Protección Catódica
En teoría, la protección catódica implica reducir a cero la diferencia de potencial entre ánodos y cátodos localizados sobre una superficie metálica, reduciendo igualmente a cero la corriente de corrosión. Esto se puede lograr generando una corriente que ingrese a la estructura desde un ánodo externo, polarizando los sitios catódicos en dirección electronegativa. A medida que los potenciales de las zonas catódicas se polarizan acercándose a los de las zonas anódicas, se reduce la corriente de corrosión. Cuando los potenciales de todas las zonas catódicas alcanzan el potencial a circuito abierto de la zona anódica más activa, desaparece la diferencia de potencial entre ánodos y cátodos localizados y se detiene la corrosión.
En realidad, la protección catódica no elimina la corrosión. Lo que hace es transferirla de la estructura a proteger, a un ánodo(s) de protección catódica. Así, la estructura se convierte en el cátodo de una celda de corrosión artificial. La corrosión del metal se detiene una vez que la corriente de protección catódica iguala o excede la corriente de corrosión.
En la figura se esquematiza una estructura protegida mediante un ánodo de sacrificio, en la cual la corriente de protección catódica abandona el ánodo de protección catódica, ingresa al electrolito y pasa en forma de iones a través del electrolito hasta la superficie metálica de la estructura. En el punto donde esta corriente abandona el ánodo de protección catódica, tiene lugar una reacción anódica. En el punto donde esta misma corriente ingresa a la superficie protegida, tiene lugar una reacción catódica. Luego la corriente circula hacia la conexión metálica y regresa al ánodo.
La protección catódica reduce o elimina la corrosión, haciendo de la estructura objeto de protección, el cátodo, mediante una corriente impresa (fuente de poder externa unida a la estructura) o la fijación de un ánodo galvánico (usualmente magnesio, aluminio, o zinc).
¿Cómo actúa la Protección Catódica?
El objetivo de la protección catódica es forzar a la superficie entera a actuar como un cátodo, con corriente entrando al medio ambiente y limitando que la corrosión ocurra.
Como se ve en la figura, la corriente directa fluye de las áreas anódicas hacia el suelo, y a través del mismo hacia las áreas catódicas, y regresa por la estructura en sí para completar el circuito. Para un voltaje impulsor dado, (el potencial galvánico entre el ánodo y el cátodo), la cantidad de corriente fluyendo es limitada por factores tales como la resistividad del medio (expresada normalmente como ohm-cm) y el grado de polarización en las áreas anódicas y catódicas.
La corrosión ocurre donde una corriente descargada del metal al electrolito (suelo) en las áreas anódicas. Donde la corriente fluye desde el medio hacia la estructura (áreas catódicas) no hay corrosión.
Sistemas de Protección Catódica
• Por Ánodos de Sacrificio
La estructura es protegida conectando eléctricamente a ella piezas de un metal activo (tabla 2), tal como zinc o magnesio, y estas a su vez haciendo contacto con el medio corrosivo. De esta forma se consigue que los ánodos galvánicos se corroan preferencialmente, dando protección a la estructura, pues pasa a actuar como cátodo.
El potencial entre el ánodo y la estructura susceptible de corrosión, debe ser lo suficientemente grande para superar las celdas de corrosión ánodo-cátodo de la estructura. El material del ánodo debe tener suficiente “energía eléctrica” (ser más electronegativo, tabla 2) que permita una vida larga razonable empleando una cantidad práctica de material de ánodo.
Los ánodos deben tener buena eficiencia, lo cual quiere decir que un alto porcentaje del contenido de “energía eléctrica” del ánodo debe estar disponible para una salida de corriente de protección catódica útil. El balance de la energía que es consumida en la corrosión del ánodo en sí mismo debe ser muy pequeño.
Los materiales de ánodo son vaciados en variados pesos y formas para cumplir con los requerimientos de diseño de la protección catódica. Datos sobre ánodos disponibles pueden ser obtenidos de los fabricantes o distribuidores de materiales de protección catódica.
• Por corriente impresa
Una fuente de poder externa de corriente directa es conectada (o impresa) entre la estructura a ser protegida y el lecho de ánodos. En este caso los ánodos, ubicados en el electrolito (suelo o agua) no operan como una fuente de energía eléctrica.
La terminal positiva de la fuente de energía debe ser siempre conectada a los ánodos (lecho de ánodos), los cuales entonces son forzados a descargar tanta corriente de protección como sea deseada, de esta forma estos se corroerán.
En la mayoría de los casos, es deseable usar materiales de ánodo que son consumidos a velocidades relativamente bajas. El lecho de ánodos debe ser diseñado para descargar grandes cantidades de corriente y aun así, tener una expectativa de vida larga.
Tabla 2.
Esquema de un sistema de protección catódica por corriente impresa
