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PROTECCION CATODICA
Criterio de Protección
Cada metal, sumergido en un electrolito, tiene un potencial respecto al electrodo de hidrógeno,
de potencial 0. Este potencial particular de cada metal, es la suma algebraica de los
potenciales de las innumerables pilas formadas sobre su superficie. Al proteger a este metal
catódicamente, su potencial se hará más electronegativo. (Fig. 2 y 3)
El CRITERIO DE PROTECCIÓN, fija el valor del potencial que debe adquirir el metal, para
permanecer inmune a la corrosión, así como respecto a qué patrón debe de realizarse la
medida.
Los potenciales de los metales que aparecen en la serie electroquímica, están medidos
respecto el electrodo hidrógeno, instrumento éste, complicado, de difícil manejo, para uso en
laboratorio. En la práctica, se dispone de electrodos patrones robustos y fácilmente
transportables, que tienen un potencial fijo y conocido, respecto al electrodo patrón de
hidrógeno.
En la figura 4, se representa, en esquema, la serie electroquímica de los metales, apareciendo
solamente el hidrógeno, el acero (como metal más comúnmente utilizado) y los posibles
electrodos de referencia, que se van a emplear en la práctica.
Dado que el potencial del acero protegido, es de -530 mV (Nerst), este potencial medido
respecto a los diferentes electrodos industriales será, según se ve en la figura 4.
Además, hay que tener en cuenta que, en presencia de bacterias sulfato reductoras, el
potencial de protección del acero deberá de ser 100mV. más electronegativo (-950 mV
respecto a Cu/SO4Cu).
Cuando se trata de proteger acero galvanizado, el potencial de protección deberá de ser 150
mV más electronegativo (1.000 mV r./ Cu/SO4Cu). Para acero a alta temperatura el potencial
de protección deberá de ser 2mV más electronegativo por cada oC superior a la temperatura
ambiente de 25oC.
Así una tubería de una estación de compresión, trabajando a 70o C, deberá de tener, para estar
protegida, un potencial de 940 mV .
Cuando medimos el potencial de una estructura enterrada o sumergida, estamos midiendo el
potencial de una pila, formada por dos semipilas: una semipila está constituida por el acero
(electrodo) rodeado por la tierra o agua (electrolito).
La otra semipila, la forma una barra de cobre sumergida en solución saturada de sulfato de
cobre. Ambas semipilas están conectadas a través del tapón poroso del electrodo patrón, en
contacto con el suelo. (Pila de Daniels)
Fig.: 4
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ELECTRODO
POTENCIAL (mV)
Cu/SO4Cu
-850 mV.
Ag/ClAg
-810 mV.
Hg/ClHg
-770 mV.
Zn
+240 mV.
Los electrodos de cobre y de calomelanos (ver Fig. 5A,5B,5C) se emplean para medir
potenciales de estructuras enterradas (ver Fig.5 F.), mientras que el electrodo de plata se
utiliza principalmente, para medir potenciales de estructuras sumergidas. (Ver Fig. 5E).
Los valores de los potenciales de protección establecidos, deben ser medidos, exentos de
cualquier voltaje producido por el paso de la corriente de protección a través de resistencias
externas.
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Cuando medimos el potencial de una tubería enterrada, lo hacemos, tal como muestra la figura
5F, posicionando el electrodo de referencia, con el tapón poroso sobre la vertical de la tubería;
entre la capa límite del acero de la tubería y el electrodo de referencia, hay interpuesta una
resistencia ohmica R, suma de la resistencia propia del electrodo, la del terreno y la del
revestimiento de la tubería.
Esta resistencia R, por grande que sea, es despreciable frente a la resistencia interna del
aparato de medida (10MΩ min.) por lo que, la medida del potencial natural, antes de aplicar la
corriente de Protección Catódica, es perfectamente válida, pero no lo será la medida del
potencial de protección, ya que el paso de la corriente Ι a través de la resistencia R, producirá
una diferencia de potencial, denominada "factor IR", que mide nuestro voltímetro, sumada al
potencial verdadero de polarización de la tubería.
La medida de potenciales verdaderos de polarización, de una estructura protegida
catódicamente, se ha de realizar eliminando el factor IR descrito, el cual se hará cero, cuando
lo sea la intensidad Ι de la corriente de protección, por interrupción de la misma.
En sistemas de Protección Catódica por corriente impresa, el factor IR se elimina midiendo el
potencial de la estructura, en el momento de la interrupción del rectificador, mediante un
interruptor temporizado y programable, en el que se establecen secuencias de conexión (ON) y
desconexión (OFF).
Este procedimiento no es válido cuando la tubería, además de recibir corriente del rectificador,
está influenciada por corrientes eléctricas continuas externas. En este caso, el potencial de
polarización se mide mediante probetas, tal y como se muestra en la figura 6.
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Una pequeña superficie de acero (C), está enterrada junto a la tubería (T) y conectada a ella,
en una caja de toma de potencial (TP), a través de un disruptor. Junto a la probeta, se ha
colocado un electrodo de referencia permanente (E), conectado a la misma caja. Midiendo con
el mili voltímetro (mV) entre el borne de la probeta y el del electrodo y pulsado el disruptor (P),
se medirá el potencial de polarización.
La probeta y el electrodo pueden instalarse por separado o bien en un conjunto formando un
solo elemento "electrodo probeta". Figura 7.
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