 1 barra de carbón delgada NaCl 10% Solución de fenolftaleína (ff) Solución de ferrocianuro de potasio al 2% (fc)

RESULTADOS Observaciones Sistema 1: Inicio: Solución incolora Desarrollo: Alrededor de la placa de magnesio, desprendimiento de gas hidrógeno. Solución alrededor del hierro se torna color rosa

Sistema 2: Inicio: Solución amarilla Desarrollo: Solución color rosa alrededor del hierro, burbujas alrededor de la placa del Zinc.

Sistema 3: Inicio: Solución amarilla Desarrollo: Como se conectaron al revés los caimanes a la fuente de poder, sucedió que, en lugar de oxidarse el grafito, se oxidó el hierro, justamente lo que no debía pasar, posteriormente, se rectificó la conexión, por lo cual, el ánodo se conectó en el lado negativo de la fuente de poder y el cátodo en el lado positivo de la misma, observándose por tal, desprendimiento de burbujas en la placa de grafito, cambiando de esta manera la solución a color rosa.

ANALISIS DE RESULTADOS En el sistema 1, el desprendimiento de burbujas sobre la placa de Mg se interpreta como que dicho metal se está oxidando, liberándose así gas hidrógeno; por tal motivo, alrededor del Fe la solución se torna rosa por el cambio de medio ácido a alcalino. En dicho sistema el ánodo de sacrificio es el magnesio pues es mas activo que el hierro, el Eº del Mg (-2.37 V) es mas negativo y pequeño que el del Fe (0.771V) De igual manera, en el sistema 2, alrededor de la placa de Zn se forman burbujas debido al desprendimiento de gas hidrógeno ya que dicho metal se oxida lo que provoca que la solución alrededor de Fe cambie a un color rosa pro la transición de un pH ácido a un pH básico. El ánodo de sacrificio en este sistema es el Zn con un Eº de -0.763 V, por lo que es más activo que el Fe que cuenta con un Eº de 0.771V. En el sistema 3 se empleó una corriente impresa de 2 A que fluyó del electrodo a través del electrolito hacia la estructura, desprendiéndose hidrógeno en forma de gas alrededor del grafito y tornándose el sistema de una coloración rosa.

En todos los sistemas estudiados, la presencia del color rosa se debió al cambio de pH, gracias a la disminución de iones hidrógeno en el medio, aumentando así la cantidad de iones hidroxilo en el mismo, por tal, se presencia dicho color. El color azul de prusia no se visualizó en los sistemas ya que, el Fe fue el metal que se protegió, tanto por corriente impresa como por ánodo de sacrificio, por consiguiente, no se oxidó. CONCLUSIÓN De acuerdo con los objetivos planteados al inicio de la práctica, uno de los métodos mas utilizados industrialmente para proteger a un metal contra la corrosión, es el de protección catódica, que incluye la presencia de un ánodo de sacrificio, el cual al poseer un potencial mas pequeño que el metal a proteger, la diferencia entre el potencial del metal y el ánodo es mayor (como el caso del sistema Mg-Fe y Zn-Fe), por lo cual, la eficacia en la disminución de la velocidad de corrosión del metal es igualmente mayor. En el caso de la protección en presencia de una corriente impresa, se observa que el potencial de corrosión es proporcional a la cantidad de corriente que proviene de la fuente, es decir, que la protección, y en todo caso la función del ánodo, se ve regulada por la corriente impresa. Una aplicación práctica a este tipo de procesos es que el regulamiento de una corriente impresa se utiliza para economizar potenciales de corrosión en diversos procesos industriales.

BIBLIOGRAFÍA 1.-John M. West. “Corrosión y oxidación”. Limusa, México 1986. 2.- Herbert H. Uhlig. “Corrosión y control de corrosión” . Urmo Ed., España, 1979.