Proteccin Catdica Costa FueraQU ES Y CMO FUNCIONA?Richard Baxter, Jim BrittonCmo se corroe el acero en el agua marina?Para entender la proteccin catdica, primero debemos entender el mecanismo de corrosin. For corrosion to occur, three conditions must be present. Para que ocurra corrosin, se deben cumplir tres condiciones.1. Dos metales disimilares2. Un electrolito (agua con algn tipo de sal o sales disueltas en ella)3. Un trayecto metlico (conductor) entre los metales disimilaresLos dos metales disimilares pueden ser aleaciones totalmente diferentes, como las de acero y aluminio, pero generalmente se trata ms de diferencias metalrgicas microscpicas o macroscpicas en la superficie de una pieza nica de acero.Si existen las condiciones anteriores en la superficie metlica ms activa (en este caso consideraremos el acero que se corroe libremente, el cual no es uniforme), la siguiente reaccin ocurre en los sitios ms activos (2 iones de hierro ms 4 electrones libres):2Fe => 2Fe+++ 4e-Los electrones libres viajan a travs del trayecto metlico hacia los sitios menos activos donde ocurre la siguiente reaccin (Gas oxgeno convertido en ion oxgeno, al combinarse con los cuatro electrones libres, el cual se combina con agua para formar iones hidroxilo):O2+ 4e-+ 2H20 => 4 OH-Las recombinaciones de estos iones en la superficie activa producen la siguiente reaccin, la cual produce el producto de corrosin del hierro hidrxido ferroso.2Fe + O2+ 2H2O => 2Fe (OH)2Esta reaccin se explica ms comnmente como flujo de corriente a travs del agua desde el nodo (lugar ms activo) hacia el ctodo (lugar menos activo).Cmo la proteccin catdica detiene la corrosin?La proteccin catdica previene la corrosin al convertir todos los sitios andicos (activos) de la superficie metlica en sitios catdicos (pasivos) mediante el suministro de corriente elctrica (o electrones libres) desde una fuente alterna.Generalmente esto toma la forma denodos galvnicosque son ms activos que el acero. Este mtodo tambin se conoce como sistema de proteccin catdica por nodos de sacrificio, ya que los nodos galvnicos se sacrifican a s mismos para proteger el acero estructural o la tubera de la corrosin.En el caso de los nodos de aluminio, la reaccin en la superficie de aluminio es (4 iones de aluminio ms 12 electrones libres):4Al => 4AL++++ 12 e-y en la superficie metlica (Gas oxgeno convertido en iones de oxgeno que se combinan con agua para formar iones hidroxilo):3O2+ 12e-+ 6H20 => 12OH-Siempre que la corriente (electrones libres) llegue al ctodo (acero) ms rpido que el oxgeno, no se presenta corrosin.Figura 1: Sistema de proteccin catdica por nodo de sacrificio en agua marina

Consideraciones bsicas para el diseo de sistemas de proteccin catdicapor nodos de sacrificioLa corriente elctrica que un nodo descarga es controlada por laley de Ohm, es decir:I=E/RDonde:I= Flujo de corriente en amperiosE= Diferencia de potencial entre el nodo y el ctodo en voltiosR= Resistencia total del circuito en ohmiosInicialmente, la corriente ser alta debido a que la diferencia de potencial entre el nodo y el ctodo es alta, pero a medida que la diferencia de potencial disminuye debido al efecto del flujo de corriente hacia el ctodo, la corriente disminuye gradualmente debido a la polarizacin del ctodo.La resistencia del circuito incluye tanto el trayecto del agua como el trayecto del metal, incluido cualquier cable en el circuito. El valor dominante en este caso es la resistencia del nodo al agua de mar. Para la mayora de las aplicaciones, la resistencia del metal es tan reducida en comparacin con la resistencia del agua que puede ignorarse. (Esto no se aplica para trineos o tuberas largas protegidas desde ambos extremos).En general, los nodos largos y delgados tienen menor resistencia que los nodos cortos y gruesos. stos descargarn ms corriente, pero no durarn tanto tiempo. Por lo tanto, el diseador de proteccin catdica debe determinar el tamao de los nodos de manera que tengan la forma y el rea de superficie correctas para descargar suficiente corriente a fin de proteger la estructura, y el peso adecuado para durar el tiempo deseado cuando descarguen esta corriente.Como regla general: La Longitud del nodo determina cunta corriente puede producir y, por consiguiente, cuntos metros cuadrados de acero pueden protegerse. La seccin transversal (peso) determina por cunto tiempo el nodo puede mantener este grado de proteccin.Sistemas de proteccin catdica por corriente impresaDebido a las altas corrientes involucradas en muchos sistemas de agua marina, no es inusual utilizar sistemas de corriente impresa. Los sistemas de corriente impresa utilizan una clase de nodos que no se disuelven fcilmente en iones metlicos, sino que mantienen una reaccin alternativa: la oxidacin de los iones de cloruro disueltos.2Cl-=> Cl2+ 2e-Una unidad externa de potencia de corriente directa suministra la corriente.Figura 2: Sistema de proteccin catdica de corriente impresa

Cmo sabemos que tenemos suficiente proteccin catdica?Sabemos que tenemos o no suficiente corriente si comparamos el potencial del acero con el de un electrodo de referencia estndar, generalmente de plata/cloruro de plata (Ag/AgCl agua marina), pero algunas veces de zinc (Zn agua marina).El flujo de corriente en cualquier metal cambia su potencial normal en la direccin negativa. La experiencia ha demostrado que si el acero recibe suficiente corriente para cambiar el potencial a (-) 0.800 V vs. plata/cloruro de plata, la corrosin esencialmente se detiene.Debido a la naturaleza de las pelculas que se forman, el potencial mnimo (-0.800 V) es rara vez el potencial ptimo, y los diseadores intentan lograr un potencial entre (-) 0.950 V y (-) 1.000 V vs. Ag/AgCl agua marina.Figura 3: Medicin del potencial de proteccin catdica (Sin proteccin a la izquierda Con proteccin a la derecha)