Proteção Catódica IV

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Universidade Federal Rural do Semi-Árido
Campus Pau dos Ferros
Bacharelado em Ciências e Tecnologia
CORROSÃO IV – 	PROTEÇÃO CATÓDICA
Pau dos Ferros – RN
Agosto – 2017
Universidade Federal Rural do Semi-Árido
Campus Pau dos Ferros
Bacharelado em Ciências e Tecnologia
Química aplicada a engenharia – Turma 1
 
Relatório apresentado à disciplina de laboratório de química aplicada a Eng. ministrada pela professora como complementação a um dos requisitos para obtenção da nota da unidade II.
 
 
 
 
Pau dos Ferros
Julho – 2017
EXPERIMENTO 09: CORROSÃO IV – PROTEÇÃO CATÓDICA
INTRODUÇÃO
Um dos métodos de controle de corrosão é a proteção catódica que consiste em transformar a estrutura à proteger no cátodo de uma célula eletroquímica ou eletrolítica. Há dois tipos de proteção catódica, a proteção catódica galvânica e por corrente impressa. Na proteção galvânica ou ânodo de sacrifício, os anodos são feitos em várias formas e tamanhos usando ligas de zinco, magnésio e alumínio. 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). Para estruturas maiores, ou onde a resistividade do eletrólito é alta, os ânodos galvânicos não podem fornecer economicamente corrente suficiente para proteção completa. Nestes casos, são utilizados sistemas de proteção catódica por corrente impressa. Estes consistem em ânodos ligados a uma fonte de energia.
O campo de aplicação da proteção catódica é vasto, porém, possui uma característica importante: a estrutura a proteger deve encontrar-se em contato com um eletrólito, no qual se instala o anodo ou conjunto de anodos, por meio dos quais é provida a corrente necessária à proteção. Desse modo, dentre as instalações mais comuns em que se aplica a proteção catódica, destacam-se as tubulações enterradas e as submersas, tais como oleodutos, gasodutos e adutoras. Tanques de armazenamento enterrados ou com fundo em contato com o solo é também um importante campo de aplicação. Instalações marítimas constituem outra ampla gama de estruturas, onde a proteção catódica tem vasto emprego, como os trocadores de calor usados em navios, condensadores e resfriadores, geralmente são construídos em aço carbono, tendo tubos de cobre ou de suas ligas. É o caso de piers com estacas tubulares ou com estacas-prancha, bóias de sinalização, amarras, bem como embarcações metálicas de qualquer tipo, além das plataformas metálicas, dos mais variados tipos, usados na exploração e na produção de petróleo, no mar. A proteção catódica tem também mostrado a sua eficiência na proteção da ferragem de armação e reforço do concreto, quando estas estruturas trabalham submersas, particularmente em água salgada, ou mesmo em canalizações de concreto para transporte de água.
OBJETIVO
O experimento a seguir tem por objetivo ilustrar e desenvolver alguns conceitos de básicos de proteção catódica da corrosão como, como proteção catódica galvânica e proteção catódica por corrente impressa. 
MATERIAIS
Material: 
- Bécker de 250 mL 
- Tubos de Ensaios 
- Pregos de ferro e/ou placas de ferro limpos 
- Placas de cobre 
- Placas de zinco ou aço galvanizado 
- Eletrodos de grafite 
- Fios de cobre 
- Fonte de corrente contínua
Reagentes: 
- Solução de Cloreto de Sódio 5% 
- Solução Alcoólica de Fenolftaleína 
- Solução de Ferricianeto de Potássio
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Parte I – Proteção catódica galvânica (ânodos de sacrifício)
Em 5 potes (A,B,C,D e E) foi adicionado 50mL de solução de NaCl (5%). Depois foi acrescentado em cada pote: 
A: Um prego de ferro; 
B: Um prego de ferro ligado a uma placa de cobre
C: Um prego de ferro ligado a uma placa de zinco
D: Um prego de ferro envolvido com uma fita de alumínio
E: Um prego de ferro ligado a placas de cobre e zinco
Resultados e discursões: após uma semana, foi possível observar os dados que correspondem a tabela abaixo, como mostra as figuras em sequência. 
	Ensaio
	Meio Corrosivo
	Placas Metálicas
	Região Anódica
	
A
	Solução passou a ter uma coloração pouco amarelada.
NaCl e oxigênio á também presença de água.
	Sem placa metálica.
	O ferro sofreu processo de corrosão, pois não havia formas de proteção deixando-o exposto ao meio corrosivo. ( Ou seja, Oxidação do ferro)
	
B
	Solução fortemente amarelada, principalmente no fundo do pote.
NaCl e oxigênio á também presença de água.
	Placa de cobre pouco escurecida.
	Prego sofreu processo de corrosão, pois era preferencialmente corrosivo em relação ao cobre.
(Ou seja, oxidação do ferro)
	
C
	NaCl e oxigênio á também presença de água.
	Formação de ferrugem.
	A placa de zinco sofreu corrosão protegendo o ferro do meio corrosivo.
	
D
	NaCl e oxigênio á também presença de água.
	Alumínio perdeu o brilho, na parte exposta ao meio corrosivo.
	Alumínio agiu como anodo de sacrifício.
	
E
	NaCl e oxigênio á também presença de água.
	Precipitado branco, e a parte de contato com o ferro, perdeu coloração. 
	 Chapa de Zinco sofre corrosão 
 Tabela 1 – Dados observados na proteção catódica galvânica.
 
 Figura 1
Observando cada pote, separadamente, temos as seguintes imagens:
 
 Figura 2 - Pote A Figura 3 – Pote B
 
 Figura 4 – Pote C Figura 5 – Pote D figura 6 – Pote E
Figura 7 – Todos os potes abertos, e retirados o material da solução.
Parte II – Proteção catódica por corrente impressa 1
Procedimento Experimental: Em um bécker de 50 mL foi adicionado 30 mL de solução aquosa de NaCl (5%), 5 gotas de solução alcoólica de fenolftaleína e 5 gotas de ferrocianeto de potássio. Depois imerso dois eletrodos um de ferro (prego) e outro de grafite, ligados respectivamente aos polos negativo e positivos de uma fonte de corrente contínua a cerca de 1,0 volts.
Resultados e Discussões: Como os resultados e discursões deste procedimento, temos a construção da tabela abaixo. 
	Eletrodos
	Polos
	Reações químicas
	Cores formadas
	
Ferro
	
Negativo
	
O ferro sofreu oxidação.
	 Vermelha,
(Meio Rosa) 
	
Grafite
	
Positivo
	 Ouve borbulha mentos, ou seja, formação de gás. 
	Um pouco da parte imensa ficou azulada. 
Parte III – Proteção catódica por corrente impressa 2
 Procedimento Experimental: Foi colocado 30mL de solução aquosa de NaCl em um bécker que 50mL. Depois foi adicionado mais 5 gotas da solução alcoólica de fenolftaleína e 5 gotas de ferrocianeto de potássio. Logo após foi imerso dois eletrodos, um de ferro e outro de cobre, ligados por um fio de cobre, imobilizados dentro da solução conectados ao polo negativo. E depois um eletrodo de grafite ligado ao polo positivo. A corrente foi ligada a aproximadamente 1,0 volts.
Resultados e Discussões: O cobre começou a ficar avermelhado pouco tempo após ser inserido na substância, e o prego soltou cores avermelhadas e azuis. Aumentou-se a voltagem para 1,5 volts, e mesmo após isso, com o grafite nada acontece. 
	Eletrodos
	Polos
	Reações químicas
	Cores formadas
	Ferro e Cobre
	Negativo
	O ferro oscilou, e o cobre sofreu redução. 
	Azul e Vermelha; Vermelha
	
	
	Isso aconteceu talvez por alguma sujeira na placa de cobre.
	
	Grafite
	Positivo
	Aparentemente nada acontece com o grafite.
	Nenhuma
CONCLUSÃO
Com base nos experimentos feitos e no conhecimento obtido em sala, a proteção catódica é uma técnica usada para controlar a corrosão de uma superfície metálica. É um método simples de proteção, onde conecta o metal a ser protegido a um metal de sacrifício mais facilmente corrosível para atuar como o ânodo. O metal de sacrifício então é corroídono lugar do metal a ser protegido.
	PÓS-LABORATÓRIO
5.1 Parte I
 Pote A, pois o prego estava exposto ao meio corrosivo NaCl, oxigênio e presença de água, sem nenhuma forma de proteção.
 Pote D, pois o alumínio atuou como anodo de sacrifício sendo preferencialmente corrosivo em relação ao ferro.
 
	
Pote 1
	Oxi.: Fe(s) → Fe2+ + 2e- 
Red.: 2H2O + 2e- → H2 + O4
Eq. Global: Fe + 2H2O → FeOH2 + H2
	Pote 2
	Oxi.: Cu(s) → Cu2+ + 2e-
Red.: 2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
Eq. Global: Cu(s) + 2H2O → Cu(OH)2 + H2
	Pote 3
	Oxi.: Zn → Zn2+ + 2e-
Red.: 2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
Eq. Global: Zn + 2H2O → Zn(OH)2 + H2
	Pote 4
	Oxi.: Al → Al3+ + 3e- (2)
Red.: 2H2O + 2e- → H2 + 2OH- (3)
Eq. Global: 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3
	Pote 5
	Oxi.: Zn → Zn2+ + 2e- 
Red.: Cu2+ + 2e- → Cu
Eq. Global: Zn + Cu → Zn2+ + Cu1
Pote 1 – Corrosão Galvânica, influenciada pelo meio eletrolítico
 Pote 2- Corrosão galvanica , pelo anodo de sacrifico. 
?
É uma substância química ou composição de substâncias que sob determinadas condições, num meio que seja corrosivo, elimina ou pelo menos reduz significativamente o processo de corrosão.
5.2 Parte II e III
7. ?
8. Montagem de anodo sacrifício para catodicamente proteger e/ou passivar uma o processo de corrosão.
9. Um excesso de corrente pode ser prejudicial ao tubo. A integridade do duto depende de um equilíbrio entre a proteção efetiva e consumo de corrente aceitável.
Se a corrente injetada fica excessiva ou a Proteção Catódica ineficaz, o duto deve ser inspecionado para encontrar as falhas principais
10. 
11. ?
REFERÊNCIAS
MENDES, A. Química de Laboratório – Técnicas e Experiências (Apostila – Centro Federal de Educação Tecnológica do Ceará), 1996.
GENTIL, Vicente. Corrosão, 4º Edição, Editora LTC, 2008.
www.dfq.pucminas/apostilas/quimica. Acesso em 02 de novembro de 2009.