Potencial Eletroquímico: O que é e quais seus princípios básicos

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Introdução


A medição de potencial eletroquímico indica a possibilidade de corrosão ou nível de proteção de uma estrutura metálica, por esta razão é fundamental que e inspetor detenha um bom nível de conhecimento de corrosão eletroquímica e proteção catódica, para o correto desempenho de suas atividades.


Corrosão


Corrosão é a deterioração de materiais metálicos ou não, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente, aliada ou não a esforços mecânicos.


Através do processo corrosivo, o material metálico passa da forma de metal reduzido à forma combinada (forma iônica), resultando desgaste, perda de propriedade, alterações estruturais, etc.

A corrosão é o processo inverso das reações metalúrgicas de obtenção do metal.


As reações de corrosão são espontâneas. Enquanto na metalurgia adiciona-se energia ao processo para obtenção do metal, no processo corrosivo tem-se a volta espontânea do metal a forma combinada de um composto (minério), com consequente liberação de energia.


O estudo da corrosão envolve conhecimento de vários campos entre os quais pode se destacar:


Ø Eletroquímica

Ø Metalurgia

Ø Termodinâmica

Ø Físico-química


Para que se tenha o metal em equilíbrio estável, é necessário que uma quantidade adicional de energia lhe seja cedida de forma continua, o que é feito por intermédio dos métodos de proteção.


Em face destas considerações, conclui-se que a corrosão é um fator que contribui fortemente para o aumento do consumo de energia.


Inspeção potencial eletroquímico
Inspeção por Potencial Eletroquímico


Princípios Básicos


A medição de potencial eletroquímico é uma operação fundamental para a determinação do potencial de uma estrutura em relação ao meio, a fim de se avaliar a condição do material metálico, isto é, verificar se há corrosão, se a estrutura está protegida ou se há influência de correntes de interferência.


O potencial é medido sempre entre a estrutura e um eletrodo ou semi-célula de referência, utilizando-se um voltímetro/multímetro de alta impedância (elevada resistência interna).


Como o objetivo das medições é a avaliar a diferença de potencial (ddp) cujo valor da tensão obtida é dado em Volts (V), o instrumento para tal utilizado seria um voltímetro, no entanto com a evolução natural da tecnologia temos presentes os multímetros digitais, instrumentos precisos que apresentam diversos tipos de escalas e faixas de medições, sendo portanto estes adotados como terminologia base para nosso estudo.


Os multímetros mais recomendados são aqueles que possuem alta impedância (é a oposição que um circuito elétrico faz à passagem de corrente quando é submetido a uma tensão), superior a 10 Mohm, devido a sua alta sensibilidade e devem ser calibrados periodicamente em laboratório.


Existem eletrodos de laboratório que são basicamente o de hidrogênio e o de calomelano saturado (ECS), sendo o de calomelano saturado o mais utilizado.


 

Um eletrodo de referência é portanto uma meia pilha, com potencial estável, com a qual pode-se determinar a diferença de potencial de um sistema de interesse.


 

Embora o eletrodo padrão de hidrogênio seja normalmente utilizado como referência para potenciais de redução ele é um eletrodo difícil de se trabalhar, uma vez que envolve um gás a uma pressão controlada.


Outros eletrodos de referência muito utilizados incluem o eletrodo prata cloreto de prata (Ag/AgCl) e o eletrodo de calomelano saturado (ECS) que são construídos de forma a manter um potencial constante mesmo com variação de temperatura e pressão.


O eletrodo de calomelano saturado é montado com um filamento de platina com cloreto de mercúrio (Hg2Cl2) e mercúrio metálico mergulhados numa solução de cloreto de potássio (KCl), seu potencial em relação ao eletrodo padrão é 0.241 V.


Os eletrodos de campo mais utilizados são os de cobre / sulfato de cobre saturado (Cu/CuSO4), o de prata / cloreto de prata (Ag/AgCl), e o de Zinco (Zn).


O eletrodo de prata cloreto de prata é construído com um fio de prata mergulhado em solução saturada de cloreto de prata (AgCl) e seu potencial em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio é 0.197 V.


Em geral, o eletrodo de Cu/ CuSO4 é utilizado para estruturas enterradas (medição de potencial no solo), sendo que sua utilização em meio líquido deve ser evitada.

O eletrodo de Ag/AgCl é muito utilizado para medição de potencial em água salgada.


O eletrodo de Zn pode ser utilizado para medição de potencial no solo ou em água salgada, sendo que no caso de ser utilizado no solo, o Zn deve ser envolvido com enchimento condutor de gesso e bentonita.


Existem várias técnicas de medição de potencial eletroquímico, podendo o eletrodo de referência e o voltímetro serem acoplados formando um conjunto solidário ou voltímetro /multímetro e o eletrodo de referência ficar fisicamente distantes e interligados por um cabo elétrico adequado.



Finalidade do ensaio


Garantir a integridade da parte submersa de estruturas offshore, verificando e registrando se a proteção catódica está atuando perfeitamente para que nenhum processo corrosivo indesejável se desenvolva na estrutura.


Acompanhando o potencial eletroquímico da estrutura pode-se detectar diversos problemas no seu início, minimizando desta forma os custos das medidas corretivas decorrentes.


Campo de Aplicação


O campo de aplicação de proteção catódica é vasto, porém possui uma característica fundamental, a estrutura a proteger deve encontrar-se em contato com um eletrólito no qual se instala o anodo ou conjunto de anodos.

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.

As instalações marítimas constituem uma gama de estruturas onde a proteção catódica tem vasto emprego.


É o caso de Piers com estacas tubulares ou com estacas prancha, bóias de sinalização, amarras, bem como embarcações metálicas de qualquer tipo, além de plataformas metálicas dos mais variados tipos, usadas na exploração e na produção de petróleo no mar.


A proteção catódica tem também demonstrado a sua eficiência na proteção da ferragem de armação de concreto, quanto estas estruturas trabalham submersas, particularmente em água salgada, ou mesmo em canalização para transporte de água.










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