Modelado del electrodo de arandela rotante, diseñado para el estudio de generación de dendritas durante el depósito de cinc.

SALVADORI, V.O.; BENGOA, L.N.; PARY, P.; SERÉ, P. R.; EGLI, W. A.

Congreso; XXV Congreso SIBAE; 2022

La generación de dendritas sobre el borde de chapa es una problemática común en líneas de electrogalvanizado que utilizan baños ácidos sin agregado de aditivos. Los desarrollos teóricos en conjunto con experiencias realizadas por el grupo de trabajo del CIDEPINT indican que la formación de este tipo de depósitos se da en puntos de alta densidad corriente que aparecen como resultados de una distribución heterogénea. Empleando un electrodo de arandela rotante ha sido posible identificar aquellas variables que tiene un mayor impacto en este fenómeno, pudiendo establecer acciones para minimizar la aparición de dendritas en la línea. Sin embargo, la metodología desarrollada solo permite estimar valores promedios, sin poder conocer la distribución de espesor, corriente y potencial sobre el electrodo. Para lograr esto es necesario recurrir a la simulación por modelos matemáticos del sistema, lo que permitiría tener un mejor conocimiento del sistema bajo estudio y realizar predicciones que puedan extrapolarse al proceso industrial. Por esta razón, en el este trabajo se llevo a cabo el desarrollo de un modelo preliminar utilizando del software COMSOL Multiphysics. El mismo es capaz de determinar la fluidodinámica del sistema y su distribución de corriente secundaria y reproduce las tendencias observadas experimentalmente en el laboratorio. En particular, fue posible verificar el efecto de la densidad de corriente en el espesor de Zn obtenido en los distintos puntos del electrodo. El modelo es capaz de predecir la mayor densidad de corriente en el borde de la arandela y los cálculos demuestran que a medida que aumenta el tiempo de electrodeposición la distribución de Zn a lo largo del electrodo se vuelve cada vez más heterogénea. Esto último se encuentra relacionado con la existencia de un tiempo de inducción para la generación de dendritas, el cual fue determinado experimentalmente. El crecimiento preferencial del depósito en el borde de la arandela favorece aún más el proceso en dicho punto (aumenta la densidad de corriente), hasta que se alcanzan las condiciones necesarias para la formación de dendritas. En base a lo expuesto, se puede concluir que el modelado inicial es adecuado y permite describir el proceso electroquímico en el electrodo de arandela rotante. Los resultados de este estudio constituyen una primera aproximación en la simulación de este electrodo, la cual será mejorada en un futuro contemplando de los efectos de la transferencia de materia.