Importância da Proteção Catódica

A Proteção Catódica é uma técnica usada para controlar a corrosão de uma superfície metálica, tornando-a o cátodo de uma célula eletroquímica. Um método simples de proteção conecta o metal a ser protegido a um "metal de sacrifício" mais facilmente corrosivo para atuar como o ânodo. O metal de sacrifício então é corroído no lugar do metal a ser protegido. Para estruturas como tubulações longas, onde a proteção catódica galvânica passiva não é adequada, uma fonte de energia elétrica de CC externa é utilizada para fornecer corrente suficiente.

A proteção catódica foi descrita primeiramente por Sir Humphry Davy em uma série dos papéis apresentados à sociedade real em Londres em 1824. A primeira aplicação foi ao HMS Samarang em 1824. Os ânodos de sacrifício feitos de ferro ligados ao casco de cobre colocados abaixo da linha d'água reduziram dramaticamente a taxa de corrosão do cobre. No entanto, um efeito colateral da proteção catódica foi aumentar o crescimento marinho. O cobre, quando em processo de corrosão, liberta íons de cobre que têm um efeito anti-incrustante. Como o excesso de crescimento marinho afetou o desempenho do navio, a Marinha Real decidiu que era melhor permitir que o cobre corroesse e tivesse o benefício de redução do crescimento marinho, de modo que a proteção catódica não mais foi utilizada.

Davy foi ajudado em seus experimentos por seu pupilo Michael Faraday, que continuou sua pesquisa após a morte de Davy. Em 1834, Faraday descobriu a ligação quantitativa entre a perda de peso da corrosão e a corrente elétrica e desse modo lançou os fundamentos para a aplicação futura da proteção catódica.

Thomas Edison experimentou com a proteção catódica com corrente impressa em navios em 1890, mas foi mal sucedido devido à falta de uma fonte de corrente apropriada e de materiais de anodo. Levaria 100 anos após a experiência de Davy para que a proteção catódica fosse amplamente utilizada em oleodutos nos Estados Unidos - proteção catódica foi aplicada a gasodutos de aço a partir de 1928 e mais amplamente na década de 1930.

Galvânica

Ânodo de sacrifício galvânico ligado ao casco de um navio, apresentando corrosão

Na aplicação de proteção catódica passiva, um anodo galvânico, um pedaço de um metal mais eletroquimicamente "ativo", é ligado à superfície de metal vulnerável aonde este está exposto a um eletrólito. Os ânodos galvânicos são selecionados porque têm uma tensão mais "ativa" (potencial de eletrodo mais negativo) do que o metal da estrutura alvo (tipicamente aço). Para uma proteção catódica eficaz, o potencial da superfície de aço é polarizado (alterado) mais negativamente até que a superfície tenha um potencial uniforme.


Nesta fase, a força motriz para a reação de corrosão na superfície protegida é removida. O anodo galvânico continua a ser corroído, tendo o seu material consumido até que eventualmente ele deva ser substituído. Existem estudos e estimativas para o grau de perda de material em peso de acordo com a corrente fornecida e o material usado no ânodo.

A polarização da estrutura alvo é causada pelo fluxo de elétrons fluindo do ânodo para o cátodo, portanto os dois metais devem ter um bom contato elétrico. A força motriz para a corrente de proteção catódica é a diferença no potencial do eletrodo entre o ânodo e o cátodo.

Os anodos galvânicos ou de sacrifício são feitos em várias formas e tamanhos usando ligas de zinco, magnésio e alumínio. ASTM International publica normas sobre a composição e fabricação de ânodos galvânicos.

Para que a proteção catódica galvânica funcione, o ânodo deve possuir um potencial de eletrodo inferior (isto é, mais negativo) do que o do cátodo (a estrutura alvo a proteger). A tabela abaixo mostra uma série galvânica simplificada que é usada para selecionar o metal anódico. O ânodo deve ser escolhido a partir de um material que seja mais negativo na lista do que o material a ser protegido.

Tubulações

Os dutos de produtos perigosos e inflamáveis são rotineiramente protegidos por um revestimento externo (coating) suplementado com proteção catódica. Um sistema de proteção catódica de corrente impressa para uma tubulação consiste em uma fonte de energia de CC, muitas vezes um transformador-retificador de CA e um ânodo, ou conjunto de ânodos enterrados no solo (o leito de anodos).

Um Transformador-Retificador de proteção catódica refrigerado a ar conectado a uma tubulação.

A fonte de energia de CC normalmente tem uma saída de CC de até 50 Amperes e 50 Volts, mas isso depende de vários fatores, como o comprimento da tubulação, o diâmetro da mesma e a qualidade e o tipo do revestimento aplicado. O terminal de saída CC positivo seria ligado através de cabos ao conjunto de ânodos, enquanto outro cabo ligaria o terminal negativo do retificador à tubulação, de preferência através de caixas de junção para permitir que as medições de comissionamento e de monitoramento programado sejam realizadas.


Os ânodos podem ser instalados em um leito que consiste em um furo vertical preenchido com o coque condutor (ou um outro material que melhore o desempenho e a vida dos anodos ao promover maior capacidade de transmitir corrente ao aumentar a área efetiva e diminuir a resistência elétrica destes em relação ao solo) ou colocado em uma trincheira preparada, cercada e preenchida pelo coque condutor. A escolha do tipo e do tamanho do leito dependem da aplicação, da posição e da resistividade do solo.

A corrente de proteção catódica CC é então ajustada para o nível ótimo depois de realizar vários testes incluindo medições de potenciais entre tubulação e solo ou potencial de eletrodo.

Às vezes é mais economicamente viável proteger uma tubulação usando anodos galvânicos (de sacrifício). Este é frequentemente o caso em tubulações de menor diâmetro de comprimento limitado. Os ânodos galvânicos dependem dos potenciais da série galvânica dos metais para conduzir a corrente de proteção catódica do ânodo para a estrutura a ser protegida (cátodo).

Dutos de água de vários materiais também são fornecidos com proteção catódica, quando os proprietários determinam o custo ser razoável para a expectativa de extensão de vida de serviço do sistema atribuído à aplicação de proteção catódica.

Marítima

Proteção catódica marítima abrange muitas áreas como, píers, portos, tubulações submersas e estruturas offshore. A variedade de tipos de estrutura leva a uma variedade de sistemas para fornecer proteção.

Os ânodos galvânicos são favorecidos,mas sistemas de corrente impressa também podem ser usados com freqüência. Devido à grande variedade de geometria de estruturas, composição e arquitetura, as empresas especializadas são muitas vezes obrigadas a criar sistemas de proteção catódica específicos para uma determinada estrutura. Às vezes, estruturas marítimas exigem modificações retroativas após o dimensionamento para serem efetivamente protegidas.
Proteção Catódica Interna

Os navios, tubulações e tanques utilizados para armazenar ou transportar líquidos podem também ser protegidos contra a corrosão nas suas superfícies internas mediante a utilização de proteção catódica.Sistemas de Corrente Impressa e sistemas galvânicos podem ser usados. Uma aplicação comum de proteção catódica interna é em tanques de armazenamento de água.

Disponível em:https://pt.wikipedia.org/wiki/Prote%C3%A7%C3%A3o_cat%C3%B3dica