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Tlamati Sabiduría, Volumen 7 Número Especial 2 (2016)
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4° Encuentro de Jóvenes Investigadores – CONACYT 11° Coloquio de Jóvenes Talentos en la Investigación
Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Memorias
Evaluación de la relación del área del ánodo y del cátodo en la
protección del acero a través del sistema de Protección Catódica utilizando
Ánodos de Magnesio.
Karla Yunuan Miranda Ramírez (Becario) Universidad Autónoma de Guerrero
Facultad de Ingeniería Programa de Verano Delfín
[email protected] Área VII: Ingeniería e Industria
Dr. Tezozomoc Pérez López (Asesor)
Profesor- Investigador de la Universidad Autónoma de Campeche [email protected]
Resumen
La presente investigación pretende evaluar una propuesta que permitirá prolongar la vida útil del
acero que está en contacto directo con el medio ambiente, se sabe que el principal problema del
acero es la corrosión, por ello se ha buscado una solución, esto es protegiendo al acero
sacrificando un material menos noble que él a través de un sistema de protección catódica.
Debido al deterioro que sufre el acero sin protección, hay mayores riesgos de fallos en las
estructuras, ahí la necesidad de querer proteger al acero. El uso de los ánodos de magnesio es una
de las alternativas que se emplean para la protección de este. Ya no se trata solo de construir por
calidad, sino por durabilidad. Esta investigación está sustentada por artículos y estudios
realizados.
Palabras Clave: Protección Catódica, Proceso Electroquímico, Corrosión.
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Introducción
En Construcción el material más comúnmente utilizado es el acero, sin embargo una de
sus desventajas es que es amenazado por el problema de la corrosión.
Si el acero de alguna estructura se corroe, la presencia del óxido provocará una reducción del área
y de igual manera una reducción de capacidad de resistencia, en el caso del concreto no solo la
resistencia sino que hará que pierda adherencia.
Una de las técnicas de control de corrosión es a través de la protección catódica, esta se ha venido
utilizando desde hace mucho tiempo, es implementado en la protección de los ductos que
transportan gasolina, agua, etc. y no solo eso sino también en cables enterrados.
La protección catódica implica el sacrificio de un metal menos noble que el material a proteger,
con este sistema se pretende proteger al acero contra los agentes que provocan la corrosión con el
uso de ánodos de Magnesio.
Los ánodos de aleaciones de magnesio han sido utilizados con éxito, sobre todo para las
estructuras que han requerido de una polarización rápida. Hay dos formas de realizar la
protección catódica: con ánodos de galvánicos y por corriente impresa, en esta investigación se
implementara el de los ánodos galvánicos.
Materiales y Métodos
El primer paso fue delimitar el tema de enfoque y los ajustes que se hicieron para darle
seguimiento al protocolo de investigación. El sistema de ánodos galvánicos es empleado cuando
la estructura a proteger esta revestida y la resistividad del medio agresivo es bajo. Este sistema es
fácil de emplear y darle mantenimiento, aunque la cantidad de ánodos varía según al medio
expuesto y la estructura a proteger.
Para el estudio se montaron dos celdas electroquímicas, la primera celda estaba formada por una
placa de acero pequeña conectada a una probeta de magnesio sinterizado y sumergida en una
solución de agua, la segunda celda formada por una placa de acero grande conectada a una placa
de zinc, ambas sumergidas en una solución de agua y conectadas a una probeta de magnesio
sinterizado. Se hizo uso de un electrodo de referencia y un multímetro para las mediciones
periódicas.
Resultados
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Se llevaron a cabo mediciones periódicas del potencial haciendo uso de un electrodo de
referencia de Calomel saturado y un multímetro. Las pruebas permitieron evaluar el
comportamiento del ánodo de magnesio frente a diferentes dimensiones de cátodos.
Para el caso de la primer celda donde se implementó una placa de acero pequeña y una probeta de
magnesio sinterizado, al hacerle las mediciones los resultaros arrojados de acuerdo a la tabla
fueron muy favorables (véase la tabla 1), ya que el rango para alcanzar la pasivación del acero es
de -0.80 del potencial en voltios y de acuerdo a la gráfica logra estabilizarse a los 2 días (Véase
gráfica 1).
Tabla 1. Resultados de la medición periódica de la celda 1.
Potencial (V) Tiempo (h) -0.987 1 -1.035 2 -0.699 3 -0.716 4 -0.868 5 -1.005 6 -1.151 24 -0.985 48
Fuente: Elaboración propia
Gráfica 1. Representativa de la polarización de la placa de acero. El resultado se muestra favorable, pues está dentro del rango de polarización. Fuente: Elaboración propia.
-‐1.4
-‐1.2
-‐1
-‐0.8
-‐0.6
-‐0.4
-‐0.2
0 1 2 3 4 5 6 24 48
Mg sinterizado
Mg sinterizado
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Para el caso de la segunda celda, se presentó una sobre polarización pues el zinc polariza más
rápidamente, de acuerdo a la tabla (véase la tabla 2) con los resultados obtenidos incluso se puede
llegar a la inmunidad del acero, pero el zinc no tardaría en dejar de funcionar pues no está
recomendado usarlo en presencia de aguas dulces y a temperaturas elevadas, esto invertiría todo y
dejaría de funcionar como ánodo y pasar a ser cátodo. En la gráfica se puede apreciar cómo fue
variando los resultados (Véase la gráfica 2).
Tabla 2. Resultados de la medición periódica de la celda 2 con una placa de zinc.
Potencial (V) Tiempo (h) -1.03 1
-1.046 2 -1.112 3 -1.158 4 -1.128 5 -1.128 6 -1.215 24 -1.204 48
Fuente: Elaboración propia
Gráfica 2. Representativa de la polarización de la placa de acero con una placa de zinc y la probeta de magnesio sinterizado. Está entrando a la etapa de inmunidad. Fuente: Elaboración propia.
-‐1.25
-‐1.2
-‐1.15
-‐1.1
-‐1.05
-‐1
-‐0.95
-‐0.9 1 2 3 4 5 6 24 48
Mg sinterizado+Zn
Mg sinterizado+Zn
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Los resultados que se arrojaron fueron favorables, se pretende darle el seguimiento adecuado
estas celdas, a continuación se presentaran unas fotografías (figuras 1-5) tomadas durante el
desarrollo de la investigación.
Figura 1. Placas de acero a proteger y probetas de magnesio sinterizado. Fuente: fotografía
propia.
Figura 2. Celda 1 a las 24 horas de ser montada. Placa de acero y probeta de Magnesio. Fuente:
fotografía propia.
Figura 3. Celda 2 a las 24 horas de ser montada. Placa de acero, probeta de Magnesio y placa de
Zinc. Fuente: fotografía propia.
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Figura 4. Acero sin protección, sumergido en agua. Fuente: fotografía propia
Figura 5. Resultado de la polarización del acero en ambas celdas. Fuente: fotografía propia
Discusión y conclusiones
La presente investigación busca darle una solución al problema de la corrosión. Se hará el
seguimiento adecuado a las pruebas para ver las reacciones que se presenten a futuro. Con el
sistema propuesto se pretende prolongar la vida del acero.
Una vez realizada esta investigación, se probó que el magnesio sinterizado funciona muy
bien para proteger el acero en medios acuosos, cabe mencionar que funcionaria de distinta
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manera si se hubiera simulado al agua de mar, pues ese es un medio más agresivo y por lo tanto
el Magnesio se puede corroer más rápidamente.
Agradecimientos
“La puerta estaba cerrada y ahora está abierta ¿qué vas a hacer?”- John Katzenbach
Las oportunidades que se te presentan en la vida abren paso a nuevas experiencias que te ayudan
a crecer, son puertas esperando ser exploradas, caminos nuevos por conocer.
Agradezco a todas las personas que estuvieron presentes con sus diversos apoyos, mis amigos, mi
familia, mis compañeros, mis maestros, pero sobre todo al Dr. Tezozomoc Pérez López por
permitirme ser partícipe de la investigación que lleva a cabo, por su tiempo dedicado y por su
conocimiento compartido. A mis compañeros con los que trabajamos en conjunto y con los que
compartimos momentos muy agradables y no podía faltar por su puesto al programa Delfin que
me permitió vivir esta nueva experiencia en la que conocí grandes personas, adquirí
conocimientos y me abrí paso al mundo exterior, rompí las barreras que me limitaban y de esta
manera ampliar mi visión.
Referencias
Giudice, C. y Pereyra, A. “Protección catódica con ánodos galvánicos”, Buenos Aires, UTN-
FRLP.
Bilurbina, L., Liesa, F. e Iribarren, J. (2003) Corrosión y Protección, Barcelona, Ediciones UPC.
Otras páginas:
ARGO, S.A., Sociedad Española de Tratamientos Anticorrosivos “Sistemas De Protección
Catódica” https://www.obralia.com/dir/minisites/catalogos/92272/catalogo.pdf