METODOS DE PROTECCION Control del potencial del electrodo:

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1 METODOS DE PROTECCION Control del potencial del electrodo:
Protección catódica Protección anódica Recubrimientos: Metálicos: Metal más noble Metal más activo Orgánicos líquidos: Pinturas No Metálicos: Polímeros, gomas, hormigón Inhibidores Diseño Adecuado

2 PROTECCION CATODICA Polarizar catódicamente la estructura metálica a proteger. Formas de polarizar: Corriente impresa Anodos de sacrificios

3 PROTECCION CATODICA Por Corriente Impresa

4 Protección catódica Rectificador: corriente continua uniforme.
Anodos: solubles: chatarra Inertes: grafito, magnetita, dimensionalmente estables Usos: Cañerías, tanques y cables enterrados Estructuras sumergidas Protección interna de tanques. Generalmente se usa como complemento de otro sistema, por su elevado costo.

5 Protección catódica Acero no protegido en medio ácido no protegido tiene una velocidad de corrosión de 103 A/cm2. Para reducir la velocidad a 1 A/cm2, se deben aplicar A/cm2. Proteger 1 m2 de área expuesta necesita 150 A La corriente que se aplica no es fija. Se monitorea y se aplica la necesaria según la situación del sistema

6 Protección catódica Por ánodos de sacrificio:

7 Protección catódica Estructura conectada a un metal más activo.
Material de ánodos: Suficientemente activos, sobrepotencial bajo, eficiencia alta. Aleaciones de magnesio (en suelos) Cinc y aleaciones Al-Zn (en agua de mar) Usos: Protección de cascos de buques Protección interna en tanques de almacenaje de petróleo. Protección interna de tanques de agua caliente.

8 Protección catódica Efectividad del método de protección catódica.
Se deben tener en cuenta: Gradientes de potencial: Sobrepotenciales del ánodo y cátodo, y las caídas óhmicas en el electrolito y en el material que circunda al cátodo y al ánodo. Sobrepotenciales del ánodo y cátodo: algunos mV Caídas óhmicas: algunos mV en agua de mar 10 a 50 V en suelos

9 Protección catódica Distribución de corriente y potencial:
Uniformidad en toda la superficie a proteger. Pero…… Bajas conductividades Estructuras complejas Aproximación númérica

10 Protección catódica Requerimiento de corriente:
Se determina a escala laboratorio. Medio i (A/m2) Ac. sulfúrico 400 Suelo Agua de mar 0.15 0.03 Agua fresca móvil 0.05 Aire-saturado de humedad

11 Protección catódica Anodos: Calidad, cantidad, duración
Para corriente impresa: Chatarra de hierro en suelos y aguas sin cloruros. Aceros con silicio, manganeso y cromo, en suelos, agua fresca y agua de mar. Dimensionalmente estables: óxidos de rutenio y de titanio sobre titanio. Se usan mar adentro.

12 Protección catódica Anodos: Calidad, cantidad, duración
Para ánodos de sacrificio: Potencial de corrosión activo Bajo sobrepotencial: permitir el flujo de corriente Alto equivalente electroquímico: proveer importante corriente por unidad de masa Alta eficiencia. Aleaciones de magnesio, de cinc y de aluminio. Magnesio en suelos y agua pura. No en agua de mar.

13 Protección catódica Corrientes de fuga
Area a proteger: se estima como un porcentaje del área total cubierta.

14 Protección anódica Basado en la pasivación del metal por aplicación de una corriente anódica tal que el potencial de pasivación sea superado.

15 Protección anódica Material Medio
El metal será polarizado desde el estado activo, pasando por el máximo de corriente, por eso los requerimientos de potenciales iniciales son muy altos. Una vez alcanzada la pasividad, se aplica una corriente mucho menor Material Medio Aceros H2SO4 Aceros inoxidables H3PO4 Níquel HNO3 Aleac. Ni Nitratos Titanio Amoniacales, ac. Orgánicos, sol. caústicas

16 PC-PA Aplicabilidad PA PC Metales Activo-pasivo Todos Medio
Moderado a agresivo Leve a moderado Costos Altos en instalación y mantenimiento. Bajos en operación Bajos en instalación y mantenimiento. Alto en operación Rectificadores Potencial controlado Corriente constante Condiciones de operación Medidas electroquímicas Empíricamente Corriente aplicada Muy baja Alta

17 Recubrimientos Actúan básicamente como barrera física entre el metal y el medio agresivo. Metálicos: Metal más noble: cromado/niquelado sobre aceros. Metal más activo: cinc sobre acero.

18 Recubrimientos metálicos
Metal más noble: la velocidad de corrosión será muy importante en el metal que se intenta proteger si ese recubrimiento presenta poros o no es uniforme en los bordes de la pieza metálica. Metal menos noble: en el caso que el recubrimiento sea poroso, se verá rápidamente reducida la vida del mismo.

19 Recubrimientos metálicos
Se producen por diferentes métodos: Electrodepósitos: mejores terminaciones y de espesores controlados Inmersión en caliente: para cinc. Son muy adherentes Cladding: coextrusión, resultando en una soldadura a presión, unión por difusión.

20 Recubrimientos líquidos
Pinturas Solvente: disuelve de la resina facilita la aplicación Resina: dispersa el pigmento, se adhiere al sustrato. Le da resistencia a la corrosión. Pigmento: reduce la permeabilidad, le da color, puede ser inhibidor Esquema de pintado: Imprimación (40-80 m) Pinturas intermedias Pinturas de terminación ( m)

21 Recubrimientos líquidos
Para qué usar pinturas? Control de la corrosión Resistencia al agua, al ambiente, al fuego Biocida Decoración Seguridad Evitar contaminación Disminuir la fricción entre piezas. Aislamiento eléctrica Amortiguador de ruido.

22 Recubrimientos líquidos
Clasificación: de acuerdo a la resina Alquídicas: excelente adherencia a superficies pobremente preparadas. No son químicamente resistentes. Se modifican (fenoles, silicio, aminas) para tener mayor durabilidad. Se usan en medios marinos y equipos de procesos en la industria del petróleo. Epoxy-ester: mejor resistencia a los químicos y mayor precio. Vinílicas: de muy buena resistencia. Se usa en recubrimientos industriales. Tienen baja toxicidad. Poseen una alta concentración de componentes volátiles.

23 Recubrimientos líquidos
Caucho clorado: poca resistencia a la luz solar y buena barrera de al vapor. Zinc Inorgánico Pigmentadas en cinc: 80 % en peso de cinc del cual el 20% está como óxido. No protegen galvánicamente. Tienen un excelente cubrimiento, adhesión y resistencia a la abrasión. Para atmósferas rurales e industriales moderadas. Ricas en cinc: % de polvo metálico con muy poco o nada de óxido. La ausencia de óxidos permite la protección galvánica. Son resistentes a medios más agresivos.

24 Recubrimientos líquidos
Qué propiedad debe tener una pintura? Resistencia química, al agua, a la absorción de humedad, la transmisión de vapor, resistencia al medio ambiente. Facilidad de aplicación Adhesión al sustrato Que no chorree Resistencia a la elongación y a la tracción, al impacto, a la abrasión y a la temperatura Resistencia dieléctrica.

25 Recubrimientos líquidos
Una pintura de mala calidad aplicada sobre una superficie bien preparada da mejores resultados que una pintura muy buena, aplicada sobre una superficie mal preparada. Lavado químico: mediante solventes, mediante baños ácidos. Lavado con vapor Métodos mecánicos: Raspado: espátula, cepillo, papel abrasivo,amoladoras, cepillos rotativos. Limpieza con chorro abrasivo: Agua, Arena, Granalla metálica, Vidrio, poliuretano, etc.

26 Recubrimientos no metálicos
Polímeros, gomas, cemento, vidrio, etc. Pueden resistir medios extremadamente agresivos, pero pueden degradrse con la temperatura, luz del sol, oxidarse con oxigeno del aire, etc.

27 Inhibidores Un inhibidor de corrosión es una sustancia que reduce la velocidad de corrosión cuando se agrega al medio corrosivo en una concentración tal, sin que las concentraciones de las especies corrosivas presentes cambien significativamente. Se acepta como regla que un inhibidor es efectivo cuando se encuentra presente en pequeñas concentraciones. Producen una película protectora sobre la superficie del metal: una capa muy delgada o gruesa del inhibidor que se adsorbe o bien la película protectora está formada por reacción química entre el metal y el inhibidor.

28 Inhibidores Según su acción se clasifican en:
Inhibidores anódicos: modifican la reacción anódica. Cromatos y los nitritos, como así también en presencia de aire los fosfatos y molibdatos, que forman sobre el metal a proteger una capa de óxido protector. Si la concentración del inhibidor es muy baja, puede haber poros y defectos en esa película lo cual acelera la corrosión localizada.

29 Inhibidores Inhibidores catódicos: tienen influencias sobre la reacción catódica. Para el acero son las sales de cinc, y su acción depende de la precipitación del hidróxido de cinc sobre el acero, aumentando el pH, dificultando la reacción catódica, polifosfatos. Los inhibidores mixtos: modifican ambas reacciones. Muchos inhibidores orgánicos son de este tipo. Benzotriazol para cobre y sus aleaciones.

30 Inhibidores Cuándo se aplica un inhibidor?
Aguas naturales y de enfriamiento En soluciones ácidas de piclado para evitar la disolución del metal tratado (tiourea en ácido sulfúrico para aceros) En la producción de petróleo crudo (aminas, piridinas, imidazoles) y refinerías (imidazoles y derivados). Inhibidores con tensión de vapor entre 10-2 y 10-7 mmHg se usan en contenedores, donde se impregna un papel con él, se volatiliza y condensa sobre la superficie a proteger.

31 Inhibidores Las características físicas del inhibidor deben ser consideradas para evaluar una potencial aplicación: (hay sólidos que se suelen poner en forma de pastillas y se van disolviendo), la solubilidad (según la aplicación será el tipo de inhibidor, soluble en agua o no), la tendencia a formar emulsiones, la estabilidad térmica, compatibilidad con otros químicos.

32 Inhibidores Identificando el problema a resolver.
CÓMO SE SELECCIONAN? Identificando el problema a resolver. Corrosivos presentes. Tipo de sistema (eso tiene influencia en el método de tratamiento) diferente en pozo que en cañerías Presión y temperatura condiciona el CO2 y el H2S Velocidad Composición de la producción (agua/fase orgánica, salinidad del agua, y acidez )

33 Inhibidores Velocidad: bajas velocidades podrían ser insuficientes para desplazar el agua. El inhibidor debe ser soluble en agua y agregarse en forma continua. Si la velocidad es alta, de manera que no hay acumulación de agua, se suelen usar inhibidores solubles en la fase orgánica y se suministran de forma batch. Los test de selección deben hacerse en laboratorio, aunque los resultados no son infalibles, porque a veces es muy difícil reproducir las condiciones de campo. Si bien la formación del film depende del producto y del medio, la misma es función del tiempo y no es instantánea.

34 Inhibidores La concentración adecuada del inhibidor dependerá de los siguientes factores: Severidad del ataque Cantidad de fluido producido Porcentaje de agua Naturaleza del corrosivo Nivel del fluido Los test de laboratorio pueden que no den resultados exactos, por eso, se hace necesario el control de la dosificación y la frecuencia. Ciertas reglas en bibliografía basadas en la experiencia que dan una idea de posibilidades de dosificación.

35 Inhibidores Hay 2 reglas generales para el dosificación:
Inyección continua, de 10 a 20 ppm basada en la cantidad total de fluido. Tratamiento en batch, semanalmente de 3,8 l por semana por cada 100 barriles de producción de fluido. También se recomienda, si se conoce la corrosividad del medio agregar en forma continua: Medio pocos corrosivos : ppm Medios corrosivos moderados: ppm Medio muy corrosivos: > 25 ppm

36 Inhibidores No debe olvidarse que hay algunos problemas (aparte de la incertidumbre) en el uso de inhibidores, que son la formación de espumas, emulsiones, remueven scales, pueden producir corrosión de otros metales

37 Diseño adecuado