Baixe Proteção catódica e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity! Engenharia Industrial Mecânica PROTEÇÃO CATÓDICA Evelin Cezar Guilherme Almeida Jackson Gonzaga Engenharia Industrial Mecânica Tópicos  Objetivos; Histórico; Conceitos; Campo de aplicação; Princípios básicos de proteção catódica; Levantamento de dados para projeto; Corrente requerida para proteção; Proteção catódica galvânica; Proteção catódica por corrente impressa. Engenharia Industrial Mecânica Definição PROTEÇÃO CATÓDICA: Consiste em transformar a estrutura a proteger no cátodo de uma célula eletroquímica mediante a passagem de uma corrente elétrica proveniente do eletrólito. Condição para aplicação: Equipamentos em contato com meio eletroquímico Engenharia Industrial Mecânica Campo de aplicação  Tubulações enterradas e submersas;  Instalações marítimas;  Proteção de ferragem de armação e reforço do concreto;  Equipamentos de processo. Engenharia Industrial Mecânica Tipos de proteção  Proteção catódica galvânica Corrente elétrica proveniente da força eletromotriz existente entre o metal a proteger e o metal escolhido para anodo de sacrifício.  Proteção por Corrente Impressa Corrente elétrica proveniente de uma fonte geradora de corrente contínua, tal como bateria, retificador ou gerador. Engenharia Industrial Mecânica Diagrama E-pH Pourbaix Fig.2–esquema de proteção catódica do Fe lançado no diagrama E-pH (sistema Fe- água). E + - 0 7 14 CORROSÃO IMUNIDADE PASSIVIDADE ‘ 1 2 3 pH Engenharia Industrial Mecânica Diagrama de Evans E E Eoc Ecorr Oicipc ia=icorr ipcicorr Eoc Ecorr EoaEoa R E D U Ç Ã O S O B R E O M E TA L O XI DA ÇÃ O O XI DA ÇÃ O R ED U Ç ÃO Figura 3 – Diagrama de Evans, relacionando corrente e potencial Engenharia Industrial Mecânica Controle catódico x anódico Fig.4 - Sistema sob controle catódico E E Eoc Ecorr iipcicorr ipcicorr Eoc Ecorr Eoa Eoa OX IDA ÇÃO O XI D AÇ ÃO R ED U Ç ÃO R E D U Ç Ã O i Fig.5 - Sistema sob controle anódico Engenharia Industrial Mecânica Micropilha de corrosão ELETRÓLITO Ia IcIp P Ra RcRp e Ea Ec v v Ep ER ER Lei de Kirchchoff!!!!!! Engenharia Industrial Mecânica ΔV NÍVEL INICIAL CATÓDICO NÍVEL INICIAL ANÓDICO Micropilha de corrosão Engenharia Industrial Mecânica ANODO DE PROTEÇÃO CATÓDICA ΔV NÍVEL CONSTANTE ΔV NÍVEL INICIAL ANÓDICO NÍVEL FINAL CATÓDICO NÍVEL INICIAL CATÓDICO Micropilha de corrosão Engenharia Industrial Mecânica  O anodo deverá sofrer uma pequena polarização anódica;  O cátodo sofrerá uma acentuada polarização catódica;  A circulação da corrente no sistema dá origem a um processo de polarização; Estabilidade Termodinâmica Engenharia Industrial Mecânica Anodos galvânicos Tubo enterrado Fig.8 - Esquema simplificado de um sistema de proteção catódica Proteção Catódica Galvânica Engenharia Industrial Mecânica Dimensionamento para estruturas marítimas  Material;  Massa de anodos;  Número de anodos;  Corrente Liberada;  Resistência; Engenharia Industrial Mecânica VANTAGENS:  Apresenta menos interrupções no seu funcionamento;  Não requer suprimento de alimentação externa;  Raramente causa interferências sobre outras estruturas metálicas enterradas nas proximidades;  Baixo custo de manutenção;  Baixo custo de instalação. DESVANTAGENS:  Só é eficaz em eletrólitos de baixa resistividade elétrica;  Necessidade de reposição dos anodos;  Não apropriados para sistemas com fortes interferências;  Alto custo quando as estruturas são grandes. Proteção catódica galvânica Engenharia Industrial Mecânica Ilustrações práticas Fig. Anodos de sacrifícios em navios Engenharia Industrial Mecânica Ilustrações práticas Fig. Anodos de sacrifícios em navios Anodos Galvânicos epa E) INSTITUTO FEDERAL DE Engenharia Industrial BBEDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA TE nes BAHIA Mecânica Engenharia Industrial Mecânica Reduz, de forma considerável, a superfície exposta a corrosão. Influência dos Revestimentos Protetores Exemplos: 1.Externo - tubulações enterradas ou submersas (vida útil: 20 anos); 2.Interno - tubulações (vida útil:15 anos); 3.Interno - tanques enterrados (para vida útil de 20 anos) 4.Interno - fundo de tanques aéreos de armazenamento (vida útil:20 anos) 5.Interno - tanque de armazenamento, fundo/todo o tanque (vida útil:10 anos) 6.Externo - cascos de embarcações (vida útil: quatro anos) Engenharia Industrial Mecânica Critério de Proteção Exemplos: 1. Potencial negativo mínimo; 2. Teste do decaimento Comprovar se a estrutura encontra-se isenta de riscos de corrosão!!!! Engenharia Industrial Mecânica Proteção Catódica Fig. 1Esquema das ligações usadas para a medição do potencial V+ d - d E.R.Cu/CuSO4 Engenharia Industrial Mecânica Fig.Eletrodo de referência Cu/CuSO4 Medição do potencial Engenharia Industrial Mecânica Corrosividade do solo em função da resistividade Engenharia Industrial Mecânica  Estrutura em fase de projeto: 1- Levantamento de resistividade do meio; 2- Pesquisa de locais para instalação de leitos de anodo galvânicos ou para corrente impressa.  Estrutura existente: 1- Idem 1 e 2 do tópico anterior; 2- Medição de potenciais estrutura/meio; 3- Pesquisa de corrente de interferência... Levantamento de dados para projeto Engenharia Industrial Mecânica  Método mais utilizado em proteção catódica; Utiliza-se quatro pinos para solos; Caixa-padrão para líquidos (água doce e salgada). Levantamento de dados para projeto Engenharia Industrial Mecânica Método dos quatro pinos: Fig. Terrômetro digital Engenharia Industrial Mecânica Fig.2 – Conector para os cabos do eletrodo Método dos quatro pinos Engenharia Industrial Mecânica Medição da resistividade Fig.Caixa padrão para obtenção da resistividade em laboratório Engenharia Industrial Mecânica Determinação do estado de corrosão da estrutura.Permite, também,verificar a existência de macropilhas de corrosão e correntes de interferência. Levantamento de potencial Engenharia Industrial Mecânica Pesquisa de corrente de interferência  Ensaio que identifica a presença da mesma por intermédio da medição da corrente que flui na estrutura através de pontos de testes adequados à esta operação;  Só é possível para estruturas já instaladas. Engenharia Industrial Mecânica  Medição feita para determinar o potencial estático ou natural,de uma lâmina de platina enterrada no solo,no local desejado.  Ver tabela: Potencial redox Fig. Corrosividade do solo por microorganismo Engenharia Industrial Mecânica Proteção Cat. Corrente Impressa “ Sistema de proteção catódica (...) que utiliza uma força eletromotriz proveniente de uma fonte externa de corrente contínua (retificador), para imprimir a corrente necessária à proteção da estrutura.” (GOMES, 2008) Engenharia Industrial Mecânica c.c. C.A. ( - ) ( + ) Proteção Cat. Corrente Impressa Engenharia Industrial Mecânica Principais Componentes: Unidade Fonte de Corrente Contínua: Pode ser retificadores, que convertem a corrente alternada para corrente contínua, ou baterias. Anodos Inertes: Dispersam a corrente elétrica no eletrólito. Normalmente de Ti com revestimento. Terminal de Medição: Permite o monitoramento da “ddp” entre a estrutura a ser protegida e o meio eletrólito. Proteção Cat. Corrente Impressa Engenharia Industrial Mecânica  Retificadores, em geral, de silício, refrigerados a ar ou óleo;  Bateria convencional;  Painel solar;  Termogerador;  Gerador eólico;  Etc... Unidade Fonte de C.C. Engenharia Industrial Mecânica (+) (-) Retificador – Esquema ElétricoRETIFICADOR DISJUNTOR TRANSFORMADOR FILTROS AMPERÍMETRO VOLTÍMETRO CONJ. RETIFICAÇÃO Engenharia Industrial Mecânica Anodos Inertes  Para a dispersão da corrente elétrica no eletrólito. Água do mar Água doce Solos Grafite Fe-Si-Cr Ti revestido Magnetita Nb platinizado Ti platinizado Pb-Sb-Ag Fe-Si Engenharia Industrial Mecânica Anodos Inertes Material do anodo Dens. de corrente do anodo (A/m²) Desgaste (kg/A.ano) Grafite 3 a 5 0,4 Fe-Si 10 a 15 0,2 Fe-Si-Cr 10 a 15 0,4 Pb-Sb-Ag 50 a 100 0,1 Ti-platinizado Ampla faixa Desprezível Ti-revestido com óxidos nobres Ampla faixa Desprezível Nb-platinizao Ampla faixa Desprezível Engenharia Industrial Mecânica Terminais de Medição GASODUTO DA TRANSGÁS S.A. - PORTUGAL Fig. – Terminal de medição– TRANSGÁS Fig. – Terminal de medição– TRANSGÁS Engenharia Industrial Mecânica “São correntes elétricas dispersas no eletrólito, que entram em determinadas regiões da estrutura metálica e, no local onde deixam tal estrutura, provocam a sua corrosão eletroquímica.” Corrente Elétricas de Interferência Engenharia Industrial Mecânica Corrente Elétricas de InterferênciaTipos mais comuns:  Correntes de máquinas de solda;  Correntes de sistemas de proteção catódica;  Correntes de sistemas de tração eletrificados;  Torres de linhas de transmissão.