Aula 12

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CORROSÃO
Aula 12: Sistema de proteção catódica
AULA 12: SISTEMA DE PROTEÇÃO CATÓDICA
Corrosão
AULA 01: NOME DA AULA
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 Sistema de Proteção Catódica;
 Características;
 Propriedades;
 Aplicações.
Proteção
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Proteção
Proteção catódica é uma técnica para reduzir a corrosão eletroquímica de uma estrutura metálica enterrada ou submersa, fazendo com que esta superfície se comporte como o catodo de uma pilha, através da aplicação de uma corrente contínua com intensidade suficiente. 
O princípio da proteção catódica se baseia em levar o potencial de corrosão do equipamento a proteger para valores correspondentes à imunidade do material. 
A proteção catódica é um dos métodos mais empregados para a proteção de grandes estruturas quer seja enterradas ou submersas (parcial ou totalmente). Assim, tubulações e tanques de estocagem de gás e combustíveis diversos, plataformas de petróleo, navios, píeres e mesmo edifícios de concreto armado, mais e mais são protegidos por este método.
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A corrosão atmosférica, embora seja um tipo de corrosão eletroquímica, não pode ser protegida por meio de um sistema de Proteção Catódica tradicional. Entretanto, pode-se usar um revestimento metálico de sacrifício ou um revestimento por barreira. A atmosfera não é um eletrólito, pois não conduz eletricidade em condições normais.
Os revestimentos anticorrosivos e a proteção catódica estão intimamente ligados. 
 Quanto melhor o revestimento mais baixo o custo da proteção catódica. 
 Quanto pior ou mais degradado estiver o revestimento maior será a quantidade de corrente necessária para a proteção da estrutura metálica (tanto a de polarização quanto a de manutenção). 
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Falha de revestimento externo de duto.
Fonte: http://creem.ucam-campos.br/images/arquivos/materiais_palestras/XXII%20CREEM%202015%20Prote%C3%A7%C3%A3o%20Cat%C3%B3dica%20(Renato%20Horta).pdf 
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Proteção
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.
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Desenho do navio Sammarang, o primeiro navio a receber PC em 1824.
Fonte: http://sulgas.usuarios.rdc.puc-rio.br/Prot_Catodica_Parte1.pdf 
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Definições
Tensão “E” (V - volt) – É a diferença de potencial elétrico entre dois pontos. 
Corrente “I” (A - ampère) – Fluxo ordenado de partículas portadoras de carga elétrica (íons ou elétrons). 
Resistência “R” (Ω - ohm) – Capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem de corrente elétrica.
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Nos metais existe grande quantidade de elétrons livres. Quando submetidos à uma tensão elétrica, os elétrons passam a ser ordenados em direção ao maior potencial.
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Vantagens Gerais na Utilização da Técnica 
Proteção permanente contra corrosão de instalações metálicas enterradas ou submersas, revestidas ou não; 
Baixo custo de implantação, entre 1% e 2% do custo total da estrutura a ser protegida; 
Garantia de integridade da instalação; 
Controle da corrosão evitando-se acidentes ecológicos por conta de vazamento de produtos agressivos e danosos ao meio ambiente; 
Possibilidade de aplicação de materiais de menor custo como o aço carbono. 
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Há dois tipos de proteção catódica para estruturas metálicas:
 
Galvânica; 
Por corrente impressa. 
Na galvânica, instala-se um ânodo galvânico paralelo à tubulação. Com o fim da vida útil do ânodo, é necessária sua substituição para preservar os tubos.
Já na proteção por corrente impressa, a estrutura metálica é ligada a um retificador de corrente elétrica. Conforme o revestimento externo perde sua eficiência, é preciso aumentar a intensidade da corrente do retificador.
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O sistema de proteção catódica galvânica ou por ânodo de sacrifício é aquele que utiliza uma força eletromotriz de natureza galvânica para imprimir a corrente necessária à proteção da estrutura considerada. 
Essa força eletromotriz resulta da diferença entre o potencial natural do ânodo e o potencial da estrutura que se deseja proteger. 
É uma grandeza que depende das características do ânodo, do material que compõe a estrutura que se deseja proteger e, de certa forma, do próprio eletrólito.
Proteção catódica galvânica
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Tabela de série galvânica prática.
Fonte: http://creem.ucam-campos.br/images/arquivos/materiais_palestras/XXII%20CREEM%202015%20Prote%C3%A7%C3%A3o%20Cat%C3%B3dica%20(Renato%20Horta).pdf 
Proteção catódica galvânica
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Como a diferença de potencial conseguido nesse sistema é relativamente pequena ele é aplicado somente a meios de resistividade elétrica da ordem de, no máximo, 6000ohm.cm. É usual o emprego desse sistema em instalações marítimas, já que a baixa resistividade da água do mar possibilita uma baixa resistência no circuito de proteção catódica, permitindo a injeção, no sistema, de uma corrente de maior intensidade.
Os materiais tradicionalmente utilizados como ânodos galvânicos são:
Ligas de magnésio;
Ligas de alumínio;
Ligas de zinco.
Proteção catódica galvânica
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Anodos de sacrifício aplicados em uma embarcação.
Fonte: http://www.shutterstock.com/pic.mhtml?utm_medium=Affiliate&utm_source=39125&id=121796587&irgwc=1&utm_campaign=Freerange%20Stock%20LLC&tpl=39125-42129 
Proteção catódica galvânica
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Anodos de sacrifício aplicados em um duto.
Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/pic-333622979/stock-photo-sacrificial-anode-for-cathodic-protection-on-a-pipe.html?src=OzmjYh0MTshcovhKv2-KNg-1-0 
Proteção catódica galvânica
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O sistema de proteção catódica por corrente impressa é aquele que utiliza uma força eletromotriz, proveniente de uma fonte de corrente contínua, para imprimir a corrente necessária à proteção da estrutura considerada. Essa força eletromotriz pode provir de baterias convencionais, baterias solares, termogeradores, conjuntos motor-gerador ou retificadores de corrente. 
Os retificadores constituem a fonte mais frequentemente utilizada e, através deles, retifica-se uma corrente alternada, obtendo-se uma corrente contínua que é injetada no circuito de proteção.
Como a diferença de potência de saída da fonte pode ser estipulada em valores baixos ou elevados, a proteção catódica por corrente impressa aplica-se a estruturas situadas em eletrólitos de baixa, média e alta resistividade. Também ela é aplicada onde se exige maiorescorrentes, portanto, em estruturas de média para grande porte o que não impede o seu uso em estruturas pequenas, quando houver conveniência.
Proteção catódica por corrente impressa
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Os equipamentos e materiais comumente empregados nos sistemas por corrente impressa são:
Os retificadores, que podem ser de silício ou selênio, refrigeradores a ar ou a óleo, com alimentação monofásica ou trifásica;
Como alternativas aos retificadores, podem ser usadas baterias solares, termogeradores, baterias convencionais, empregadas onde não haja energia elétrica em corrente alternada. Esses geradores, em geral, são de baixa potência, sendo, portanto, restritos a locais de pouca exigência de corrente.
Os ânodos mais empregados são os de grafite, ferro-silício, ferro-silício-cromo, chumbo-antimônio-prata, titânio platinizado, nióbio platinizado e magnetita. Os ânodos de grafite, ferro-silício e magnetita são geralmente usados em solos e os demais usados em água do mar.
Os cabos para interligação dos ânodos e ligação na estrutura devem ser cabos de cobre com capacidade de condução adequada ao sistema e com isolamento de boa qualidade, em geral de polietileno de alta densidade e alto peso molecular.
Proteção catódica por corrente impressa
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Proteção catódica por corrente impressa em tubulação enterrada.
Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/pic-333622979/stock-photo-sacrificial-anode-for-cathodic-protection-on-a-pipe.html?src=OzmjYh0MTshcovhKv2-KNg-1-0 
Proteção catódica por corrente impressa
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Proteção catódica por corrente impressa
Ânodos inertes para sistemas por corrente impressa.
Fonte: http://www.iecengenharia.com.br/ 
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Basicamente existem três modos distintos de aplicação de anodos: 
Instalação distribuída, geralmente aplicada em sistemas de corrente galvânica; 
Instalação remota, geralmente aplicada em sistemas de corrente impressa; 
Instalação pontual, geralmente aplicada em retrofit de sistemas galvânicos e em embarcações.
Instalação
Os ânodos são igualmente distribuídos ao longo da estrutura protegida;
Cada ânodo protege uma pequena porção de toda a superfície.
Arranjo dos anodos
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CORRENTE GALVÂNICA: 
Não requer suprimento de alimentação externa; 
Quantidade de corrente fornecida é limitada;
Baixo custo de inspeção e manutenção.
CORRENTE IMPRESSA: 
Requer alimentação externa, comprometido pela falta de energia;
Pode fornecer grandes quantidades de corrente; 
Maiores custos com inspeção e manutenção.
Proteção catódica
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VAMOS AOS PRÓXIMOS PASSOS?
 
Proteção Anódica;
Características;
Propriedades;
Aplicações.
AVANCE PARA FINALIZAR A APRESENTAÇÃO.
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