Protección Catódica

La protección catódica fue aplicada por primera vez en el año 1824 por Hamphry Davy un químico e inventor Británico, al sujetar pedazos cortos y gruesos de hierro a la parte exterior del casco de cobre de un barco, por debajo de la línea del agua. El hierro, por tener un potencial electroquímico estándar mucho más negatvo (-0.44V) que el cobre (+0.34V), juega el papel de ánodo de sacrifcio en la celda de corrosión, formada por el casco de cobre y el pedazo de hierro.


Así, por primera vez fue reducida dramátcamente la velocidad de corrosión del cobre, en agua de mar.

El análisis de las condiciones electroquímicas para la aplicación de protección catódica, muestra que esta es efectva y económicamente benéfca, cuando la corrosión ocurre en las condiciones de despolarización por oxígeno con control del proceso de difusión, por ejemplo, la corrosión de metales en suelo, agua y soluciones acuosas neutras. Por esta razón, la protección catódica ha encontrado mayor aplicación para protección de estructuras metálicas de acero subterráneas (cables, gasoductos, oleoductos, acueductos, tanques de gasolina, etc.), construcciones y barcos en aguas dulces y del mar, equipos en las industrias en contacto con agua y soluciones acuosas neutras, muelles de concreto reforzado, plataformas de petróleo, etc.

La protección catódica (PC) se puede aplicar por dos métodos 

Protección catódica por ánodo de sacrificio

Se lleva a cabo conectando eléctricamente la estructura metálica con un metal (protector), cuyo potencial de corrosión es más negatvo (más anódico) que el potencial de la estructura, en las condiciones dadas. De esta manera, el metal protector juega el papel de ánodo en la celda de corrosión estructura metálica-ánodo protector, provocando la polarización catódica necesaria de la estructura metálica.

Como ánodos de sacrifcio se utlizan metales baratos como aleaciones de zinc, magnesio y aluminio cuyos potenciales electroquímicos con sufcientemente negatvos, metales que no se pasivan y no generan capas de productos de corrosión con propiedades protectoras en el ambiente de uso. Para mejorar la efciencia y estabilidad de funcionamiento de los ánodos protectores, éstos se colocan en un lecho de materiales de relleno específcos, que mantenen la humedad necesaria y electroconductvidad alrededor de estos ánodos De esta manera se garantza su disolución homogénea, así mismo, se evita su pasivación. La función del ánodo de sacrifcio está limitada a una distancia determinada que depende de la conductvidad del medio y el potencial electroquímico del ánodo. Una desventaja de esta protección electroquímica es la pérdida irrevocable del ánodo de sacrifcio y su reemplazo periódico. Además, esta protección no es aplicable en ambientes con una alta resistencia eléctrica.

Para estructuras metálicas de grandes dimensiones, los ánodos galvánicos de sacrifcio no pueden suministrar una corriente sufciente, por lo que no pueden proporcionarle una protección catódica completa. Por esta razón, en estos casos se utliza la PC por corriente impresa.
En la Figura se muestra la protección catódica con ánodos de sacrifcio que ha sido instalada para proteger de la corrosión a los fltros del agua de mar que es utlizada como fuido de enfriamiento en los vaporizadores de una planta regasifcadora de GNL.

Protección catódica por corriente impresa

Este método ofrece varias ventajas, comparado con el método de PC por ánodo de sacrifcio: mayor efciencia, posibilidad para protección de estructuras metálicas de área grande, la corriente exterior y el potencial aplicado se controlan y ajustan de una manera fácil, etc.

En la Figura siguiente se muestra un esquema general de PC por corriente impresa, aplicada a una estructura metálica que se corroe como puede ser el caso de una tubería enterrada. El polo negatvo de la fuente de corriente directa o rectfcador de corriente se conecta con cables eléctricos a la estructura metálica que se desea proteger, mientras que el polo positvo es conectado a un electrodo auxiliar (ánodo). El voltaje de la corriente directa que se aplicará, debe ser de tal valor que garantce el estado inmune de la estructura (protección catódica).

Como materiales de ánodos galvánicos se utlizan acero y acero gris (ánodos solubles), o aceros inoxidables, grafto, aleaciones de plomo (ánodos insolubles). Los ánodos pueden ser de forma tubular y varilla sólida, o de cintas contnuas de materiales especializados. Estos incluyen acero gris con alto contenido de Si (silicio), grafto (C), mezcla óxidos de metales, alambres de platno (Pt) y niobio (Nb) con recubrimientos, entre otros. Los ánodos son enterrados en el suelo en una “cama” de materiales de relleno, que mantenen un ambiente húmedo y aseguran una buena conductvidad. Para muchas aplicaciones son instalados hasta 60 m de profundidad, en una cavidad vertcal o pozo profundo con diámetro de 25 cm, donde el ánodo se rodea de carbón conductor para mejorar su función y vida útl.

Es aconsejable en suelos que presentan una baja resistvidad y que por ende realizan una mejor conducción cerrando el circuito de interconexión para la PC y también que el ánodo esté construido de un metal más electropositvo que la estructura a proteger. En la Figura 11, se esquematza la aplicación de la protección catódica por corriente impresa para la protección de una tubería enterrada.

Los sistemas de protección catódica comúnmente son acompañados de sistemas de recubrimientos que coadyuvan a tener una mejor protección, ya que la superfcie de metal desnudo expuesto al medio corrosivo es mínima.