tesis completa udo ing.pdf
Post on 31-Oct-2015
1.484 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NUCLEO DE ANZOATEGUI
ESCUELA DE INGENIERIA Y CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA
EVALUACION DEL LIQUIDO EXTRAIDO DE LA CASCARA DE LA NUEZ DEL
MEREY (Anacardium occidentale) COMO INHIBIDOR DE CORROSION DE UN
ACERO AL CARBONO EN PRESENCIA DE DIOXIDO DE CARBONO (CO2)
Realizado por:
DANIEL EMILIO US VILLEGAS
Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar el titulo de:
INGENIERO QUIMICO
Puerto la Cruz, Marzo de 2012
-
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NUCLEO DE ANZOATEGUI
ESCUELA DE INGENIERIA Y CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA
EVALUACION DEL LIQUIDO EXTRAIDO DE LA CASCARA DE LA NUEZ DEL
MEREY (Anacardium occidentale) COMO INHIBIDOR DE CORROSION DE UN
ACERO AL CARBONO EN PRESENCIA DE DIOXIDO DE CARBONO (CO2)
ASESOR
___________________________________
Ing. Qumico Fidelina Moncada, M.Sc
Puerto la Cruz, Marzo de 2012
-
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NUCLEO DE ANZOATEGUI
ESCUELA DE INGENIERIA Y CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA
EVALUACION DEL LIQUIDO EXTRAIDO DE LA CASCARA DE LA NUEZ DEL
MEREY (Anacardium occidentale) COMO INHIBIDOR DE CORROSION DE UN
ACERO AL CARBONO EN PRESENCIA DE DIOXIDO DE CARBONO (CO2)
JURADO CALIFICADOR
___________________________________
Ing. Qumico Fidelina Moncada, M.Sc
Asesor Acadmico
___________________________ __________________________
Ing. Qumico Frank Parra Ing. Met. Glorys Lpez, M.Sc.
Jurado Principal Jurado Principal
Puerto la Cruz, Marzo de 2012
-
iv
RESOLUCIN
De acuerdo al artculo 41 del reglamento de trabajo de grado:
LOS TRABAJOS DE GRADO SON DE LA EXCLUSIVA PROPIEDAD DE LA
UNIVERSIDAD DE ORIENTE Y SOLO PODRAN SER UTILIZADOS A OTROS FINES
CON EL CONSENTIMIENTO DEL CONSEJO DE NUCLEO RESPECTIVO, QUIEN LO
PARTICIPARA AL CONSEJO UNIVERSITARIO
-
v
DEDICATORIA
Este logro va dedicado a mi madre, que con apremio, fortaleza, entrega y
sacrificio nos sac adelante a m y a mis hermanas, a pesar de todas las
dificultades y vicisitudes, para que cada uno de nosotros tuviramos las
herramientas necesarias para enfrentar al mundo.
-
vi
AGRADECIMIENTOS
Ante todo agradezco a Dios, por brindarme la salud necesaria para la consolidacin de
esta meta y a la Universidad de Oriente por abrirme las puertas a un mundo de
conocimientos que me servirn en el futuro cercano como profesional.
A mi madre que constantemente me apoy en la cristalizacin de este logro y en los
momentos duros siempre fue mi soporte.
Edgar, que es un padre para mi, representa esa figura a seguir por su entereza y que a
pesar de lo que ocurra, siempre se ha avocado y preocupado por la familia.
A mis hermanas Laura y Davcelys, que siempre estuvieron pendiente y a toda
disposicin para mi, y que con su carisma siempre lograban apartar los amargos
momentos.
Sabes que siempre te tengo presente, y aqu, en este trabajo, colocaste tu grano de
arena y a pesar de que saliste con un dedo lastimado, sin ti, esta tesis de grado no
fuera lo mismo.
A la profesora Fidelina Moncada, que me ayud enormemente con su conocimiento y
experiencia en la superacin de cada una de las etapas para la conformacin del
presente trabajo.
A mis compaeros que siempre estuvieron all, para todo lo que necesitara,
indistintamente de las circunstancias y que en el desarrollo de la tesis no fueron la
excepcin. Para ustedes, Yura Chung, Angeluz Kobrosly, Anders Rojas, Rebeca
Galletti, Maylen Ferrer, Durga Rojas, Mariana Molina, Domingo Milln, Luis Pimentel,
Kevin Rosas, Luis Gutirrez, Julio Prez. Muchas gracias por su valioso aporte.
Muchas circunstancias que indudablemente se volvern ancdotas se dieron en el sitio
de trabajo, agradezco enormemente al personal del Postgrado de Ingeniera Qumica, a
la tcnico Gladys Pea, del Laboratorio de Ambiente y Sistemas Dispersos y a la
Profesora Glorys Lopez en el Laboratorio de Metalurgia del Departamento de Ingeniera
Mecnica, por la valiosa ayuda que me otorgaron en el presente trabajo.
Y a todas aquellas personas que de forma directa e indirecta, colaboraron en la
culminacin de este trabajo, mi mas sincero agradecimiento.
-
vii
RESUMEN
En el presente estudio se llev a cabo la evaluacin del lquido extrado de la cscara
de la nuez del merey (Anacardium occidentale) como inhibidor de corrosin de un
acero al carbono en presencia de dixido de carbono (CO2). Para ello se realiz la
extraccin del aceite de las cscaras mediante el mtodo soxhlet, donde
posteriormente parte del aceite extrado, fue descarboxilado, se emple para el estudio
un acero al carbono AISI 1010 el cual, se caracteriz al inicio y al final del experimento
corrosivo al cual fue sometido, basado en la inmersin en una solucin salina al 3,5%
p/v y en presencia de LCNM(lquido de la cscara de la nuez del merey) y dixido de
carbono, en el caso del aceite tanto natural como descarboxilado a distintas
formulaciones con una mezcla(1:1) kerosene-solvente A, donde finalmente se
determin la velocidad de corrosin de la probeta mediante el mtodo de prdida de
peso durante periodos de evaluacin de 1 semana(168 horas), 2 semanas(336 horas),
4 semanas (672 horas), 6 semanas (1008 horas) y 8 semanas(1344 horas) de acuerdo
a la norma ASTM G-31. De las pruebas se obtuvo que el mtodo soxhlet permiti un
rendimiento promedio de extraccin a un 27,69%, presentando el lquido extrado
propiedades fisicoqumicas acordes a las establecidas en norma. Se determin que la
microestructura del acero AISI 1010 seleccionado era de 98% ferrita- 2% perlita y que
la morfologa observada posterior al ataque va acorde a lo obtenido en perdida de
peso, donde el inhibidor con la formulacin: (20% LCNM descarboxilado
80%Disolvente) obtuvo el mejor resultado con una velocidad de corrosin de
0,8379mpy y una eficiencia de 87,57% para el periodo de 4 semanas (672 horas) de
evaluacin, entre todos los periodos de tiempo estudiados. Finalmente para la
concentracin de 300 ppm, se obtuvo una mayor eficiencia de inhibicin en
comparacin con la concentracin de 150ppm de inhibidor en solucin electroltica.
-
viii
INDICE DE CONTENIDO
Tabla de contenido
RESOLUCIN .............................................................................................................. iv
DEDICATORIA .............................................................................................................. v
AGRADECIMIENTOS .................................................................................................. vi
RESUMEN ................................................................................................................... vii
INDICE DE CONTENIDO ........................................................................................... viii
INDICE DE TABLAS ................................................................................................... xii
INDICE DE FIGURAS .................................................................................................. xv
CAPITULO I INTRODUCCION ...................................................................................... 1
1.1 Laboratorio de corrosion ....................................................................................... 1
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ..................................................................... 1
1.2 OBJETIVOS ............................................................................................................ 3
1.2.1 Objetivo General ............................................................................................... 3
1.2.2 Objetivos Especficos ........................................................................................ 3
CAPITULO II ................................................................................................................. 4
2.1 ANTECEDENTES .................................................................................................... 4
2.2 CORROSIN ........................................................................................................... 5
2.3 TIPOS DE CORROSIN ......................................................................................... 6
2.3.1Corrosion uniforme ............................................................................................ 6
2.3.2 Corrosin integranular ...................................................................................... 6
2.3.3 Corrosin galvnica .......................................................................................... 6
2.3.4 Corrosin en hendiduras ................................................................................... 7
2.3.5 Corrosin por picadura ..................................................................................... 7
2.3.6 Corrosin por erosin ....................................................................................... 7
2.3.7 Corrosin con esfuerzo (fatiga con corrosin) ................................................... 7
2.3.8 Corrosin biolgica ........................................................................................... 7
2.3.9 Corrosin por lixiviacin selectiva ..................................................................... 8
2.4 CORROSION POR DIOXIDO DE CARBONO (CO2) .............................................. 8
2.4.1 Mecanismo de corrosin por dixido de carbono .............................................. 8
2.4.2 Clasificacin del ataque corrosivo por dixido de carbono ................................ 9
2.5 FACTORES FAVORECEDORES DEL PROCESO DE CORROSIN ................... 10
2.5.1 Factores electroqumicos ................................................................................ 10
2.5.2 Factores ambientales ...................................................................................... 11
-
ix
2.5.3 Factores metalrgicos ..................................................................................... 12
2.5.4 Factores termodinmicos ................................................................................ 12
2.6 TCNICAS DE MEDICIN DE VELOCIDAD DE CORROSIN ........................... 13
2.6.1 Mtodo de evaluacin de velocidad de corrosin por prdida de peso ........... 13
2.7 INHIBIDORES DE CORROSIN ........................................................................... 14
2.7.1 Tipos de inhibidores ........................................................................................ 15
2.7.1.1 Pasivantes (Andicos) ...................................................................................... 15 2.7.1.2 Inhibidores Catdicos ....................................................................................... 16 2.7.1.3 Inhibidores orgnicos ....................................................................................... 16 2.7.1.4 Inhibidores de precipitacin............................................................................. 16 2.7.1.5 Inhibidores de fase-vapor ................................................................................. 16
2.8 MEREY (Anacardium occidentale) ...................................................................... 17
2.8.1 Liquido de la cscara de la nuez del merey (LCNM) ....................................... 17
2.8.2 Descarboxilacion del LCNM ............................................................................ 18
2.9 EXTRACCIN SOXHLET ..................................................................................... 19
2.10 METALOGRAFA ................................................................................................ 20
2.10.1 Microscopia metalogrfica ............................................................................ 21
2.10.2 Microestructura de aleaciones Fe-C ............................................................. 21
2.11 DUREZA DE LOS MATERIALES ........................................................................ 21
2.12 ALEACIONES FERROSAS ................................................................................. 22
2.12.1 Acero ............................................................................................................ 22
2.12.2 Naturaleza qumica y fsica del acero............................................................ 22
2.12.3 Clasificacin de los aceros ............................................................................ 23
2.12.3.1 Aceros bajos en carbono................................................................................ 23 2.12.3.2 Aceros medios en carbono ............................................................................ 23 2.12.3.3 Aceros altos en carbono................................................................................. 23
CAPITULO III DESARROLLO DEL TRABAJO ........................................................... 25
3.1 OBTENCION DEL LIQUIDO DE LA CaSCARA DE LA NUEZ DEL MEREY
(LCNM) MEDIANTE EL METODO DE EXTRACCION SOXHLET ............................... 25
3.1.1 Preparacin del merey (Anacardium occidentale) seleccionado para ser
sometido al estudio de velocidad de corrosin......................................................... 25
3.1.2 Caracterizacin fisicoqumica del LCNM obtenido a travs del mtodo
Soxhlet .................................................................................................................... 29
A. Gravedad especfica a 20 C segn norma COVENIN 703:1996 ........................... 30 B. ndice de refraccin (Norma ASTM D 1500)............................................................ 31
-
x
C. Materiales voltiles (Norma COVENIN 592-72) ....................................................... 32 3.2 ACONDICIONAMIENTO DEL LIQUIDO DE LA CASCARA DE LA NUEZ
DEL MEREY MEDIANTE DESCARBOXILACION ...................................................... 33
3.2.1 Descarboxilacion del LCNM para le desorcin del dixido de carbono ........... 33
3.2.2 Caracterizacin fisicoqumica del LCNM descarboxilado ................................ 34
3.3 CARACTERIZACION QUIMICA Y METALOGRAFICA DE LAS PROBETAS
DE ACERO AL CARBONO EMPLEADAS EN EL ESTUDIO DE CORROSION ........ 34
3.3.2 Preparacin superficial de las probetas metlicas obtenidas a partir de
un acero al carbono 1010 ........................................................................................ 36
3.3.3 Determinacin del rea superficial de las probetas ......................................... 37
3.3.4 Determinacin de las propiedades metalogrficas mediante microscopia ....... 39
3.4 DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE CORROSION DEL ACERO
1010 MEDIANTE EL METODO DE PERDIDA DE PESO EN PRESENCIA DE
dioxido de carbono CON Y SIN LCNM NATURAL Y DESCARBOXILADO .............. 40
3.4.1 Formulacin del LCNM con solventes qumicos .............................................. 40
3.4.2 Construccin del sistema para determinar la velocidad de corrosin
segn norma ASTM G31-72 .................................................................................... 41
................................................................................................................................ 41
3.4.2.1 Determinacin de cantidad de LCNM formulado a dosificar para la
obtencin de concentraciones de 150 ppm y 300 ppm en el medio electrolito ......... 41
3.4.2.2 Metodologa empleada para la aplicacin del mtodo de perdida de peso ......... 45 3.4.3 Limpieza final de la probeta segn norma ASTM G-01-03 y observacin
microscpica de la superficie ................................................................................... 46
3.4.4 Calculo de la velocidad de corrosin y eficiencia del LCNM........................... 54
CAPITULO IV DISCUSION DE RESULTADOS, CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES ................................................................................................ 56
4.1 OBTENCIN DEL LIQUIDO DE LA CASCARA DE LA NUEZ DEL MEREY
(LCNM) MEDIANTE EL METODO DE EXTRACCION SOXHLET ............................... 56
4.1.1 Caracterizacin fisicoqumica del LCNM ......................................................... 57
4.2 ACONDICIONAMIENTO DEL LIQUIDO DE LA CASCARA DE LA NUEZ
DEL MEREY MEDIANTE DESCARBOXILACION ...................................................... 58
4.3 CARACTERIZACION METALOGRAFICA DE LAS PROBETAS DE
ACERO AL CARBONO EMPLEADAS EN EL ESTUDIO DE CORROSION ............... 61
4.3.1 Determinacin de la composicin qumica de las probetas seleccionadas...... 61
4.3.2 Determinacin de las propiedades metalogrficas mediante microscopia ....... 61
4.3.3 Morfologa de las probetas expuestas al ataque corrosivo .............................. 63
-
xi
4.4 DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE CORROSION DEL ACERO
1010 MEDIANTE EL METODO DE PERDIDA DE PESO EN PRESENCIA DE
SOLUCIONES DE CLORURO DE SODIO CON Y SIN LCNM NATURAL Y
DESCARBOXILADO ................................................................................................... 66
CONCLUSIONES ........................................................................................................ 82
RECOMENDACIONES ................................................................................................ 83
Bibliografa ................................................................................................................. 84
Anexo A Determinacin de Humedad de las cascaras de Merey ............................. 87
A.1 Determinacin de humedad de las cscaras ..................................................... 88
Anexo B Valores de resistencia de traccin y dureza en las distintas escalas
segn norma DIN 50 150 y relacin de estos con la composicin del acero al
carbono. ....................................................................................................................... 90
Anexo C Propiedades del Acero 1010 sometido a evaluacin ................................. 93
Anexo D Registro fotogrfico del acero sometido al ataque corrosivo .................... 101
Anexo E Equipos y materiales utilizados en la evaluacin ..................................... 107
Anexo F LCNM formulado en la superficie de la solucin salina ............................ 110
-
xii
INDICE DE TABLAS Pginas
Tabla 2.1 Valores de la constante (K) empleada en la determinacin de
velocidad de corrosin ((ASTM-G1), 2003) .................................................................. 14
Tabla 2.2 Clasificacin de la velocidad de corrosin segn norma NACE RP-
07-75 ........................................................................................................................... 14
Tabla 2.3 Especificaciones internacionales del LCNM segn norma
IS:840:1964 (Garcia, 2004) .......................................................................................... 18
Tabla 3.1 Puntos de ebullicin de los solventes orgnicos utilizados en la
extraccin soxhlet ........................................................................................................ 27
Tabla 3.2 Masa de las cscaras de merey previo a la extraccin soxhlet y del
lquido extrado (luego de la filtracin y destilacin) ..................................................... 28
Tabla 3.3 Valores experimentales obtenidos para la determinacin de la
gravedad especfica del LCNM natural a una temperatura de 29C y mediante
el uso de un picnmetro de 25 mL ............................................................................... 31
Tabla 3.4 Masas usadas para la determinacin de materiales voltiles del
LCNM extrado ............................................................................................................. 32
Tabla 3.5 Valores experimentales obtenidos para la determinacin de la
gravedad especifica del LCNM natural a una temperatura de 28C y mediante
el uso de un picnmetro de 25 mL ............................................................................... 34
Tabla 3.6 Masas usadas para la determinacin de materiales voltiles del
LCNM descarboxilado .................................................................................................. 34
Tabla 3.7 Valores experimentales con una carga de 200g en el durmetro
para la determinacin de la dureza Vickers del acero bajo estudio .............................. 35
Tabla 3.8 Dimensiones fsicas de las probetas metlicas de acero al carbono
AISI 1010 con una abertura de D=1/8 pulgada=3,175mm Probetas 1-16 .................... 38
Tabla 3.9 Formulacin del LCNM natural y descarboxilado con Kerosene y
Disolin 88A por cada 5 ml de solucin. ........................................................................ 40
Tabla 3.10 Densidades de las soluciones de LCNM descarboxilado y natural
con kerosene solvente A determinadas en un picnmetro de 25 ml ............................. 43
-
xiii
Tabla 3.11 Volumen a agregar del LCNM formulado para obtener las distintas
concentraciones en el medio ....................................................................................... 44
Tabla 3.12 Pesaje de las probetas metlicas antes y despus de los periodos
de evaluacin de prdida de peso para varias concentraciones de aceite en
solucin salina. ............................................................................................................ 47
3.13 Valores experimentales para la determinacin velocidad de corrosin de
probetas metlicas de acero al carbono 1010 de densidad 7,832g/cm3
expuestas durante 8 semanas (1344 horas) de evaluacin para una
concentracin de 150 ppm ........................................................................................... 54
Tabla 4.1 Porcentaje de contenido de aceite en las cascaras de merey
sometidas a extraccin soxhlet .................................................................................... 56
Tabla 4.2 Propiedades fisicoqumicas determinadas en el LCNM extrado .................. 57
Tabla 4.3 Comparacin de propiedades fisicoqumicas determinadas en el
LCNM descarboxilado y LCNM natural ........................................................................ 58
Tabla 4.5 Valores de dureza y resistencia de traccin del acero al carbono
seleccionado para el estudio de corrosin ................................................................... 61
Tabla 4.6 Propiedades metalogrficas determinadas en el acero AISI 1010
bajo estudio ................................................................................................................. 61
Tabla 4.7 Velocidad de corrosin del acero AISI 1010 y eficiencia del LCNM
como inhibidor anticorrosivo expuesto a distintos periodos de evaluacin ................... 66
Tabla A.1 Valores experimentales para la determinacin de la humedad en las
cascaras de merey....................................................................................................... 88
Tabla A.2 Pesajes de las cascaras y humedad de las mismas para las
diferentes corridas ....................................................................................................... 89
Tabla B-1 Valores de resistencia a la traccion con sus equivalente en dureza
briell, vickers y rockwell. (Bosch, 2005)........................................................................ 91
Tabla B-4 Composicin quimica de acero al carbono de acuerdo a la
designacion AISI (Garca Otte, 2010) .......................................................................... 92
Tabla B-3 Relacin entre la nomenclatura AISI-SAE con la resistencia a la
traccin (Gonzalez, 2011) ............................................................................................ 92
-
xiv
Tabla C.1 Dimensiones fsicas de las probetas metlicas de acero al carbono
1010 con una abertura de D=1/8 pulgada=3,175mm Probetas 17-210. ....................... 94
-
xv
INDICE DE FIGURAS Pginas
Figura 2.1 Ilustracin de la naturaleza electroqumica de la corrosin del hierro
(Palacios, 1995) ............................................................................................................. 5
Figura 2.3 Fotografa del fruto y pseudofruto del merey en estado natural (Garcia,
2004) ........................................................................................................................... 17
Figura 2.4. Estructura qumica del cido anacrdico (1) y del cardol (2)
(Dos Santos & Magalhes, 1999) ................................................................................ 18
Figura 2.5 Estructura qumica del cardanol (Dos Santos & Magalhes, 1999) ............. 19
Figura 2.6 Esquema del extractor soxhlet (Dean, 2009) .............................................. 19
Figura 2.7 Fotomicrografa de un acero con el 0,38% C, microestructura
constituida por perlita y ferrita proeuctoide (Askeland, 1998) ....................................... 20
Figura 3.1 Fotografa del rbol de merey (Anacardium occidentale) ubicado en el
estado Bolvar, Venezuela (Fuente propia) .................................................................. 25
Figura 3.2 Diagrama esquemtico de la metodologa aplicada .................................... 26
Figura 3.3 Sistema experimental utilizado para llevar a cabo la descarboxilacion
(Fuente propia, 2012) .................................................................................................. 33
Figura 3.4 Diagonales en la huella obtenida en la prueba de dureza Vickers .............. 35
Figura 3.5 Papel de carburo de silicio de fineza de grano de 80 a 600 (Fuente
propia, 2012)................................................................................................................ 36
Figura 3.6 Diagrama con las dimensiones de la probeta metlica (Fuente propia) ..... 37
Figura 3.7 Sistema implementado para la evaluacin de la velocidad de corrosin
del acero al carbono en presencia de CO2. (A) Vista lateral. (B) vista cenital
(Fuente propia, 2012) .................................................................................................. 41
Figura 3.8 Probeta metlica suspendida en la solucin salina (Fuente propia,
2012) ........................................................................................................................... 45
Figura 4.1 Reaccin qumica de descarboxilacion del cido anacrdico (A) a
cardanol (B) (Dos Santos & Magalhes, 1999) ............................................................ 59
Figura 4.2 Fotomicrografia a 40X de la microestructura del acero 1010
seleccionado ................................................................................................................ 62
Figura 4.3 Aspecto superficial de las probetas a la primera semana de exposicin
observadas mediante estereoscopia a 7X(A) y a 30X(B). ............................................ 63
-
xvi
Figura 4.4 Aspecto superficial de las probetas a la cuarta semana(672 horas) de
exposicin observadas mediante estereoscopia a 7X(A) y a 30X(B). .......................... 64
Figura 4.7 Aspecto superficial de las probetas a la primera semana de exposicin
observadas mediante estereoscopia a 7X(A) y a 30X(B). ............................................ 65
Figura 4.5 Velocidad de corrosin del acero al carbono AISI 1010 en funcion del
tiempo de evaluacin para una concentracin de 150 ppm del aceite formulado en
el medio electrolito. ...................................................................................................... 70
Figura 4.6 Velocidad de corrosin del acero al carbono AISI 1010 en funcin del
tiempo de evaluacin para una concentracin de 300 ppm del aceite formulado
en el medio electrolito. ................................................................................................. 71
Figura 4.7 Velocidad de corrosin para una semana (168 horas) de evaluacin del
acero al carbono AISI 1010 en presencia de LCNM formulado (natural y
descarboxilado) a distintas concentraciones en solucin salina .................................. 73
Figura 4.8 Eficiencia del LCNM como inhibidor de corrosin en sus distintas
formulaciones para un periodo de evaluacin de 1 semana (168 horas) ..................... 75
Figura 4.9 Velocidad de corrosin para dos semanas (336 horas) de evaluacin
del acero al carbono AISI 1010 en presencia de LCNM formulado (natural y
descarboxilado) a distintas concentraciones en solucin salina .................................. 75
Figura 4.10 Velocidad de corrosin para cuatro semanas (672 horas) de
evaluacin del acero al carbono AISI 1010 en presencia de LCNM formulado
(natural y descarboxilado) a distintas concentraciones en solucin salina .................. 76
Figura 4.11 Eficiencia del LCNM como inhibidor de corrosin en sus distintas
formulaciones para un periodo de evaluacin de 4 semanas (672 horas) .................... 77
Figura 4.12 Eficiencia del LCNM como inhibidor de corrosin en sus distintas
formulaciones para un periodo de evaluacin de 2 semanas (336 horas) .................... 77
Figura 4.13 Velocidad de corrosin para seis semanas (1008 horas) de evaluacin
del acero al carbono AISI 1010 en presencia de LCNM formulado (natural y
descarboxilado) a distintas concentraciones en solucin salina .................................. 78
Figura 4.14 Velocidad de corrosin para ocho semanas (1344 horas) de
evaluacin del acero al carbono AISI 1010 en presencia de LCNM formulado
(natural y descarboxilado) a distintas concentraciones en solucin salina .................. 79
-
xvii
Figura 4.16 Eficiencia del LCNM como inhibidor de corrosin en sus distintas
formulaciones para un periodo de evaluacin de 8 semanas (1344 horas) .................. 80
Figura 4.15 Eficiencia del LCNM como inhibidor de corrosin en sus distintas
formulaciones para un periodo de evaluacin de 6 semanas (1008 horas) .................. 80
Figura C-1 Propiedades del acero al carbono 1010 (Cengel, 2007) ........................... 100
Figura D-1 Microfotografas (7X) de las probetas expuestas a la solucin salina en
presencia de dioxido de carbono durante 1 semana (168 horas) ............................... 102
Figura D-2 Microfotografas (7X) de las probetas expuestas a la solucin salina en
presencia de dioxido de carbono durante 4 semanas (672 horas) ............................. 103
Figura D-3 Microfotografas (7X) de las probetas expuestas a la solucin salina en
presencia de dioxido de carbono durante 8 semanas (1344 horas) ........................... 104
Figura D-4 Vista general de las probetas implementadas en estudio de corrosion
posterior a un periodo de 1, 2 y 4 semanas (Fuente propia, 2012) ............................ 105
Figura D-5 Vista general de las probetas implementadas en estudio de corrosion
posterior a un periodo de 6 y 8 semanas (Fuente propia, 2012) ................................ 106
Figura E-1 Equipo soxhlet .......................................................................................... 108
Figura E-2 Balanza analtica Ohaus (A) presente en el laboratorio de corrosin y
Simmetry (B) ubicada en el laboratorio de ambiente y sistemas dispersos. ............... 109
Figura E-3 Equipos utilizados en el laboratorio de Metalurgia. (A) Microscopio
metalogrfico. (B) estereoscopio (C) durmetro. (Fuente propia, 2012) ..................... 110
Figura F-1 LCNM natural formulado, sobre la superficie de la solucin salina ........... 111
No se encuentran elementos de tabla de ilustraciones.
-
1
CAPITULO I
INTRODUCCION
1.1 LABORATORIO DE CORROSION
El espacio fsico donde se llev a cabo el experimento principal de esta evaluacin
(mtodo de prdida de peso) fue en el Laboratorio de Corrosin del Departamento de
Ingeniera Qumica, de la Universidad de Oriente (Ncleo Anzotegui). Este se
encuentra ubicado, en el Postgrado de Ingeniera Qumica de la Universidad de Oriente
(Ncleo Anzotegui).
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La corrosin hoy en da constituye uno de los mayores problemas presente en la
industria, debido a las constantes prdidas econmicas que genera, al afectar a los
distintos componentes y equipos de los procesos industriales. De acuerdo a estudios
publicados para Julio de 2002 (Scott & Stoecker, 2008) la Federal Highway
Administration de los Estados Unidos report los resultados de un estudio sobre los
costos directos de la corrosin metlica en el sector industrial de los Estados Unidos
(Infraestructuras, Transporte, Produccin y Manufactura). Este estudio arroj como
resultado que los costos directos por corrosin (Scott & Stoecker, 2008) eran del orden
de 276 millardos de dlares; lo cual representa el 3.1% del Producto Interno Bruto (PIB)
de ese pas.
En el caso de Venezuela se puede partir del consumo promedio per cpita de
acero al carbono (Lamigal, 2011), que es de 122 Kg, lo cual representa un consumo
nacional anual de 2.900.000 toneladas, de las cuales la corrosin destruye
aproximadamente un 25%, es decir 725.000 toneladas anuales, lo cual equivale a 9 Kg
por segundo. Si no se toman medidas adecuadas para proteger el acero contra la
corrosin esta prdida representara el 4% del PIB. De all surge la necesidad de
buscar medios que permitan suprimirla o disminuir sus efectos, y es donde entran en
juego los inhibidores de corrosin, los cuales son los aditivos que protegen las
superficies metlicas contra el ataque qumico por agua y otros contaminantes.
En la actualidad existe un sinfn de compuestos que actan de forma eficiente en
la inhibicin de corrosin, cuya seleccin depende de a donde se destina el material a
recubrir y el tiempo de accin que se espera que tenga el agente anticorrosivo. Pero
cabe resaltar que la mayora estn compuestos por componentes que se pueden
-
2
CAPITULO I: Introduccin
clasificar como txicos tanto para el ser humano como para el ambiente, por ejemplo
los compuestos de cromo(VI), de comprobada actividad carcinognica, por lo que
muchos investigadores han apostado por el estudio y desarrollo de inhibidores de
corrosin que no tengan alta toxicidad y que sean biodegradables.
Desde hace varios aos en los pases industrializados, han surgido
investigaciones sobre la implementacin del Merey (Anacardium occidentale), en
distintos campos de aplicacin. En Venezuela, el merey es conocido como la especie
frutal de las sabanas orientales, debido a su fuerte presencia en esta regin,
especficamente en el sur del estado Anzotegui, norte del estado Bolvar, Monagas y
parte del estado Gurico. Este fruto ha adquirido un elevado potencial debido a la
demanda de la almendra por parte de los mercados internacionales, pero a pesar de
esto, al fruto no se le da un uso integral, tomando como comparacin (por citar un
ejemplo) el uso que le da Brasil, aprovechando cada uno de sus
componentes(pseudofruto y nuez).
Uno de los agregados de este fruto, es el lquido de la cascara de la nuez del
merey (LCNM), conocido tambin por sus siglas en ingls como CNSL, (cashew nut
shell liquid); el LCNM es una sustancia oleaginosa, fenlica, caustica y de color oscuro,
cuyo uso va desde como material para guarnicin de friccin, revestimiento de
superficies, hasta surfactantes, resinas epoxi, entre otros.
Con el fin de desarrollar un nuevo uso para esta sustancia, en el Departamento
de Ingeniera Qumica de la Universidad de Oriente Ncleo Anzotegui, a travs del
Grupo de Investigacin de Corrosin y Control, se ha puesto en marcha el proyecto de
evaluacin del efecto inhibidor del LCNM sobre la corrosin del acero al carbono,
abordado desde distintos puntos de investigacin.
Uno de esos puntos se basa en el estudio de la velocidad de corrosin del acero
al carbono por el mtodo de prdida de peso, por lo que para cumplir con el objetivo
principal de este proyecto en especfico, se acondicionar el LCNM mediante
descarboxilacion a nivel de laboratorio, para aplicarlo en estado natural y
descarboxilado a distintas concentraciones en las probetas metlicas, las cuales se
prepararan superficialmente y posteriormente se sometern a inmersin en soluciones
salinas de cloruro de sodio en presencia de dixido de carbono y durante un tiempo
determinado por norma, el cual ya una vez expirado, se sometern las probetas a
estudio metalogrfico y finalmente se determinar la velocidad de corrosin del acero al
carbono AISI 1010 mediante el mtodo de prdida de peso.
Con este estudio se busca establecer la capacidad anticorrosiva que podra
poseer el LCNM, para as dar un uso integral y competitivo de este componente en la
industria venezolana, cuya materia prima, del cual se obtiene, es material de desecho
en la industria de la nuez salada, que ocasiona problemas ambientales, por lo que al
darle utilidad se contribuye con el ambiente, se lograra obtener un inhibidor de
-
3
CAPITULO I: Introduccin
corrosin natural y biodegradable, y adems representara un foco de inters en el
desarrollo de plantas para la obtencin y comercializacin de este lquido.
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo General
Evaluar el lquido extrado de la cscara del merey (Anacardium occidentale) como
inhibidor de corrosin de un acero al carbono en presencia de dixido de carbono
(CO2).
1.2.2 Objetivos Especficos
1. Obtener el lquido de la cscara de la nuez del merey (LCNM) mediante el mtodo
de extraccin soxhlet
2. Acondicionar el lquido de la cscara de la nuez del merey mediante
descarboxilacin.
3. Caracterizar qumica y metalograficamente las probetas de acero al carbono
empleados en el estudio de corrosin.
4. Determinar la velocidad de corrosin del acero 1010 mediante prdida de peso en
soluciones salinas utilizando un inhibidor formulado en base a LCNM acondicionado y
sin acondicionar.
-
4
CAPITULO II
MARCO TEORICO
2.1 ANTECEDENTES
Reyes y Bustamante (2006), establecieron una metodologa para el estudio del Aloe
vera como agente inhibidor de corrosin donde evaluaron su eficiencia en sistemas de
fondo alquidicos y epoxicos industriales, utilizando resina natural en polvo de Aloe.
Garca (2004), dise conceptualmente una planta para la obtencin del lquido
de la cascara de la nuez del merey(LCNM) como producto final, donde estudi la
extraccin del mismo, mediante pruebas de laboratorio en las que obtuvo el LCNM y el
cual posteriormente caracteriz y refin(descarboxilacin y filtracin), donde determin
las caractersticas que ubican al LCNM como materia prima que cumplen con las
normas internacionales para una diversidad de productos, y as tener los parmetros
para la delineacin de operacin de la planta.
Alvarado (2004) realiz ensayos experimentales en autoclaves, simulando las
condiciones corrosivas de presin y temperatura del sistema de compresin de gas del
campo Dacin, donde evalu la influencia de cuatro inhibidores sobre el retardo del
proceso corrosivo a las condiciones ms crticas del sistema, con el fin de escoger los
ms eficientes as como sus mejores concentraciones a ser empleadas, de los cuatro
inhibidores dos fueron seleccionados como los ms adecuados, y fueron ms eficientes
a las condiciones ms crticas del sistema, con eficiencias definidas entre 91 y 92 % a
una concentracin de 45 ppm.
Bethencourt, Botana, Marcos y Osuna (2003), estudiaron la influencia del
acabado superficial sobre el comportamiento frente a la corrosin de la aleacin AA
5083 en disoluciones de cloruro de sodio (Nacl), donde determinaron que al realizar
ensayos de corrosin, debido a las distintas formas en las cuales se presentan los
metales y aleaciones, se debe homogeneizar el estado superficial de las muestras a
estudiar.
En el trabajo se evaluar el efecto inhibidor de corrosin del LCNM con el mismo
objetivo de determinar la mejor concentracin ante determinadas condiciones
experimentales como lo hizo (Alvarado, 2004), adems el LCNM es una sustancia
natural, por lo que el trabajo de (Bustamante & Reyes, 2006) que lo hicieron con Aloe,
es una referencia inmediata de inhibidor de corrosin natural, por otra parte al lquido
se le realizar un acondicionamiento mediante descarboxilacin, en lo cual se tendr
-
5
CAPITULO II: Marco Teorico
presente el mtodo implementado por (Garcia, 2004), y se prepararn superficialmente
probetas metlicas tal como lo hicieron (Bethencourt, Botana, Marcos, & Osuna, 2003),
pero se trabajara con un acero al carbono AISI 1010.
2.2 CORROSIN
Es la degradacin de las propiedades de un material con el tiempo debido a efectos del
entorno. Como tal, es la tendencia natural de los elementos componentes del material a
retornar a su estado termodinmico ms estable. Para la mayora de los materiales
metlicos, esto significa la formacin de xidos o sulfuros, u otro componente metlico
a ser considerado como mineral. (Schweitzer, 2007)
La corrosin requiere un flujo de electricidad entre ciertas reas de la superficie de
un metal a travs de un electrolito, cumpliendo este parmetro aquella solucin que
contiene iones. Los iones son tomos o grupos de tomos elctricamente cargados;
por ejemplo, el agua pura contiene iones hidrgeno positivamente cargados (H+) e
iones hidroxilo negativamente cargados (OH-) en cantidades iguales.
Para completar el circuito elctrico, debe haber dos electrodos, un nodo y un
ctodo, que deben conectarse. Los electrodos pueden ser dos diferentes clases de
metales o distintas reas sobre la misma pieza de metal. La conexin entre el nodo y
el ctodo puede ser mediante un puente metlico, pero en la corrosin puede ocurrir
simplemente por contacto. Para que fluya la electricidad, debe haber una diferencia de
potencial entre los electrodos. (Palacios, 1995) En la figura 2.1 se ilustra la naturaleza
electroqumica de la corrosin en una placa de hierro.
Figura 2.1 Ilustracin de la naturaleza electroqumica de la corrosin del hierro
(Palacios, 1995)
-
6
CAPITULO II: Marco Teorico
2.3 TIPOS DE CORROSIN
Hay nueve formas bsicas de corrosin como lo son:
Uniforme (general)
Intergranular
Galvnica
Corrosin en hendiduras
Picadura
Erosin
Fatiga con corrosin
Biolgica
Lixiviacin selectiva (Schweitzer, 2007)
2.3.1Corrosion uniforme
Tiene como particularidad que se desarrolla con la misma rapidez por toda la
superficie, y puede describirse mejor como la corrosin que causan los cidos en un
medio con agua cuyas propiedades protectoras son mnimas y no han sido
identificadas (Rusell, 1993). Adems es la forma de ataque ms comn que enfrentan
los metales y aleaciones. La corrosin uniforme o tambin llamada general, es la forma
ms simple de corrosin, generalmente a travs de la prdida de metal debido al
ataque qumico o disolucin de los componentes metlicos a iones metlicos. En
situaciones de alta temperatura, la prdida uniforme del metal viene precedida por su
combinacin con otro elemento que proviene de su oxidacin a un ion metlico.
La combinacin con oxgeno para dar forma a xidos metlicos, resulta en la
prdida de material en su til forma ingenieril, y regresa a la forma que naturalmente se
encuentra (Schweitzer, 2007).
2.3.2 Corrosin integranular
Es una forma localizada de corrosin. Es un ataque preferencial sobre la frontera de las
fases del grano o en las zonas inmediatamente adyacente a estos. Sea pequeo o no,
el ataque es observado en el cuerpo principal del grano. Este resulta en la prdida de
fuerza y ductilidad. El ataque es a menudo rpido, penetrando profundamente dentro
del metal y causando la falla. (Schweitzer, 2007)
2.3.3 Corrosin galvnica
Es el resultado de la exposicin de dos metales distintos en el mismo ambiente, y es
ms notable cuando estn conectados elctricamente en forma directa. Con base en el
potencial relativo de ambos metales, el que sea menos noble se corroer a expensas
del que lo sea ms, lo que ofrece una proteccin para el metal catdico.
-
7
CAPITULO II: Marco Teorico
2.3.4 Corrosin en hendiduras
Es un ejemplo de la corrosin por celdas de concentracin, en ella el oxgeno se vuelve
deficiente en la hendidura o grieta, lo que causa una diferencia de potencial y provoca
corrosin. (Rusell, 1993)
2.3.5 Corrosin por picadura
Es en si un mecanismo de corrosin, pero a su vez es una forma de corrosin que a
menudo es asociado con otros tipos de mecanismos corrosivos. Es caracterizado por
altas prdidas de metal en sitios localizados. En los casos extremos, parece un hoyo
profundo, rodeado por un rea que no se ha visto afectada. El inicio de una picadura es
asociado con el rompimiento de la pelcula protectora sobre la superficie del metal.
(Schweitzer, 2007)
2.3.6 Corrosin por erosin
El trmino erosin aplica para el deterioro debido a fuerzas mecnicas. Cuando los
factores contribuyen que la erosin acelere la velocidad de corrosin de un metal,
entonces el ataque es llamado corrosin-erosin. Este tipo de degradacin es
usualmente causada por una corriente gaseosa o acuosa que fluye sobre la superficie
metlica o incide sobre la misma. El deterioro mecnico puede verse agravado por la
presencia de un corroyente, como lo es en el caso del rozamiento o desgaste corrosivo.
(Schweitzer, 2007)
2.3.7 Corrosin con esfuerzo (fatiga con corrosin)
La causa un esfuerzo tensor externo, y suele evidenciarse en los lmites de los granos
de la microestructura del metal. La ruptura frecuente de la pelcula protectora en la
superficie origina a menudo una regin andica continua, lo que provoca el
agrietamiento y la falla del metal. (Rusell, 1993)
2.3.8 Corrosin biolgica
En algunos casos, las condiciones corrosivas pueden desarrollarse a partir de
microorganismos vivientes como resultado de su influencia en las reacciones catdicas
o andicas. Esta actividad metablica puede directamente o indirectamente causar
deterioro de un metal debido al proceso de corrosin. La actividad puede: producir un
ambiente corrosivo, crear celdas electrolticas sobre la superficie del metal, alterar la
resistencia de las pelculas protectoras y/o tener influencia en la velocidad de la
reaccin andica o catdica.
-
8
CAPITULO II: Marco Teorico
2.3.9 Corrosin por lixiviacin selectiva
Cuando un elemento de una aleacin es removido por corrosin, el proceso es
conocido como lixiviacin selectiva o deszincado. La mayora de los ejemplos ms
comunes es la remocin del zinc del latn que contiene una cantidad mayor al 15% de
zinc. Aquel latn que presente un porcentaje menor, son usualmente inmunes a este
tipo de corrosin. (Schweitzer, 2007)
2.4 CORROSION POR DIOXIDO DE CARBONO (CO2)
La corrosin por CO2 es considerada como uno de los principales problemas que
afronta la industria, producindose en forma frecuente deterioros severos en los
equipos e instalaciones pertenecientes a las reas de produccin, almacenaje y
transporte.
Debido a su bajo costo, el material mayormente utilizado en construccin es el
acero al carbono, pero a su vez es el ms susceptible a ser corrodo en ambientes con
alto contenido de CO2.
2.4.1 Mecanismo de corrosin por dixido de carbono
Es necesario entender el proceso de corrosin por CO2 para poder predecir, prevenir y
atacar sus efectos de una manera efectiva. El mecanismo de corrosin por CO2
envuelve una serie de reacciones qumicas que pueden ser divididas en las siguientes
etapas (Nalco/Exxon Energy Chemicals, 1997):
Etapa I: Disolucin de CO2 en agua para la formacin de especies qumicas que van a
tomar parte en la reaccin. El CO2 se disuelve en presencia de agua formando un cido
dbil (cido carbnico), crendose un ambiente sumamente corrosivo. El H2CO3
obtenido sufre una doble disociacin formando en primer lugar iones bicarbonato y
luego iones carbonatos
(Ec. 2.1)
(Ec. 2.2)
(Ec. 2.3)
Etapa II: Transporte de los reactantes desde la solucin hasta la superficie del metal:
(Ec. 2.4)
-
9
CAPITULO II: Marco Teorico
(Ec. 2.5)
(Ec. 2.6)
Etapa III: Reacciones electroqumicas (andicas y catdicas) en la superficie del metal.
El hierro de la superficie metlica (acero al carbono) se oxida (reaccin andica):
(Ec. 2.7)
Los iones H+ disociados se reducen al ganar dos electrones (reaccin catdica):
(Ec. 2.8)
(Ec. 2.9)
(Ec. 2.10)
Etapa IV: La combinacin de los iones carbonato producidos en la ecuacin 2.9 con el
ion ferroso de la reaccin 2.7 para formar carbonato de hierro (FeCO3):
(Ec. 2.11)
El carbonato de hierro (FeCO3) obtenido como producto de corrosin se precipita,
depositndose sobre la superficie del metal, donde forma una capa que va
proporcionando cierto grado de proteccin al acero contra una mayor corrosin. Esta
capa retarda la velocidad de corrosin cuando no es removida (debido a la accin del
flujo) de la superficie del metal. (Nalco/Exxon Energy Chemicals, 1997)
2.4.2 Clasificacin del ataque corrosivo por dixido de carbono
La clasificacin que a continuacion se detalla se basa en la temperatura del medio
electrolito:
Tipo I: en la regin de baja temperatura, bajo 60C, pequeas cantidades de carbonato
se observan en la superficie; el cual es delgado y no adherente, siendo el ataque
homogneo.
Tipo II: en la regin de temperatura intermedia, alrededor de los 100C, ocurre la
mxima velocidad de corrosin y profundas picaduras, el producto de corrosin es
grueso y no compacto. La temperatura en este rango no es lo suficientemente alta
-
10
CAPITULO II: Marco Teorico
como para formar la cantidad necesaria de ncleos de carbonato de hierro; por lo que
puede ocurrir que el crecimiento del cristal sea lento y la capa mas homognea que a
una temperatura mayor. Este proceso puede originar una capa gruesa y porosa de
carbonato de hierro. Los poros en la capa actan como sitios andicos en el proceso
de corrosin, lo que podra iniciar profunda picaduras.
Tipo III: en este intervalo de temperatura sobre 150C, la corrosin por CO2 es
prevenida por la formacin de una capa fina compacta y adhesiva compuesta por
carbonato de hierro. Se considera que la corrosin es desarrollada a travs de un
recubrimiento rpido y un proceso de disolucin lenta de esta capa protectora, siendo
similar al estado pasivo del acero inoxidable. En esta regin, la nucleacin de los
cristales de carbonato de hierro es homognea, lo que resulta en una capa protectora.
(Fontana, 1986)
2.5 FACTORES FAVORECEDORES DEL PROCESO DE CORROSIN
La resistencia que ofrece un material ante el fenmeno de corrosin es afectada por
elementos de diversas naturalezas: electroqumicos, ambientales, metalrgicos y
termodinmicos. (Fontana, 1986)
2.5.1 Factores electroqumicos Involucran la produccin de un flujo de electrones, siendo ste gobernado por factores
de tipo electroqumicos como son las reacciones electroqumicas, polarizacin y
pasividad.
Reacciones electroqumicas: Son aquellas que consumen electrones. Durante el
proceso de corrosin puede ocurrir ms de una reaccin de oxidacin y de reduccin.
Las reacciones andicas y catdicas son dependientes una de otra: si se producen
reacciones andicas, se producen tambin reacciones catdicas; por lo tanto es posible
reducir a corrosin reduciendo una de las dos reacciones.
Polarizacin: Es el proceso mediante el cual dos materiales con potenciales
diferentes al del hidrogeno al estar conectados, comienzan un proceso de corrosin
hasta alcanzar el equilibrio. La polarizacin se puede dar por concentracin o difusin,
activacin y resistencia (cada hmica).
Pasividad: Es la prdida de la actividad qumica de ciertos metales bajo condiciones
ambientales particulares. Estas favorecen la disminucin de la velocidad de corrosin
porque se forma una pelcula protectora sobre la superficie del metal, la cual es estable
-
11
CAPITULO II: Marco Teorico
por encima de ciertas condiciones de oxidacin y es destruida eventualmente al ser
expuesta a ambientes corrosivos muy severos. (Fontana, 1986)
2.5.2 Factores ambientales
Estos factores tienen relacin directa con las condiciones predominantes en el ambiente al cual se encuentra expuesto el material. Entre estos factores se pueden mencionar:
Temperatura La temperatura incrementa la velocidad de reaccin en casi todas las sustancias
qumicas al igual que en la mayora de los procesos de corrosin.
Presin La presencia de gases disueltos es muy comn en cualquier sistema, pero cuando
ocurre un incremento en la presin del mismo, resulta en un incremento en la
solubilidad de estos gases, dando a lugar a la formacin de cidos dbiles que reducen
el pH del agua y disuelven o corroen cualquier superficie de hierro que contacten.
Composicin electroltica del agua Los electrolitos son sustancias que al disolverse en el agua dan lugar a la formacin de
iones. Los electrolitos pueden ser fuertes y dbiles, segn estn, parcial o totalmente
ionizados o disociados en medio acuoso. La composicin electroltica del agua est
dada por el contenido total de los iones presentes en ella como consecuencias de las
disociaciones de dichos electrolitos.
El agua destilada no es muy conductora, en comparacin con el agua de mar
que es bastante conductora y puede ser muy corrosiva. Este punto de vista
considerando solo la conductividad. La presencia de gases disueltos puede hacer
corrosiva al agua destilada, en cuanto un agua salina que no contenga gases disueltos
y a un pH alcalino puede ser casi no corrosiva. La mayora de las aguas de formacin
producidas con el crudo y el gas contienen altos niveles de sales y por ende son muy
conductoras. La corrosividad se incrementa a medida que el agua adquiere mayor
cantidad de sales. (Nalco/Exxon Energy Chemicals, 1997)
pH El pH se refiere a la medida de alcalinidad y acidez de una sustancia. La corrosividad
del agua usualmente se incrementa cuando el pH disminuye (se vuelve mas cido). A
mayores valores de pH las incrustaciones protectoras (hidrxido de hierro, carbonato
de calcio) pueden formarse sobre la superficie del acero y prevenir o disminuir la
posibilidad de una posterior corrosin. Sin embargo, para ciertos metales la variacin
de la velocidad de corrosin con el pH no tiene esta tendencia.
-
12
CAPITULO II: Marco Teorico
La velocidad de corrosin del hierro se incrementa cuando el pH del agua
disminuye por debajo de 4. Entre pH 4 y pH 12 una pelcula protectora de hidrxido
provee proteccin. A un pH extremadamente alto, alrededor de 12, el hierro es
nuevamente atacado por el fenmeno conocido como corrosin caustica. (Winston,
2000)
2.5.3 Factores metalrgicos
Los metales y sus aleaciones son slidos cristalinos, lo que significa que los tomos de
un metal estn ordenados. Los metales, cuando se encuentran en su estado natural
tienen un estado termodinmico estable. Luego en los procesos de manufactura de
aceros y otras aleaciones, al metal se le aade energa; durante este proceso, si no se
ha cambiado significativamente el metal, su termodinmica tampoco habr cambiado.
Entonces cuando el metal procesado es expuesto a un ambiente natural, este regresa
a su estado natural mediante el proceso de corrosin para formar compuestos como
hidrxido de hierro ( Fe2(OH)3 ).
Cuando el metal se ha solidificado y enfriado se crean los bordes entre los
granos de metal. Los bordes de los granos son reas de mucha energa y son los ms
activos qumicamente y es por eso que son atacados mas rpidamente que las mismas
caras del grano cuando son expuestos a ambiente corrosivos. Tambin las zonas de
imperfeccin se manifiestan como interrupciones en las cadenas de tomos que forman
el cristal. Estas interrupciones aparecen por la ausencia de una matriz de tomos, la
presencia de un tomo impuro o por la presencia de una matriz de tomos en el lugar
equivocado. (Fontana, 1986)
2.5.4 Factores termodinmicos
Para la corrosin, la termodinmica indica si una reaccin puede ocurrir
espontneamente o no. Para esto se utiliza el concepto de energa libre. El cambio de
energa libre es una medida directa de la capacidad de un sistema de producir trabajo o
de la capacidad elctrica mxima disponible en el sistema. Si el cambio de energa libre
de un estado a otro de un sistema es negativo, indica una prdida de energa libre y la
direccin espontanea de la reaccin del sistema. Si no existen fuerzas externas
actuando en un sistema, el sistema siempre tratara de transformarse en un estado
donde su energa sea el mnimo. Si el cambio de energa es positivo, entonces implica
que la reaccin ocurre si se le aade energa al sistema, pero no ocurre
espontneamente.
Las condiciones sirven como gua para determinar si las reacciones son
termodinmicamente posibles bajo las circunstancias dadas. Se puede decir entonces,
que un metal tiende a corroerse cuando est en contacto con una solucin donde las
reacciones catdicas son posibles con un potencial de equilibrio mayor que el de las
-
13
CAPITULO II: Marco Teorico
reacciones de disolucin del metal. Es importante mencionar que la termodinmica
indica si las reacciones son posibles, pero no dice nada acerca de la velocidad a la cual
ocurren. Una reaccin que sea termodinmicamente posible puede estar ocurriendo a
velocidades tan lentas que para la prctica se puede decir que no ocurre del todo.
2.6 TCNICAS DE MEDICIN DE VELOCIDAD DE CORROSIN
Las tcnicas de medicin usadas para determinar la tasa de corrosin pueden ser en
general clasificadas en dos categoras: destructivas y no destructivas. Una tcnica de
medicin se considera destructiva cuando altera el proceso de corrosin durante el
transcurso de la medicin (ejemplo, polarizacin potencio dinmica) o si el material es
fsicamente removido del ambiente (medidas de prdida de peso). Las tcnicas no
destructivas, incluyen a la resistencia de polarizacin lineal, espectroscopa de
impedancia electroqumica y ruido electroqumico, los cuales pueden ser usados para
hacer reiteradas medidas en diferentes intervalos de tiempo. (Winston, 2000).
2.6.1 Mtodo de evaluacin de velocidad de corrosin por prdida de peso
El mtodo de prdida de peso relaciona el dao causado por la corrosin con prdida
de peso en los materiales. Las pruebas de inmersin total que emplean el mtodo,
consisten en exponer piezas pequeas de metal a ambientes corrosivos, para
determinar la prdida de peso del material despus las pruebas.
Este mtodo es uno de los ms usados en estudios de oxidacin y corrosin
para determinar el grado de afectacin en los metales. Esto se debe a que los
resultados obtenidos por este mtodo son considerados confiables, al asemejarse a
resultados obtenidos en pruebas de planta, si se cuidan las condiciones al realizar las
pruebas (Coatl, 2009).
Este mtodo tiene un gran nmero de ventajas atractivas que hace que se
mantenga su uso:
Directo: La medicin directa es obtenida, sin realizar aproximaciones tericas ni
modelos fsicos-qumico complejos.
Verstil: Es aplicable a todos los ambientes corrosivos, y proveen informacin
sobre todas las formas de corrosin. Permite apreciar los efectos especficos de la
corrosin a travs de un apropiado anlisis de laboratorio.
Para la aplicacin del mtodo se utiliza la siguiente formula:
-
14
CAPITULO II: Marco Teorico
(Ec. 2.12)
Donde: K = Constante (observar valores en tabla 2.1) T = Tiempo de exposicin en horas A = rea en cm2
P1 = Pesaje inicial en gramos P2 = Pesaje final en gramos D = Densidad del metal en g/cm3
Tabla 2.1 Valores de la constante (K) empleada en la determinacin de velocidad de corrosin
((ASTM-G1), 2003)
Unidades de Velocidad de Corrosin Valor de constante K
Milsimas de pulgada por ao (mpa) 3,45 x 106
Pulgadas por ao (ppa) 3,45 x 103
Pulgadas por mes (ppm) 2,87 x 102
Milmetros por ao (mm/a) 8,76 x 104
Micrmetros por ao (um/a) 8,76 x 107
Picometros por segundo (pm/a) 2,78 x 106
Para establecer el alcance del dao establecido por el ataque corrosivo, la NACE
(National Association of Corrosion Engineers) Standard RP-07-75 delimita los valores
especificados para un tipo de dao segn el valor de velocidad de corrosin obtenido
(Corrosin, 2010). En la tabla 2.2 se encuentra la clasificacin.
Tabla 2.2 Clasificacin de la velocidad de corrosin segn norma NACE RP-07-75
Clasificacin del ataque Velocidad de corrosin promedio (mpy)
Baja 10
Resaltando que la clasificacin expuesta en la tabla 2.2 se aplica exclusivamente para
la corrosin del tipo uniforme.
2.7 INHIBIDORES DE CORROSIN
Sustancia qumica que aadida en pequeas concentraciones en un ambiente,
minimiza o previene la corrosin. Como tal son usados para proteger metales de la
corrosin, incluyendo desde proteccin temporal durante almacenamiento o transporte
-
15
CAPITULO II: Marco Teorico
hasta una proteccin en especfico, por ejemplo, para prevenir la corrosin provocada
por acumulacin de pequeas cantidades de una fase agresiva. (Roberge, 2000)
Se puede establecer la eficiencia de proteccin que pueda tener esta sustancia en
el medio mediante la siguiente expresin:
(Ec. 2.13)
Donde:
Vcorr1= Velocidad de corrosin sin inhibidor
Vcorr2= Velocidad de corrosin con inhibidor
2.7.1 Tipos de inhibidores
Como tal los inhibidores son qumicos que reaccionan con la superficie metlica, o el
entorno en el cual la superficie es expuesta, dndole a la superficie cierto nivel de
proteccin. Los inhibidores a menudo trabajan adsorbindose a si mismos sobre la
superficie metlica, protegiendo dicha superficie mediante la formacin de una pelcula.
Estas sustancias son normalmente distribuidas desde una solucin o una
dispersin. Otros son incluidos en una formulacin de revestimiento protector. Y como
tal disminuyen los procesos de corrosin por los siguientes aspectos:
Incremento del comportamiento de polarizacin andica o catdica.
Reduccin del movimiento o difusin de iones a la superficie metlica.
Incremento de la resistencia elctrica de la superficie metlica.
Por tanto se pueden clasificar de la siguiente manera:
-Inhibidores inorgnicos
-Inhibidores orgnicos aninicos
-Inhibidores orgnicos catinicos
Sin embargo, la clasificacin mas utilizada en el campo cientfico consiste en
reagruparlos segn la funcionalidad que estos tengan:
2.7.1.1 Pasivantes (Andicos)
Los inhibidores pasivantes causan un gran cambio andico en el potencial de
corrosin, forzando la superficie metlica dentro del rango de pasivacin. Hay dos tipos
de inhibidores pasivantes: Aniones oxidantes, tal como cromatos, nitritos y nitratos, que
pueden pasivar el acero en ausencia de oxigeno y de iones no-oxidantes, como los son
el fosfato, tungstato y molibdato, que requieren de la presencia de oxigeno para pasivar
el metal. Estos inhibidores son los mas efectivos y consecuentemente los mas
ampliamente usados. Aquellos que se encuentran basados en el cromato son los
menos caros y fueron recientemente usados en una gran variedad de aplicaciones
-
16
CAPITULO II: Marco Teorico
como el sistema de enfriamiento con recirculacin de motores de combustin interna,
rectificador, unidades de refrigeracin y torres de enfriamiento.
El cromato de sodio, tpicamente en concentraciones de 0,04 a 0,1%, fue usado
para estas aplicaciones. A altas temperaturas o en agua fresca se requieren
concentraciones por encima de los 10ppm. Si es necesario, el hidrxido de sodio es
aadido para ajustar el pH en un rango de 7,5 a 9,5.
2.7.1.2 Inhibidores Catdicos
Este tipo de sustancias disminuyen la reaccin catdica de la corrosin en si o
selectivamente precipitan en las reas catdicas incrementando la superficie impedante
y limitando la difusin de especies reducibles es esas reas. Este tipo de inhibidores
pueden proveer proteccin mediante tres mecanismos diferentes: (1) como veneno
catdico, (2) precipitadores catdicos y (3) como barrenderos de oxigeno.
2.7.1.3 Inhibidores orgnicos
Tanto el efecto andico como el catdico son a veces observados en la presencia de
este tipo de inhibidores, pero como regla general, estas sustancias afectan la superficie
entera del metal que se corroe cuando se encuentra presente en una concentracin
suficiente. Usualmente son denominados como los formadores de pelcula, debido a
que protegen el metal mediante la formacin de una pelcula hidrofbica en la
superficie del metal.
Su efectividad depende de la composicin qumica, su estructura molecular y su
afinidad con la superficie metlica. Estos inhibidores deberan ser adsorbidos de
acuerdo a la carga inica del mismo y la carga sobre la superficie. La fuerza del enlace
de adsorcin es el factor dominante en los inhibidores orgnicos solubles. Debido a que
la superficie metlica cubierta es proporcional a la concentracin del inhibidor, la
cantidad del mismo en el medio es crtica.
2.7.1.4 Inhibidores de precipitacin
Son aquellos compuestos de formacin de pelcula que tienen una accin general
sobre la superficie del metal, bloqueando tanto la superficie andica como la catdica
indirectamente. Las sustancias ms comunes en esta categora son los silicatos y los
fosfatos.
2.7.1.5 Inhibidores de fase-vapor
Tambin llamados inhibidores voltiles de corrosin, son compuestos transportados de
una fase o entorno cerrado al sitio de corrosin mediante la volatilizacin desde el
recurso en que se encuentra confinado. Son utilizados cuando se desea una proteccin
temporal en ambientes cerrados contra la corrosin atmosfrica. Estas sustancias
-
17
CAPITULO II: Marco Teorico
tienen una presin de vapor baja pero significativa en las cuales las propiedades de
inhibicin son efectivas. (Roberge, 2000)
2.8 MEREY (ANACARDIUM OCCIDENTALE)
Es un fruto originario de la amrica tropical, llamado tambin maran, caju, cashew o
cajuil, pertenece a la familia Anacardiaceae, encontrndose disperso entre los paralelos
27 Norte en el Sudeste de Florida hasta 28 Sur en Surfrica. Destaca entre los
frutales tropicales debido a los procesos tecnolgicos alcanzados, que posibilitan el
aprovechamiento del fruto integral: nuez y pseudofruto (ver figura 2.3).
El principal producto es la nuez resultante del procesamiento del verdadero fruto, la
cual constituye una de las ms comercializadas en el mercado internacional de nueces
comestibles, sin embargo, tambin se obtienen productos de importancia econmica
como el aceite extrado de la cscara de la nuez, adems de una gran cantidad de
subproductos derivados de la transformacin del pseudofruto. (Vielma, Hidalgo, &
Mendez, 2009).
2.8.1 Liquido de la cscara de la nuez del merey (LCNM)
Es un derivado de la industrializacin del merey. La semilla del merey tiene una
cscara de forma reniforme de aproximadamente 1/8 de espesor, dentro de la cual y
con una estructura similar a la de un panal de miel, se encuentra un lquido viscoso de
Figura 2.3 Fotografa del fruto y pseudofruto del merey en estado natural
(Garcia, 2004)
-
18
CAPITULO II: Marco Teorico
color castao oscuro, formado principalmente por dos compuestos fenlicos producidos
naturalmente, llamados cardol y el cido anacrdico. Algunas de sus caractersticas
fisicoqumicas se encuentran en la tabla 2.3 cuya estructura molecular se encuentra en
forma grfica en la figura 2.4. (Garcia, 2004)
Tabla 2.3 Especificaciones internacionales del LCNM segn norma IS:840:1964 (Garcia, 2004)
Parmetros Valor
Gravedad especfica a 20C 0,943 a 0,968
ndice de refraccin 1,5212 a 1,5220
Materiales voltiles 2% mxima
2.8.2 Descarboxilacion del LCNM
Reaccin en la que un cido carboxlico pierde una molcula de dixido de carbono,
donde el proceso se caracteriza por ser exotrmico; sin embargo, para la mayora de
los cidos carboxlicos simples, la energa de activacin es tan grande que la reaccin
no se produce. En el caso del cido anacrdico, sufre el rompimiento de un carboxilo
que se encuentra en el anillo de la molcula de cido, por efecto del calor, y pasa a ser
cardanol cuya estructura qumica se refleja en la figura 2.5. (Garcia, 2004)
Figura 2.4. Estructura qumica del cido anacrdico (1) y del cardol (2)
(Dos Santos & Magalhes, 1999)
-
19
CAPITULO II: Marco Teorico
2.9 EXTRACCIN SOXHLET
Este tipo de extraccin basada en la extraccin slido-lquido se fundamenta en el uso
de un aparato compuesto por un reservorio de solvente, un cuerpo de extraccin, una
fuente de calor y un condensador de reflujo de agua de enfriamiento tal como se
muestra en la figura 2.6.
Como tal, con el extractor soxhlet (en honor a su inventor Franz von Soxhlet) se
puede seleccionar entre una serie de solventes orgnicos para la remocin de
compuestos que se encuentran en una matriz slida. (Dean, 2009)
Figura 2.5 Estructura qumica del cardanol (Dos Santos & Magalhes, 1999)
Condensador de reflujo
Cuerpo de extraccin
Reservorio de solvente
Fuente de calor
Figura 2.6 Esquema del extractor soxhlet (Dean, 2009)
-
20
CAPITULO II: Marco Teorico
Lo que hace el extractor Soxhlet es realizar un sin fin de extracciones de manera
automtica, con el mismo solvente que se evapora y condensa llegando siempre de
manera pura al material.
La extraccin se da en las siguientes etapas: 1) colocacin del solvente en el
reservorio. 2) ebullicin del solvente que se evapora hasta el condensador a reflujo. 3)
el condensado cae sobre el cuerpo de extraccin que contiene un cartucho poroso con
la muestra en su interior. 4) ascenso del nivel del solvente cubriendo el cartucho hasta
un punto en que se produce el reflujo que vuelve el solvente con el material extrado al
baln (sifonada). 5) Se vuelve a producir este proceso la cantidad de veces necesaria
para que la muestra quede agotada. Lo extrado se va concentrando en el baln del
solvente. (Dean, 2009)
2.10 METALOGRAFA
Trata del estudio de microestructuras y el examen metalogrfico, concretamente,
persigue el estudio de la integridad y estructura de un metal o de una aleacin dada. La
metalografa ha sido una herramienta muy valiosa para el progreso de la ciencia y de la
industria, cuya importancia se pone de manifiesto en el control de calidad en el
procesamiento de materias primas, materiales semielaborados y productos terminados;
determinacin de las causas de fallas en materiales y en la prediccin de resultados
prcticos previo al uso del metal. (Lopez, 2006). En la figura 2.7 se puede apreciar una
fotomicrografa que muestra la microestructura determinada por metalografa.
Figura 2.7 Fotomicrografa de un acero con el 0,38% C, microestructura
constituida por perlita y ferrita proeuctoide (Askeland, 1998)
-
21
CAPITULO II: Marco Teorico
2.10.1 Microscopios empleados en metalografia
Para observar la microestructura de los metales se emplean microscopios
especialmente acondicionados, a fin de que los rayos luminosos sean reflejados por la
muestra, ya que no es posible hacer observacin de metales por transparencia, ya que
son cuerpos opacos. Su funcionamiento est basado en la reflexin de un haz de luz
horizontal que proviene de la fuente, dicha reflexin se produce, por medio de un
reflector de vidrio plano, hacia abajo, a travs del objetivo del microscopio sobre la
superficie de la muestra.
Parte de esta luz incidente, reflejada desde la superficie de la muestra se
amplificar al pasar a travs del sistema inferior de lentes, llegar al objetivo y
continuar hacia arriba a travs reflector de vidrio plano; despus de nuevo se
amplificar en el sistema superior de lentes (ocular). (Berneau, 1958)
2.10.2 Microestructura de aleaciones Fe-C
La microestructura que se desarrolla depende tanto del contenido en carbono como del
tratamiento trmico. Si el enfriamiento es muy lento se dan condiciones de equilibrio
pero si los enfriamientos son muy rpidos se producen procesos que cambian la
microestructura y por tanto las propiedades mecnicas. Se distinguen varios casos. Los
aceros eutectoides son aquellos en los que la fase austentica slida tiene composicin
del eutectoide 0,77 % peso. Inicialmente la microestructura de la fase es muy sencilla
con granos orientados al azar. Al enfriar se desarrollan las dos fases slidas Fe- y
cementita.
Esta transformacin de fases necesita la discusin del carbono ya que las tres
fases tienen composiciones diferentes. Para cada grano de austenita se forman dos
fases con lminas de ferrita y otras de cementita y relacin de fases de 9:1,
respectivamente. Las orientaciones entre grano son al azar.
Esta microestructura de ferrita y cementita se conoce como perlita, y el nombre
deriva de la apariencia de madreperla bajo el microscopio. Es el microconstituyente
eutectoide que se forma a los 727 C a partir de austenita con 0,77 % peso de carbono.
Es una mezcla bifsica de ferrita y cementita de morfologa laminar. Mecnicamente,
las perlitas tienen propiedades intermedias entre la blanda y dctil ferrita y la dura y
quebradiza cementita. Los aceros hipoeutectoides son aquellos en los que la fase
austentica slida tiene un contenido en carbono inferior a la del eutectoide 0,77 %
peso.
2.11 DUREZA DE LOS MATERIALES
Los ndices de dureza se utilizan principalmente como base de comparacin de
materiales; de sus especificaciones para la manufactura y tratamiento trmico, para el
-
22
CAPITULO II: Marco Teorico
control de calidad y para efectuar correlaciones con otras propiedades de los mismos.
Como tal el ensayo de dureza mide la resistencia de la superficie de un material a la
penetracin por un objeto duro. Se han inventado una diversidad de pruebas de
dureza, pero las de mayor uso comn son los ensayos Rockwell (HR) y Brinell(HB
BHN).
Otros ensayos existentes son el ensayo Vickers (HV) y el Knoop, que son
pruebas de microdureza; producen penetraciones tan pequeas que se requiere de un
microscopio para obtener su medicin.
La dureza se relaciona con la resistencia al desgaste; un material que se utiliza
para fragmentar o para moler mineral debe ser muy duro para asegurarse que no se
desgastar o sufrir abrasin debido a los duros materiales que maneja. Generalmente
se encuentra que los materiales polimricos son excepcionalmente blandos, los
metales son de una dureza intermedia y los cermicos excepcionalmente duros.
(Askeland, 1998)
2.12 ALEACIONES FERROSAS
Se basan en aleaciones de hierro y carbono, que incluyen los aceros al bajo carbono,
los aceros aleados y de herramientas, los aceros inoxidables y los hierros fundidos.
(Askeland, 1998)
2.12.1 Acero
El acero no es el rey de los metales, pero es el ms popular de ellos y es tal su
importancia que normalmente es un ndice de la industrializacin de un pas. Como tal
el acero no es un metal, ms bien es una aleacin entre un metal (hierro) y un
metaloide(carbono), que conserva las caractersticas metlicas del primero, pero con
propiedades notablemente mejoradas gracias a la adicin del segundo y de otros
elementos metlicos y no metlicos. (Askeland, 1998)
2.12.2 Naturaleza qumica y fsica del acero
Acero es un trmino que nombra a una familia muy numerosa de aleaciones metlicas,
teniendo como base la aleacin Hierro-Carbono. El hierro es un metal, relativamente
duro y tenaz, cuyo dimetro atmico es 2,48 mientras que el carbono es un metaloide
de menor dimetro (1,54 ), blando y frgil en la mayora de sus formas alotrpicas
(excepto en la forma de diamante en que su estructura cristalogrfica lo hace el ms
fuerte de los materiales conocidos). Es la diferencia en dimetros atmicos lo que va a
permitir al elemento de tomo ms pequeo difundir a travs de la celda del otro
elemento de mayor dimetro. (Askeland, 1998)
-
23
CAPITULO II: Marco Teorico
2.12.3 Clasificacin de los aceros
El AISI (American Iron and Steel Institute) y el SAE (Society of Automotive Engineers)
tienen sistemas para clasificar los aceros utilizando un nmero de cuatro dgitos o cinco
dgitos. Los dos primeros nmeros se refieren a los principales elementos de aleacin
presentes y los ltimos dos o tres se refieren al porcentaje de carbono. Un acero AISI
1040 es al medio carbono, con 0,40% C. Un acero SAE 10120 es al bajo carbono,
conteniendo 1,20% C. Un acero AISI 4340 es aleado y contiene 0,40% C. (Askeland,
1998)
2.12.3.1 Aceros bajos en carbono
Constituye la mayor parte de todo el acero fabricado. Contienen menos del 0,25 % en
peso de C, no responde al tratamiento trmico para dar martensita ni se pueden
endurecer por acritud. La microestructura consiste en ferrita y perlita. Por tanto, son
relativamente blandos y poco resistentes pero con extraordinaria ductilidad y tenacidad.
Son de fcil mecanizado, soldables y baratos. Se utilizan para fabricar vigas,
carroceras de automviles, y lminas para tuberas, edificios y puentes. Otro grupo de
aceros de bajo contenido en carbono son los de alta resistencia y baja aleacin.
Contienen concentraciones variables de Cr, V, Ni y Mo totalizando 10 % en
peso. Poseen mucha ms resistencia mecnica, que puede aumentar por tratamiento
trmico y mantienen las propiedades de fcil mecanizado. Se emplean en
componentes donde la resistencia mecnica es crtica: puentes, torres, columnas de
soportes de edificios altos, bastidores de camiones y vagones de tren.
2.12.3.2 Aceros medios en carbono
Contienen entre el 0,25 y 0,60 % en peso de C. Estos aceros pueden ser tratados
trmicamente mediante austenizacin, temple y revenido para mejorar las propiedades
mecnicas. La microestructura generalmente es martensita revenida. Las adiciones de
Cr, y Mo facilitan el tratamiento trmico que en su ausencia es difcil y til solo para
secciones de pieza relativamente delgadas. Son ms resistentes que los aceros bajos
en carbono pero menos dctiles y maleables. Se suelen utilizar para fabricar cinceles,
martillos, cigeales, pernos, etc.
2.12.3.3 Aceros altos en carbono
Generalmente contienen entre el 0,60 y 1,4 % en peso de C. Son ms duros y
resistentes (y menos dctiles) que los otros aceros al carbono. Casi siempre se utilizan
con tratamientos de templado y revenido que lo hacen muy resistentes al desgaste y
capaces de adquirir la forma de herramienta de corte. Generalmente contienen Cr, V,
W y Mo, los cuales dan carburos muy duros como Cr23C6, V4C3 y WC. Se utilizan
-
24
CAPITULO II: Marco Teorico
como herramientas de corte, matrices para fabricar herramientas de herrera y
carpintera. Por ejemplo, cuchillos, navajas, hojas de sierra, brocas para cemento, corta
tubos, troqueles, herramientas de torno, muelles e hilos e alta resistencia. (Askeland,
1998)
-
25
CAPITULO III
DESARROLLO DEL TRABAJO
A continuacin se detallar la metodologa aplicada para el cumplimiento de los
objetivos propuestos en el presente trabajo, desde la obtencin del lquido de la
cscara de la nuez del merey hasta la respectiva evaluacin de la velocidad de
corrosin en aceros al carbono en presencia de dixido de carbono (CO2) tal como se
muestra en la figura 3.2. Los experimentos reseados en la siguiente metodologa
fueron realizados en el Laboratorio de Ambiente y Sistemas Dispersos, el Laboratorio
de Corrosin (Departamento de Ingeniera Qumica) y el Laboratorio de Metalurgia
(Departamento de Ingeniera Mecnica) de la Universidad de Oriente (Ncleo
Anzotegui).
3.1 OBTENCION DEL LIQUIDO DE LA CASCARA DE LA NUEZ DEL MEREY
(LCNM) MEDIANTE EL METODO DE EXTRACCION SOXHLET
3.1.1 Preparacin del merey (Anacardium occidentale) seleccionado para ser
sometido al estudio de velocidad de corrosin
Para el cumplimiento de este objetivo, se procedi a la bsqueda del fruto, del cual se
obtuvo una muestra proveniente del estado Bolvar, Municipio Heres, en la localidad de
Vista Hermosa (ver figura 3.1)
Dado que existen mltiples mtodos de obtencin del aceite que contiene la
cscara de la nuez del merey, entre ellos el prensado y el mtodo soxhlet (Garcia,
2004), el uso final que se le dar a la sustancia no est relacionado con la industria
alimenticia, por tanto se propone trabajar con el segundo que emplea un solvente
orgnico, los cuales se pueden apreciar en la tabla 3.1
Figura 3.1 Fotografa del rbol de merey (Anacardium occidentale)
ubicado en el estado Bolvar, Venezuela (Fuente propia)
-
26
CAPITULO III: Desarrollo del proyecto
Caracterizacin fisicoqumica
150 ppm
descarboxilado
150 ppm
natural
Obtencin del LCNM mediante
extraccin con solvente
Descarboxilacin del LCNM
LCNM
Natural
LCNM
descarboxilado
Formulacin del inhibidor: LCNM +
Kerosene + solvente A
Preparacin del medio electrolito:
Solucin salina
Kerosene +
Solvente A
(1:1)
Agua destilada +
Cloruro de sodio
(3,5%p/v)
Seleccin de superficie metlica a
evaluar: acero al carbono AISI 1010
Caracterizacin qumica y
metalogrfica
Caractersticas del
material:
microestructura,
dureza, composicin,
dimensiones, peso,
Pulido de superficie
del material metlico
Construccin del sistema de evaluacin:
Volumen electrolito: 0,1L
Remocin de oxigeno: con nitrgeno
Agente corrosivo: Dixido de carbono
Probeta metlica pulida y pesada
Concentracin LCNM formulado (natural
y descarboxilado) en el medio
ELECTROLITICO
300 ppm
descarboxilado
300 ppm
natural
Exposicin durante 1, 2, 4, 6 y 8 semanas
Limpieza, pesaje y microscopia de las probetas
Determinacin de velocidad de corrosion
Figura 3.2 Diagrama esquemtico de la metodologa aplicada
-
27
CAPITULO III: Desarrollo del proyecto
Tabla 3.1 Puntos de ebullicin de los solventes orgnicos utilizados en la extraccin soxhlet
Solvente Punto de
ebullicin (C)
ter 35
Diclorometano 40
ter de petrleo 35-50
Cloroformo 62
Metanol 65
Etanol benceno 65 Hexano 69
Etanol-tolueno 73
Acetato de etilo 77
Etanol 78
Benceno 80
Ciclohexano 81
cido frmico 101
Dioxano 102
Para este trabajo se utiliz hexano y la extraccin del LCNM se llev a cabo en el Laboratorio de Ambiente y Sistemas Dispersos de la Universidad de Oriente (Ncleo Anzotegui). Inicialmente, se hizo un corte transversal al fruto para remover de la cscara, la nuez que contiene en su i
top related