Ánodos lineales ICCP MMO

Los ánodos lineales MMO (ánodos flexibles) son ideales para aplicaciones que requieren sistemas de protección catódica de baja corriente y distribución uniforme. El núcleo del ánodo es un alambre de titanio de alta calidad (Gr1 o Gr2) recubierto con un catalizador de óxido metálico mixto de iridio y tantalio. El alambre de titanio viene preenrollado en una funda de tela no tejida porosa. Esta funda está rellena de polvo de coque de petróleo calcinado de alta conductividad, lo que mejora la resistencia a la abrasión y a los daños del ánodo. El cable de alimentación es de cobre trenzado de calibre 6 AWG. La capa aislante es de polietileno de alto peso molecular (HMWPE).

En el campo de la protección contra la corrosión de metales, la tecnología de protección catódica, debido a su alta eficiencia y durabilidad, se ha convertido en una solución fundamental para abordar los problemas de corrosión de las estructuras metálicas en entornos complejos como el suelo, el agua de mar y los medios industriales. Sistemas de protección catódica de corriente impresaComo rama importante de la tecnología de protección catódica, se suministra una corriente protectora continua a la estructura metálica protegida mediante una fuente de alimentación externa, formando una zona de polarización catódica estable en su superficie e inhibiendo así las reacciones de corrosión. En este sistema, el ánodo, componente clave para la salida de corriente, determina directamente la estabilidad del efecto protector, su vida útil y la rentabilidad de la obra.

MMO (Óxido de metales mixtos) Los ánodos lineales son el tipo de ánodo principal en los sistemas de protección catódica por corriente impresa. Gracias a su excelente actividad electrocatalítica, su bajísima tasa de pérdida, su buena estabilidad química y sus métodos de instalación flexibles, han reemplazado gradualmente a los ánodos tradicionales de grafito, los ánodos de hierro fundido con alto contenido de silicio, etc. Los ánodos lineales de óxido metálico metalizado (MMO) se han convertido en el material anódico preferido para proyectos de protección contra la corrosión de metales, como oleoductos de larga distancia, placas de fondo de grandes tanques de almacenamiento y estructuras subterráneas. En comparación con otros ánodos, los ánodos lineales de MMO no solo mantienen una salida de corriente estable en entornos geológicos complejos, sino que también reducen eficazmente el espacio que ocupa el lecho anódico, lo que disminuye la dificultad de construcción y los costes de mantenimiento posteriores. Son especialmente adecuados para infraestructuras críticas con altos requisitos de resistencia a la corrosión y una larga vida útil.

1. Conductor central.

El conductor central es el portador de corriente en el ánodo lineal MMO. Su función es conducir uniformemente la corriente suministrada por la fuente de alimentación externa a la superficie del recubrimiento MMO, a la vez que proporciona soporte mecánico al mismo. El rendimiento del conductor central influye directamente en la conductividad, la resistencia mecánica y la vida útil del ánodo; por lo tanto, se imponen requisitos estrictos en la selección de materiales y el diseño estructural.

Actualmente, el alambre o la tira de titanio se utilizan principalmente como conductor central para los ánodos lineales MMO. Los materiales más comunes son Gr1 o Gr2. El titanio es el conductor central preferido debido a sus tres ventajas principales: Primero, excelente resistencia a la corrosión; el titanio puede formar una densa película de óxido en entornos como el suelo, el agua de mar y medios ácidos o alcalinos, lo que evita su corrosión. Segundo, buena conductividad; si bien la conductividad del titanio no es tan alta como la del cobre o el aluminio, mantiene una conductividad estable durante un servicio prolongado y presenta una excelente adherencia al recubrimiento MMO. Tercero, alta resistencia y flexibilidad; el alambre o la tira de titanio se pueden procesar en diferentes diámetros y longitudes según los requisitos, lo que facilita su curvatura y tendido, además de soportar la tensión mecánica durante la construcción y el servicio.

El diseño estructural del conductor central debe equilibrar la uniformidad de la conductividad y la estabilidad mecánica. En los ánodos lineales, el conductor central suele estar fabricado con alambre redondo (de 1.0 a 3.0 mm de diámetro) o tira plana (de 3 a 10 mm de ancho y de 0.5 a 1.5 mm de espesor). Algunos productos se someten a un tratamiento de rugosidad superficial (como el arenado o el grabado ácido) para mejorar la adherencia al recubrimiento MMO y evitar que este se desprenda. Además, los extremos del conductor central reciben un tratamiento especial (como el estañado o el crimpado de terminales) para garantizar una conexión fiable a los cables externos y reducir la resistencia de contacto.

2. Recubrimiento MMO

El recubrimiento MMO es la capa funcional central del ánodo lineal de corriente impresa, y desempeña un papel crucial en la conversión de energía eléctrica en energía química y en el logro de una liberación de corriente uniforme. Su rendimiento es un factor clave que determina la calidad general del ánodo. El recubrimiento MMO se fabrica mediante la mezcla de óxidos de metales nobles (como IrO₂, RuO₂) y óxidos de metales de transición (como TiO₂, Ta₂O₅) en una proporción específica, y recubrieron la superficie del conductor central de aleación de titanio utilizando una técnica especial para formar una película funcional uniforme y densa.

Diseño de la composición del recubrimiento: La proporción de los componentes del recubrimiento MMO influye directamente en su actividad electrocatalítica, estabilidad y vida útil. Actualmente, los sistemas de recubrimiento más utilizados son los basados ​​en iridio y rutenio. Los recubrimientos basados ​​en iridio (como IrO₂-Ta₂O₅) presentan mayor estabilidad química y resistencia a la degradación, lo que los hace idóneos para entornos agresivos como el agua de mar y los ácidos fuertes. Los recubrimientos basados ​​en rutenio (como RuO₂-TiO₂) poseen una actividad electrocatalítica superior y una menor polarización, lo que los hace adecuados para entornos convencionales como el suelo y el agua dulce. Además, algunos productos MMO incorporan metales preciosos como Pd y Pt, u óxidos como SnO₂ y Sb₂O₅, para optimizar aún más el rendimiento general del recubrimiento.

Características estructurales del recubrimiento: Los recubrimientos MMO presentan una estructura porosa, con una porosidad que suele oscilar entre el 20 % y el 40 %. Esta estructura no solo aumenta la superficie de contacto entre el recubrimiento y el electrolito, mejorando la eficiencia de la corriente de salida, sino que también facilita la eliminación de los productos de reacción (como el oxígeno y el cloro), reduciendo la polarización. El espesor del recubrimiento se controla generalmente entre 20 y 50 μm. Un recubrimiento demasiado delgado provoca un desgaste fácil y una vida útil más corta, mientras que un recubrimiento demasiado grueso aumenta la resistencia de contacto y afecta a la conductividad.

Función principal: La función principal del recubrimiento MMO es catalizar la reacción de oxidación del electrolito bajo condiciones de energización (p. ej., la reacción de oxidación del agua en el suelo: 2H₂O – 4e⁻ → O₂↑ + 4H⁺), logrando una liberación de corriente estable. En comparación con los recubrimientos de ánodo tradicionales, el recubrimiento MMO presenta una tasa de consumo extremadamente baja (normalmente inferior a 0.01 g/A·año), prácticamente despreciable. Por lo tanto, la vida útil del ánodo está determinada principalmente por la vida útil del conductor central y la vaina aislante.

3. Funda aislante

La vaina aislante es la capa protectora del ánodo lineal MMO. Su función principal es evitar el contacto directo entre el ánodo y la estructura metálica protegida, previniendo cortocircuitos, y a la vez proteger el recubrimiento MMO y el conductor central contra daños mecánicos, corrosión química y contaminación por impurezas del suelo. El rendimiento de la vaina aislante influye directamente en la seguridad de la instalación y la estabilidad del ánodo durante su funcionamiento. La selección de materiales y el diseño estructural deben optimizarse específicamente según el entorno de aplicación (como el tipo de suelo, la temperatura, la humedad y los medios químicos).

Los materiales aislantes más comunes incluyen polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de baja densidad (LDPE), polipropileno (PP) y cloruro de polivinilo (PVC). El HDPE es el material más utilizado debido a su excelente resistencia a la corrosión, a la abrasión, al envejecimiento y a las propiedades mecánicas. En entornos especiales (como altas temperaturas y medios ácidos o alcalinos fuertes), se utilizan polietilenos modificados o fluoroplásticos (como el PTFE) como materiales aislantes.

El diseño estructural de la vaina aislante debe cumplir los siguientes requisitos: primero, excelente aislamiento, con una tensión de ruptura de al menos 20 kV/mm, garantizando la ausencia de corriente de fuga bajo la tensión nominal de operación; segundo, alta resistencia mecánica, capaz de soportar arrastre, compresión y la presión del suelo durante la construcción, evitando la rotura de la vaina; tercero, buena flexibilidad, facilitando la flexión y colocación del ánodo, adaptándose a trayectorias de construcción complejas; y cuarto, alta compatibilidad con el recubrimiento del núcleo, sin reaccionar químicamente con el recubrimiento MMO, asegurando una fuerte adhesión. Además, la vaina aislante suele diseñarse con forma corrugada o lisa. La estructura corrugada mejora la resistencia a la tracción y a la flexión de la vaina, mientras que la estructura lisa facilita la instalación del ánodo en el suelo.

4. Conexión de componentes

Los componentes de conexión son fundamentales para conectar el ánodo lineal MMO a la fuente de alimentación externa y entre el ánodo y el conductor de la red eléctrica. Su rendimiento influye directamente en la continuidad y estabilidad de la conductividad de todo el sistema de protección catódica. Los requisitos principales para los componentes de conexión son una baja resistencia de contacto, una conexión robusta y una alta resistencia a la corrosión.

Conector de ánodo: Se utiliza para conectar varios segmentos de ánodo lineales MMO, generalmente fabricados en aleación de titanio (el mismo material que el conductor central). La superficie está plateada u dorada para reducir la resistencia de contacto. El diseño estructural del conector de ánodo debe garantizar un ajuste perfecto con el conductor central del ánodo. Los métodos de conexión comunes incluyen el crimpado, la soldadura y el roscado.

Conector de cable: Se utiliza para conectar el ánodo lineal MMO al cable de alimentación externo. Generalmente consta de terminales de aleación de titanio, una funda aislante y una funda protectora anticorrosiva. Tras conectar el bloque de terminales al conductor del núcleo del ánodo, debe sellarse con una funda aislante para evitar la entrada de humedad y electrolito, previniendo así la corrosión. Posteriormente, se añade una funda protectora anticorrosiva externa para reforzar la protección. El aislamiento de la unión del cable debe ser compatible con el de la funda aislante del ánodo para garantizar la fiabilidad del aislamiento.

5. Componentes auxiliares

Los componentes auxiliares son piezas de apoyo para la instalación y el funcionamiento del sistema de ánodo lineal MMO. Si bien no participan directamente en la salida de corriente, tienen un impacto significativo en la eficiencia de la instalación, la estabilidad operativa y la facilidad de mantenimiento del sistema. Se incluyen principalmente en las siguientes categorías:

Material de relleno: Se utiliza para rellenar el suelo alrededor del ánodo. Su función es reducir la resistencia de puesta a tierra del ánodo, promover una distribución uniforme de la corriente y protegerlo de daños mecánicos causados ​​por impurezas puntiagudas en el suelo. Los materiales de relleno más comunes son polvo de grafito, polvo de coque o materiales conductores mixtos. El material de relleno posee buena conductividad, gran estabilidad química y no reacciona con el ánodo.

Soportes de fijación: Se utilizan para fijar el ánodo lineal MMO en una posición predeterminada (por ejemplo, debajo de la placa inferior del tanque, a ambos lados de la tubería) para evitar que el ánodo se desplace durante la construcción o el mantenimiento. Los soportes de fijación suelen estar fabricados con materiales resistentes a la corrosión (como plástico y acero inoxidable).

Terminales de detección: Se utilizan para la monitorización in situ del estado operativo del ánodo, incluyendo parámetros como la salida de corriente y la distribución de voltaje, lo que facilita la detección oportuna de fallos del sistema. Los terminales de detección se instalan normalmente en los puntos de conexión del ánodo o en nodos críticos y están diseñados para ser impermeables y resistentes a la corrosión.