DefinicionesSe entiende por corrosin la interaccin de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el consiguiente deterioro en sus propiedades tanto fsicas como qumicas. Las caractersticas fundamental de este fenmeno, es que slo ocurre en presencia de un electrlito, ocasionando regiones plenamente identificadas, llamadas estas andicas y catdicas: una reacccin de oxidacin es una reaccin andica, en la cual los electrones son liberados dirigindose a otras regiones catdicas. En la regin andica se producir la disolucin del metal (corrosin) y, consecuentemente en la regin catdica la inmunidad del metal.Los enlaces metlicos tienden a convertirse en enlaces inicos, los favorece que el material puede en cierto momento transferir y recibir electrones, creando zonas catdicas y zonas andicas en su estructura. La velocidad a que un material se corroe es lenta y continua todo dependiendo del ambiente donde se encuentre, a medida que pasa el tiempo se va creando una capa fina de material en la superficie, que van formndose inicialmente como manchas hasta que llegan a aparecer imperfecciones en la superficie del metal.Este mecanismo que es analizado desde un punto de vista termodinmico electroqumico, indica que el metal tiende a retornar al estado primitivo o de mnima energa, siendo la corrosin por lo tanto la causante de grandes perjuicios econmicos en instalaciones enterradas. Por esta razn, es necesario la oportuna utilizacin de la tcnica de proteccin catdica.Se designa qumicamente corrosin por suelos, a los procesos de degradacin que son observados en estructuras enterradas. La intensidad depender de varios factores tales como el contenido de humedad, composicin qumica, pH del suelo, etc. En la prctica suele utilizarse comnmente el valor de la resistividad elctrica del suelo como ndice de su agresividad; por ejemplo un terreno muy agresivo, caracterizado por presencia de iones tales como cloruros, tendrn resistividades bajas, por la alta facilidad de transportacin inica.La proteccin catdica es un mtodo electroqumico cada vez ms utilizado hoy en da, el cual aprovecha el mismo principio electroqumico de la corrosin, transportando un gran catdo a una estructura metlica, ya sea que se encuentre enterrada o sumergida. Para este fin ser necesario la utilizacin de fuentes de energa externa mediante el empleo de nodos galvnicos, que difunden la corriente suministrada por un transformador-rectificador de corriente.El mecanismo, consecuentemente implicar una migracin de electrones hacia el metal a proteger, los mismos que viajarn desde nodos externos que estarn ubicados en sitios plenamente identificados, cumpliendo as su funcinA est proteccin se debe agregar la ofrecida por los revestimientos, como por ejemplo las pinturas, cas la totalidad de los revestimientos utilizados en instalaciones enterradas, areas o sumergidas, son pinturas industriales de origen orgnico, pues el diseo mediante nodo galvnico requiere del clculo de algunos parmetros, que son importantes para proteger estos materiales, como son: la corriente elctrica de proteccin necesaria, la resistividad elctrica del medio electrlito, la densidad de corriente, el nmero de nodos y la resistencia elctrica que finalmente ejercen influencia en los resultados.Tipos de CorrosinSe clasifican de acuerdo a la apariencia del metal corrodo, dentro de las mas comunes estn:Corrosin uniforme: Donde la corrosin qumica o electroqumica acta uniformemente sobre toda la superficie del metalCorrosin galvnica: Ocurre cuando metales diferentes se encuentran en contacto, ambos metales poseen potenciales elctricos diferentes lo cual favorece la aparicin de un metal como nodo y otro como ctodo, a mayor diferencia de potencial el material con mas ctivo ser el nodo.Corrosin por picaduras: Aqu se producen hoyos o agujeros por agentes qumicos.Corrosin intergranular: Es la que se encuentra localizada en los lmites de grano, esto origina perdidas en la resistencia que desintegran los bordes de los granos.Corrosin por esfuerzo: Se refiere a las tensiones internas luego de una deformacin en frio.Proteccin contra la corrosinDentro de las medidas utilizadas industrialmente para combatir la corrosin estn las siguientes:Uso de materiales de gran pureza.Presencia de elementos de adicin en aleaciones, ejemplo aceros inoxidables.Tratamientos trmicos especiales para homogeneizar soluciones slidas, como el alivio de tensiones.Inhibidores que se adicionan a soluciones corrosivas para disminuir sus efectos, ejemplo los anticongelantes usados en radiadores de los automviles.Recubrimiento superficial: pinturas, capas de oxido, recubrimientos metlicosProteccin catdica.Proteccin catdicaLa proteccin catdica es una tcnica de control de la corrosin, que est siendo aplicada cada da con mayor xito en el mundo entero, en que cada da se hacen necesarias nuevas instalaciones de ductos para transportar petrleo, productos terminados, agua; as como para tanques de almacenamientos, cables elctricos y telefnicos enterrados y otras instalaciones importantes.En la prctica se puede aplicar proteccin catdica en metales como acero, cobre, plomo, latn, y aluminio, contra la corrosin en todos los suelos y, en casi todos los medios acuosos. De igual manera, se puede eliminar el agrietamiento por corrosin bajo tensiones por corrosin, corrosin intergranular, picaduras o tanques generalizados.Como condicin fundamental las estructuras componentes del objeto a proteger y del elemento de sacrificio o ayuda, deben mantenerse en contacto elctrico e inmerso en un elctrolito.Aproximadamente la proteccin catdica presenta sus primeros avances, en el ao 1824, en que Sir. Humphrey Davy, recomienda la proteccin del cobre de las embarcaciones, unindolo con hierro o zinc; habindose obtenido una apreciable reduccin del ataque al cobre, a pesar de que se presento el problema de ensuciamiento por la proliferacin de organismos marinos, habindose rechazado el sistema por problemas de navegacin.En 1850 y despus de un largo perodo de estacamiento la marina Canadiense mediante un empleo adecuado de pinturas con antiorganismos y anticorrosivos demostr que era factible la proteccin catdica de embarcaciones con mucha economa en los costos y en el mantenimiento.Fundamento de la proteccin catdicaLuego de analizadas algunas condiciones especialmente desde el punto de vista electroqumico dando como resultado la realidad fsica de la corrosin, despus de estudiar la existencia y comportamiento de reas especficas como Anodo-Ctodo-Electrlito y el mecanismo mismo de movimiento de electrones y iones, llega a ser obvio que si cada fraccin del metal expuesto de una tubera o una estructura construida de tal forma de coleccionar corriente, dicha estructura no se corroer porque sera un ctodo.La proteccin catdica 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 corrosin y, descargndose desde todas las reas andicas, existir un flujo neto de corriente sobre la superficie, llegando a ser toda la superficie un ctodo.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 corrosin originales.La proteccin catdica funciona gracias a la descarga de corriente desde una cama de nodos hacia tierra y dichos materiales estn sujetos a corrosin, por lo que es deseable que dichos materiales se desgasten (se corroan)a menores velocidades que los materiales que protegemos.Tericamente, se establece que el mecanismo consiste en polarizar el ctodo, llevndolo mediante el empleo de una corriente externa, ms all del potencial de corrosin, hasta alcanzar por lo menos el potencial del nodo en circuito abierto, adquiriendo ambos el mismo potencial eliminndose la corrosin del sitio, por lo que se considera que la proteccin catdica es una tctica dePolarizacin catdica.La proteccin catdica no elimina la corrosin, ste remueve la corrosin de la estructura a ser protegida y la concentra en un punto donde se descarga la corriente.Para su funcionamiento prctico requiere de un electrodo auxiliar (nodo), 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 travs del electrlito llegando a la estructura.Influyen en los detalles de diseo y construccin parmetro de geometra y tamao de la estructura y de los nodos, la resistividad del medio electrlito, la fuente de corriente, etc.Consideraciones de diseo para la proteccin catdica en tuberas enterradasLa proyeccin de un sistema de proteccin catdica requiere de la investigacin de caractersticas respecto a la estructura a proteger, y al medio.Respecto a la estructura a protegerMaterial de la estructura;Especificaciones y propiedades del revestimiento protector (si existe);Caractersticas de construccin y dimensiones geomtricas;Mapas, planos de localizacin, diseo y detalles de construccin;Localizacin y caractersticas de otras estructuras metlicas, enterradas o sumergidas en las proximidades;Informacin referente a los sistemas de proteccin catdica, los caractersticos sistemas de operacin, aplicados en las estructuras aledaas;Anlisis de condiciones de operacin de lneas de transmisin elctrica en alta tensin, que se mantengan en paralelo o se crucen con las estructuras enterradas y puedan causar induccin de la corriente;Informacin sobre todas las fuentes de corriente continua, en las proximidades y pueden originar corrosin;Sondeo de las fuentes de corriente alterna de baja y media tensin, que podran alimentar rectificadores de corriente o condiciones mnimas para la utilizacin de fuentes alternas de energa;Respecto al medioLuego de disponer de la informacin anterior, el diseo ser factible complementando la informacin con las mediciones de las caractersticas campo como:Mediciones de la resisitividad elctrica a fin de evaluar las condiciones de corrosin a que estar sometida la estructura. Definir sobre el tipo de sistema a utilizar; galvnico o corriente impresa y, escoger los mejores lugares para la instalacin de nodos;Mediciones del potencial Estructura-Electrlito, para evaluar las condiciones de corrosividad en la estructura, as mismo, detectar los problemas de corrosin electroltica;Lugares de baja resistividad.Distribucin de la corriente sobre la estructura.Accesibilidad a los sitios para montaje e inspeccinDeterminacin de los lugares para la instalacin de nodo bajo los siguientes principios:Pruebas para la determinacin de corriente necesaria; mediante la inyeccin de corriente a la estructura bajo estudio con auxilio de una fuente de corriente continua y una cama de nodos provisional. La intensidad requerida dividida para rea, permitir obtener la densidad requerida para el clculo;Sistemas de proteccin catdicaAnodo galvnicoSe fundamenta en el mismo principio de la corrosin galvnica, en la que un metal ms activo es andico con respecto a otro ms noble, corroindose el metal andico.En la proteccin catdica con nodo galvnicos, se utilizan metales fuertemente andicos conectados a la tubera a proteger, dando origen al sacrificio de dichos metales por corrosin, descargando suficiente corriente, para la proteccin de la tubera.La diferencia de potencial existente entre el metal andico y la tubera a proteger, es de bajo valor porque este sistema se usa para pequeos requerimentos de corriente, pequeas estructuras y en medio de baja resistividad.Caractersticas de un nodo de sacrificioDebe tener un potencial de disolucin 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 motivara un gasto superior, con un innecesario paso de corriente. El potencial prctico de disolucin puede estar comprendido entre -0.95 a -1.7 V;Corriente suficientemente elevada, por unidad de peso de material consumido;Buen comportamiento de polarizacin andica a travs del tiempo;Bajo costo.Tipos de anodosConsiderando que el flujo de corriente se origina en la diferencia de potencial existente entre el metal a proteger y el nodo, ste ltimo deber ocupar una posicin ms elevada en la tabla de potencias (serie electroqumica o serie galvnica).Los nodos galvnicos que con mayor frecuencia se utilizan en la proteccin catdica son: Magnesio, Zinc, Aluminio.Magnesio: Los nodos de Magnesio tienen un alto potencial con respecto al hierro y estn libres de pasivacin. Estn diseados para obtener el mximo rendimiento posible, en su funcin de proteccin catdica. Los nodos de Magnesio son apropiados para oleoductos, pozos, tanques de almacenamiento de agua, incluso para cualquier estructura que requiera proteccin catdica temporal. Se utilizan en estructuras metlicas enterradas en suelo de baja resistividad hasta 3000 ohmio-cm.Zinc: Para estructura metlica inmersas en agua de mar o en suelo con resistividad elctrica de hasta 1000 ohm-cm.Aluminio:Para estructuras inmersas en agua de mar.