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Electrodo

Electrodo
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La palabra fue acuñada por el científico Michael Faraday y procede de las voces griegas elektron, que significa ámbar y de la que proviene la palabra electricidad; y hodos, que significa camino.

Electrodo. Es un conductor eléctrico utilizado para hacer contacto con una parte no metálica de un circuito, por ejemplo un semiconductor, un electrolito, el vacío (en una válvula termoiónica), un gas (en una lámpara de neón), etc.

Funcionamiento

Un electrodo es una superficie en donde ocurren reacciones de óxido-reducción. Por lo que los procesos que tienen lugar en la interfase metal-solución de cualquier metal en contacto con un electrolito (medio agresivo), no se pueden medir de una manera absoluta (tiene que ser tan sólo relativa). El metal en contacto con el electrólito tiene, por un lado, tendencia a disolverse, con lo que queda cargado negativamente.y, por otro lado, a que iones del electrolito se depositen sobre el metal.con lo que se alcanza el equilibrio en un determinado momento. Se ha creado, pues, una diferencia de potencial entre el metal y el electrolito. Para poder medir esta diferencia de potencial se adoptó un electrodo patrón que es el electrodo normal de hidrógeno, al cual, por convención y a cualquier temperatura, se le asignó el valor cero.

Celdas electroquímicas

Un electrodo en una celda electroquímica. Se refiere a cualquiera de los dos conceptos, sea ánodo o cátodo, que también fueron acuñados por Faraday. El ánodo es definido como el electrodo en el cual los electrones salen de la celda y ocurre la oxidación, y el cátodo es definido como el electrodo en el cual los electrones entran a la celda y ocurre la reducción. Cada electrodo puede convertirse en ánodo o cátodo dependiendo del voltaje que se aplique a la celda. Un electrodo bipolar es un electrodo que funciona como ánodo en una celda y como cátodo en otra.

Celda primaria

Una celda primaria es un tipo especial de celda electroquímica en la cual la reacción no puede ser revertida, y las identidades del ánodo y cátodo son, por lo tanto, fijas. El cátodo siempre es el electrodo positivo. La celda puede ser descargada pero no recargada.

Celda secundaria

Una celda secundaria, una batería recargable por ejemplo, es una celda en que la reacción es reversible. Cuando la celda está siendo cargada, el ánodo se convierte en el electrodo positivo (+) y el cátodo en el negativo (-). Esto también se aplica para la celda electrolítica. Cuando la celda está siendo descargada, se comporta como una celda primaria o voltaica, con el ánodo como electrodo negativo y el cátodo como positivo.

Otros ánodos y cátodos

En un tubo de vacío o un semiconductor polarizado (diodos, condensadores electrolíticos) el ánodo es el electrodo positivo (+) y el cátodo el negativo (-). Los electrones entran al dispositivo por el cátodo y salen por el ánodo.

En una celda de tres electrodos, un electrodo auxiliar es usado sólo para hacer la conexión con el electrolito para que una corriente pueda ser aplicada al electrodo en curso. El electrodo auxiliar esta usualmente hecho de un material inerte, como un metal noble o grafito.

Electrodos de soldadura

En la soldadura por arco se emplea un electrodo como polo del circuito y en su extremo se genera el arco eléctrico. En algunos casos, también sirve como material fundente. El electrodo o varilla metálica suele ir recubierta por una combinación de materiales diferentes según el empleo del mismo. Las funciones de los recubrimientos pueden ser: eléctrica para conseguir una buena ionización, física para facilitar una buena formación del cordón de soldadura y metalúrgica para conseguir propiedades contra la oxidación y otras características.

Soldadura con electrodo
Los encargados mundialmente de todo lo relacionado con la soldadura, así como, los componentes y tipos de electrodos son los integrantes de American Welding Society. Las soldaduras con electrodos son realizadas tanto en corriente alterna como continua. En la alterna es posible la utilización de electrodos de diámetros mayores a los usuales, mientras que en la corriente continua es poco factible la soldadura de elementos gruesos, aunque produce un arco más estable y fácil de encender. En cuanto a soldadura con electrodo revestido se refiere, solo se efectúa a pequeña escala, ya que se conoce que su aplicación es enteramente manual, no siendo posible su automatización.

En toda realización de soldadura es necesario que se consiga una junta que cumpla con las características del metal que funge como base, sino, es muy probable que la soldadura tenga una terminación porosa y sea frágil, debido a que el oxígeno y el nitrógeno habrán sido absorbidos por el metal en estado de fusión. Soldadura TIG (Tungsten Inert Gas), o, soldadura por electrodo no consumible, se caracteriza por el empleo de un electrodo fijo que usualmente es de tungsteno, en cuyo proceso el metal que constituirá el cordón de soldadura debe ser adicionado en el exterior, aunque podría no ser necesario, si se da el caso que las piezas a soldar sean específicamente delgadas. Los gases más utilizados son el argón, el helio, y mezclas de ambos. El helio, gas noble, es más usado en los Estados Unidos, ya que lo obtienen mas barato en yacimientos de gas natural. Este gas deja un cordón más aplastado y de poca penetración, como es el caso del argón. Una combinación de helio y argón proporcionará un cordón de soldadura con cualidades referentes a ambos. Esta soldadura puede tratarse tanto en corriente alterna como continua.

En la segunda las intensidades de corriente son del orden de 50 a 500 amperios. Con esta polarización obteniendo mas profundidad y mayor duración del electrodo. En esta soldadura de protección gaseosa se producen soldaduras limpias y uniformes debido a la escasez de humos y proyecciones, por tanto la movilidad del gas permite al soldador ver claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que repercute favorablemente en la calidad de la soldadura.

Parecido a lo anterior es la soldadura por electrodo consumible protegido aunque en este el electrodo consumible protegido es el alimento del cordón de soldadura. El arco eléctrico está conservado como en el anterior por flujo continuo de gas que brinda una unión limpia y en buenas condiciones. Los dos tipos que se derivan de esta soldadura son: MIG (Metal Inert Gas) y MAG (Metal Active Gas).

  1. Soldadura MIG, el gas es inerte; no participa en modo alguno en la reacción de soldadura.
  2. Soldadura MAG, el gas utilizado participa de forma activa en la soldadura.

Lo que ambos procesos tienen en común es la utilización de un electrodo consumible continuo. Este electrodo se presenta en forma de alambre, es a la vez el material a partir del cual se generará el cordón de soldadura, y llega hasta la zona de aplicación por el mismo camino que el gas o la alimentación. Generalmente, en este proceso se trabaja con corriente continua y las intensidades de corriente varían entre 20 y 500 amperios con corriente continua y polaridad directa, 5 y 60 con polaridad inversa, y 40 y 300 amperios con corriente alterna. En la industria es común y periódico el uso de los métodos de soldadura MIG y MAG. La protección por gas garantiza un cordón de soldadura continuo y uniforme, además de libre de impurezas y escorias. No obstante, la soldadura MIG / MAG es un proceso limpio y compatible con todas las medidas de protección para el medio ambiente.

Electrodos de corriente alterna

Para sistemas eléctricos que usan corriente alterna, los electrodos son conexiones del circuito hacia el objeto que actuará bajo la corriente eléctrica, pero no se designa ánodo o cátodo debido a que la dirección del flujo de los electrones cambia periódicamente, numerosas veces por segundo. Son una excepción a esto, los sistemas en los que la corriente alterna que se aplica es de baja amplitud (por ejemplo 10 mV) de tal forma que no se alteren las propiedades como ánodo o cátodo, ya que el sistema se mantiene en un estado pseudo-estacionario.

Los electrodos también son considerados varillas de metal cubiertas con sustancias adecuadas al tipo de soldadura. La medida de electrodos más utilizada es de 2,50 x 350 y 3,25 x 350 mm. El primer número indica el diámetro del electrodo (1,5-2,5,etc.) y el segundo número la longitud total del electrodo.

Enlaces externos

Fuentes

  • Faraday, Michael (1834). «On Electrical Decomposition». Philosophical Transactions of the Royal Society. Archivado desde el original, el 17 de enero de 2010. ( (in which Faraday coins the words electrodo, ánodo, cátodo, anión, catión, electrolito, electrolisis), (en inglés).
  • Faraday, Michael, "On Electrical Decomposition", Philosophical Transactions of the Royal Society, 1834, (en inglés).
  • Ing. Químico Metalúrgico, Más alla de la Herrumbre