Ánodo galvánico
El ánodo galvánico es el componente principal de un sistema de protección catódica galvánica que se utiliza para proteger estructuras metálicas subterráneas o submarinas contra la corrosión .
Están hechos de una aleación de metal con un voltaje más "activo" ( potencial de reducción más negativo / potencial electroquímico más positivo ) que el metal de la estructura. La diferencia de potencial entre los dos metales hace que el ánodo galvánico se corroa, por lo que se consume más el material del ánodo que la estructura.
La pérdida de material del ánodo conduce al nombre alternativo de ánodo de sacrificio .
Teoría
Brevemente, la corrosión es una reacción química que ocurre por un mecanismo electroquímico ( reacción redox ). [1] Durante la corrosión, ocurren dos reacciones: oxidación, donde los electrones abandonan el metal (y dan como resultado la pérdida real del metal), y reducción, donde los electrones se usan para convertir agua u oxígeno en hidróxidos . [2]
En la mayoría de los entornos, los iones de hidróxido y los iones ferrosos forman hidróxido ferroso , que finalmente se convierte en la conocida roya marrón: [3]
Cuando ocurre la corrosión, tienen lugar reacciones de oxidación y reducción y se forman elementos electroquímicos en la superficie del metal, de modo que algunas áreas se vuelven anódicas (oxidación) y otras catódicas (reducción). Los electrones fluyen desde las regiones del ánodo hacia el electrolito a medida que el metal se corroe. Por el contrario, cuando los electrones fluyen desde el electrolito hacia las zonas del cátodo, la velocidad de corrosión disminuye. [4] (El flujo de electrones es en dirección opuesta al flujo de corriente eléctrica ).
A medida que el metal continúa corroyéndose, los potenciales locales en la superficie del metal cambiarán y las regiones del ánodo y el cátodo cambiarán y se moverán. Como resultado, en los metales ferrosos, se forma una capa general de óxido sobre toda la superficie, que eventualmente absorberá todo el metal. Esta es una visión más simplista del proceso de corrosión porque puede tomar varias formas diferentes. [5]
La protección catódica funciona introduciendo otro metal (ánodo galvánico) con una superficie de ánodo mucho mayor para que toda la corriente fluya desde el ánodo inyectado y el metal a proteger se vuelva catódico en comparación con el ánodo. Esto detiene efectivamente las reacciones de oxidación en la superficie del metal, transfiriéndolas al ánodo galvánico, que será sacrificado en favor de la estructura protegida. [6]
Para que esto funcione, debe haber un camino de electrones entre el ánodo y el metal a proteger (p. ej., alambre o contacto directo), así como un camino de iones entre el oxidante (p. ej., agua o suelo húmedo) y el ánodo, y entre el comburente y el metal a proteger, formando así un circuito cerrado; por lo tanto, simplemente adherir una porción de un metal activo como el zinc a un metal menos activo como el acero dulce en el aire (mal conductor y, por lo tanto, sin circuito cerrado) no brindará ninguna protección.
Materiales del ánodo
Tres metales principales se utilizan como ánodos galvánicos: magnesio , aluminio y zinc . Todos ellos están disponibles en forma de bloques, varillas, láminas o cinta estampada. Cada material tiene sus propias ventajas y desventajas.