cc3a1lculo de la velocidad de corrosic3b3n

8/15/2019 Cc3a1lculo de La Velocidad de Corrosic3b3n

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Método de protección catódica para controlar lacorrosión galvánica

TAREA

COMPLEJA 2

Practica de corrosión

CIENCIA DE LOS


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UNIVERSIDAD

VERACRUZANA

MÉTODO DE PROTECCIÓN CATÓDICA PARA CONTROLAR LA

CORROSIÓN GALVÁNICA.

Fabre Cruz Giovanni Enrique, Juárez García Cesar, Palma Constantino Emilio, Gálvez

Morales Josué Efraín, Zapata Mota on!"

Faculta# #e $n%eniería Mecánica Eléctrica, &niversi#a# 'eracruzana,

Circuito (r" Gonzalo )%uirre *eltrán +-, Zona &niversitaria, .alapa, 'er", Mé/ico"

$-+0&C10 (E2 C&0+1

(0" )-(0E+ 21PEZ 'E2)+3&EZ

INTRODUCCION

El siguiente trabajo presenta los resultados del proceso de

protección a la corrosión. Se presenta el proceso de proteccióncatódica a través del ánodo de sacrificio.

Con el apoyo de manuales especializados en dicos temas sepresenta una recopilación de información para generar unainvestigación más amplia sobre los temas citados anteriormente.

!s" mismo se estudiaran subtemas relacionados a la corrosión. Por ejemplo los diferentes tipos de corrosión# clasificación de los

procesos de corrosión# técnicas y ensayos de protección# etc.


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Marco teórico.

Corrosión

Se entiende por corrosión la interacción de un metal con el medio$ue lo rodea# produciendo el consiguiente deterioro en suspropiedades tanto f"sicas como $u"micas. %as caracter"sticasfundamentales de este fenómeno# es $ue sólo ocurre en presenciade un electrólito# ocasionando regiones plenamente identificadas#

llamadas estas anódicas y catódicas& una reacción de o'idación esuna reacción anódica# en la cual los electrones son liberadosdirigiéndose a otras regiones catódicas. En la región anódica seproducirá la disolución del metal (corrosión) y# consecuentementeen la región catódica la inmunidad del metal.

Tipos de Corrosión

Se clasifican de acuerdo a la apariencia del metal corro"do# dentrode las más comunes están&

*Corrosión uniforme& +onde la corrosión $u"mica o electro$u"micaact,a uniformemente sobre toda la superficie del metal

*Corrosión galvánica& -curre cuando metales diferentes seencuentran en contacto# ambos metales poseen potencialeseléctricos diferentes lo cual favorece la aparición de un metal comoánodo y otro como cátodo# a mayor diferencia de potencial elmaterial con mas activo será el ánodo.

*Corrosión por picaduras& !$u" se producen oyos o agujeros por

agentes $u"micos.

*Corrosión intergranular& Es la $ue se encuentra localizada en losl"mites de grano# esto origina pérdidas en la resistencia $uedesintegran los bordes de los granos.

*Corrosión por esfuerzo& Se refiere a las tensiones internas luego deuna deformación en frio.


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Clasificación de los procesos de corrosión

%a corrosión se puede clasificar seg,n su morfolog"a o seg,n elmedio en $ue se desarrolla es decir.

Clasificación según la forma

Cuando se $uiere evaluar los daos producidos por lacorrosión resulta muy conveniente la clasificación seg,n la forma.

a) Corrosión uniforme& El ata$ue se e'tiende en forma omogéneasobre toda la superficie metálica y la penetración media es igual entodos los puntos. Esta es la forma más benigna de corrosión puespermite calcular fácilmente la vida ,til de los materiales corro"dos.

b) Corrosión en placas& /ncluye los casos intermedios entrecorrosión uniforme y corrosión localizada. El ata$ue se e'tiendemás en algunas zonas# pero se presenta a,n como un ata$uegeneral.

c) Corrosión por picado& +urante el picado# el ata$ue se localiza enpuntos aislados de superficies metálicas pasivas# propagándoseacia el interior del metal en forma de canales cil"ndricos. Este tipode ata$ue# as" como el intergranular y el fisurante# son las formasmás peligrosas bajo las cuales se puede presentar la corrosión.

d) Corrosión intergranular& Se presenta como una franja estreca deata$ue $ue se propaga a lo largo de los l"mites de grano.


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Circuito eléctrico de la corrosión.

En conjunto con la fuente de voltaje debe e'istir un circuito

completo0 este consiste en dos partes&1 2nodo.

Es a$uella porción de la superficie del metal $ue se estácorroyendo. Es el lugar donde el metal se disuelve y pasa a lasolución0 al momento de ocurrir esto es por$ue los átomosmetálicos pierden electrones y pasan a la solución como iones. %osátomos contienen la misma cantidad de protones y electrones y alocurrir una pérdida de electrones ocurre un e'ceso de carga

positiva lo $ue resulta un ión positivo.1 Cátodo.

Es la cantidad de superficie metálica $ue no se disuelve y es el sitiode otra reacción $u"mica necesaria para $ue ocurra el proceso decorrosión. %os electrones $ue se liberan al dividir el metal en elánodo viajan asta la zona catódica en donde se consumen por lareacción de un agente o'idante presente en el agua. El consumo deelectrones se llama reacción de reducción.

1 Electrolito.

Para $ue se complete el circuito eléctrico la superficie metálica#tanto como el cátodo como el ánodo# deben estar cubiertas por unasolución conductora de electricidad# es decir# de electrolito. Elelectrolito conduce la corriente del ánodo al cátodo y luego vuelve alánodo a través del metal# completando el circuito.

%a combinación de estos tres componentes es conocido como

celdas de corrosión.

Composición del electrolito.

E'isten dos aspectos por los cuales la composición del electrolitoafecta la corrosión0 primero afecta la conductibilidad y segundo elpotencial de corrosión básico del sistema# este ,ltimo se relacionapor la presencia o no de agentes o'idantes en la solución los cualesson importantes para construir la parte catódica de la celda de

corrosión.


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!fortunadamente tenemos dos agentes o'idante en la mayor"a delos problemas# ellos son el ión idrógeno y el ó'ido molecular. %asmedidas para combatir la corrosión dependen del sistema $ueparticipe en la celda# por lo tanto lo primero $ue se debe acer es

definir las reacciones catódicas $ue participan.Conductividad.

Como ya se a dico anteriormente la superficie metálica debeestar cubierta de una solución eléctricamente conductora paraconducir corriente eléctrica desde el ánodo al cátodo en la celda decorrosión0 entre mejor conductor sea el electrolito más fácil va a fluir la corriente y ocurrirá mayor corrosión. En el caso de electrolitospoco conductores e'iste una gran resistencia al flujo de corriente

minimizándose la reacción de disolución. Es importante recalcar $ue la cantidad de metal $ue se disuelve es directamenteproporcional a la cantidad de corriente $ue fluye entre el ánodo y elcátodo.

!.

%a velocidad de corrosión del acero aumenta a medida $uedisminuye el p# el cual al ser muy altos suele ser muy corrosivo. %avelocidad de corrosión con el p está influenciada por la

composición del electrolito. !l aumentar la concentración del ión idrógeno es más ácida lasolución y es menor el valor de p. %a magnitud de p nos indica laintensidad de acidez o alcalinidad del medio. Esta magnitud seindica por medio de una escala la cual la n,mero siete indica $ue lasolución con p es neutra0 los numerosa menores de siete indican$ue es ácida y los mayores alcalinidad.

rotección contra la corrosión

+entro de las medidas utilizadas industrialmente para combatir lacorrosión están las siguientes&

* 3so de materiales de gran pureza.* Presencia de elementos de adición en aleaciones# ejemplo

aceros ino'idables.* 4ratamientos térmicos especiales para omogeneizar

soluciones sólidas# como el alivio de tensiones.


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* /nibidores $ue se adicionan a soluciones corrosivas paradisminuir sus efectos# ejemplo los anticongelantes usados enradiadores de los automóviles.

* 5ecubrimiento superficial& pinturas# capaz de ó'ido#

recubrimientos metálicos* Protección catódica.

"nsa#os de corrosión.

Se define como ensayo de corrosión a la realización dee'perimentos de laboratorio# tales $ue permitan simular ambientescorrosivos e'tremos# con el fin de establecer estimaciones $uepermitan determinar la resistencia de los materiales bajo dicascondiciones.

Tipos de ensa#os de corrosión.

El ensayo de corrosión suele ser de dos tipos&

6* Pruebas de campo7* Estudios de laboratorio.

rue$as de campo.

Se disponen de tres métodos log"sticamente similares&

*4estigos de corrosión& están fabricados con el mismo materialde la estructura o con otro material.

*Sondas de resistencia& opera con el principio de $ue cuandoun alambre delgado o lámina se corroe# su resistencia eléctricaaumenta debido a una disminución del área de la seccióntransversal.

*Polarización l"nea& ace uso del eco $ue la velocidad decorrosión es inversamente proporcional a la densidad de corriente

de polarización.

-tros ensayos de planta son los detectores de espesor capaces de mador el metal $ue $ueda en los tubos corro"dos. Estosnormalmente utilizan transductores ultrasónicos disponibles en elmercado.

rue$as de la$oratorio.

*Pruebas de corrosión por niebla salina% consiste en la

atomización a temperatura controlada de una disolución de diversas


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sales en agua# de las cuales el C/87 es el más representativo aefectos electrol"ticos.

*Prueba de corrosión por atmosfera urbana& consiste ensimula la contaminación ambiental e'istente en los n,cleosurbanos# el cual en presencia del o'"geno del aire pasa a S-9# $uea su vez en presencia de umedad se ioniza produciendo el ionsulf,rico responsable de la corrosión.

*Prueba de corrosión industrial& es semejante a la atmosferaurbana si bien podemos encontrar la presencia de otro tipo devapores ácidos derivados del 87# Cl# etc.# los cuales configuran ladenominada niebla acida.

Clasificación general.

%os ensayos de corrosión se establecen con el fin de obtener resultados cualitativos y:o cuantitativos# y se pueden clasificar# deforma general# en cinco tipos&

6*Ensayos de rutina# para comprobar el logro de undeterminado estándar de calidad del metal o del medio corrosivo.

7*Ensayos de comparación de diferentes metales# con elobjetivo de seleccionar el más apropiado para un determinado fin# o

bien evaluar un metal nuevo# comparándolo con otro cuyocomportamiento en servicio sea ya conocido.

9*Estimación de la vida e un metal en condiciones de serviciodadas. Para este fin se re$uiere# generalmente# la calibración delensayo en relación del comportamiento durante la utilización# o lainclusión de ciertas muestras de control cuyo comportamiento ya seconoce.

;*+eterminación de los diferentes tipos de medio ambiente y

condiciones en las cuales usarse satisfactoriamente un determinadometal.


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forma aceptable de la velocidad de corrosión por ejemplo# pulgadaspor ano o# gramos por pulgada cuadrada.

Sondas de resistencia.

%as sondas de resistencia dan medidas continuas de la resistencia#las cuales pueden convertirse a la velocidad de corrosión a travésde un cálculo.

Polarización lineal.

Entre dos muestras metálicas se un voltaje $ue var"a linealmentesobre un intervalo pe$ueo# normalmente =:* 6>m? y una curvapotencial*corriente se diferencia y se visualmente en un panelmedidor.

8iebla salina.

%os ensayos de corrosión por niebla salina se rigen por una e'tensavariedad de normas internacionales# entre las $ue cabe destacarlanorma !S4M @*66A la cual es el punto de partida de todas lasdemás. Se denomina de niebla salina por$ue en su interior seatomiza una solución salina de Cl8a en agua# a temperaturacontrolada en una proporción apro'imada de 9< gr:l# $ue es laconcentración media e'istente en el agua del mar $ue rodea la

tierra. !tmosfera urbana.

%os ensayos de atmosfera urbana# también denominados deensayos Besternic# se realizan en cámaras de pruebas delaboratorio# seg,n normas +/8 .>6# /S- 9796# !S4M DA# y suse$uivalentes. En la cual se produce una condición climática deumedad saturada con condensación a temperatura controladadosificando cantidades normalizadas de gas sulfuroso.

Corrosión industrial.

Se rige por los mismos parámetros y normas $ue las mencionadaspara la atmosfera urbana# si bien podemos encontrar la presenciade otro tipo de vapores ácidos derivados del nitrógeno y el cloro#tales como los gases nitrosos# clor"dricos# los cuales configuran ladenominada niebla acida.

Corrosión en refractarios.

Este trabajo consiste en la simulación de un ensayo de corrosióncon un bao fundido estático de arrabio con el ;.


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resultados obtenidos de dico estudio consta la idoneidad delensayo propuesto como ensayo de laboratorio# ya $ue en tiemposmuy cortos conseguimos obtener niveles de corrosión muy grandesy además de trabajar con varias probetas a la vez se puede

comparar los resultados de forma rápida.&elocidad de corrosión.

%a corrosión es un fenómeno en $ue interviene en la reacciónanódica y una catódica en el momento en $ue se produce lacorrosión la velocidad de o'idación anódica a de ser igual a lavelocidad de la reducción catódica. Por lo tanto la intersección delas curvas de polarización anódica y catódica nos dará el potencialde corrosión y la densidad de corriente# $ue será proporcional a la

velocidad de corrosión.Técnicas para la o$tención de la velocidad de corrosión.

Técnica por pérdida de peso.

El método utilizado tradicionalmente# es el de medida de la pérdidade peso. Como su nombre indica# este método consiste endeterminar la pérdida de peso $ue a e'perimentado endeterminado metal o aleación en contacto con un medio corrosivo.

Método gravimétrico

Para determinar la velocidad de corrosión por este método ay $uesometer al material en estudio a un ata$ue del agente corrosivodurante un periodo de tiempo bastante largo.

3na vez finalizado el ata$ue se determina el cambio de peso $ue elmaterial e'perimenta con el fin de obtener la velocidad de corrosiónen m.d.d. es decir miligramos de material perdido por d"atranscurrido y dm7 de área de material e'puesto.


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+ónde&

?F velocidad de corrosión.

miF masa inicial

mfF masa final.

pF la densidad del material.

!F área de e'posición.

tF tiempo de e'posición.Técnica de polari'ación lineal.

Esta técnica electro$u"mica da las velocidades de corrosión en untiempo apro'imado de minuto# sin ampliamente para monitorear lacorrosión en plantas de procesos. Se dispone de instrumentoscomerciales# algunos de los cuales dan una lectura directa de lavelocidad de corrosión en mil:ano o unidades similares.

Curvas de polarización lineal&

Técnica galv(nica.

%a técnica de monitoreo galvánico también conocida como latécnica de amper"metro de resistencia cero o G5! es de otratécnica electro$u"mica de médico. Con las probetas G5!# dos


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electrodos de diferentes aleaciones o metales son e'puestos alfluido del proceso.

Cuando son inmersas en la solución# un voltaje natural o diferencial

de potencial se presentara entre los electrodos. %a corrientegenerada por este diferencial de potencial reflejada la tasa decorrosión $ue está ocurriendo en los electros más activo del par.

rue$a de corrosión.

8os enfocaremos a la corrosión galvánica.

%a corrosión galvánica es un proceso electro$u"mico en el $ueun metal se corroe preferentemente cuando está en contactoeléctrico con un tipo diferente de metal (más noble) y ambosmetales se encuentran inmersos en un electrolito o medio ,medo.Por el contrario# una reacción galvánica se aprovecaen bater"as y pilas para generar una corriente eléctrica decierto voltaje. 3n ejemplo com,n es la pila de carbono*zinc dondeel zinc se corroe preferentemente para producir una corriente.%a bater"a de limón es otro ejemplo sencillo de cómo los metales

diferentes reaccionan para producir una corriente eléctrica.Cuando dos o más diferentes tipos de metal entran en contacto enpresencia de un electrolito# se forma una celda galvánica por$uemetales diferentes tienen diferentes potenciales de electrodo o dereducción. El electrolito suministra el medio $ue ace posible lamigración de iones por lo cual los iones metálicos en disoluciónpueden moverse desde el ánodo al cátodo. Esto lleva a la corrosióndel metal anódico (el $ue tienen menor potencial de reducción) másrápidamente $ue de otro modo0 a la vez# la corrosión del metal

catódico (el $ue tiene mayor potencial de reducción) se retrasaasta el punto de detenerse. %a presencia de electrolitos y uncamino conductor entre los dos metales puede causar una corrosiónen un metal $ue# de forma aislada# no se abr"a o'idado.

En nuestro e'perimento se colocó en una solución de agua saladauna lámina de Ginc y una placa de acero# conectándolas entre s"

mediante cables los cuales se conectan a una pila $ue lessuministrara una corriente directa de 6.< ?

http://es.wikipedia.org/wiki/Electroqu%C3%ADmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Corrosi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Metal_noblehttp://es.wikipedia.org/wiki/Electrolitohttp://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_(electricidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Pila_galv%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltajehttp://es.wikipedia.org/wiki/Pila_de_carbono-zinchttp://es.wikipedia.org/wiki/Zinchttp://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_de_lim%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Celda_galv%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_de_reducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ionhttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81nodohttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1todohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Corrosi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Metal_noblehttp://es.wikipedia.org/wiki/Electrolitohttp://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_(electricidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Pila_galv%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltajehttp://es.wikipedia.org/wiki/Pila_de_carbono-zinchttp://es.wikipedia.org/wiki/Zinchttp://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_de_lim%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Celda_galv%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_de_reducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ionhttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81nodohttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1todohttp://es.wikipedia.org/wiki/Electroqu%C3%ADmica


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Ejemplificando el e'perimento realizado se muestra el siguientediagrama.

Práctica de protección decorrosión atreves de la Tcnica!alvánica

El siguiente e'perimento muestra el proceso de proteccióngalvánica para controlar la corrosión en el acero# convirtiendo lasuperficie metálica en el cátodo de una celda electro$u"mica.


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En la parte de abajo mostramos la parte de la lámina deGinc $ue no se e'puso al fluido y la lámina de ierro

antes de la o'idación# respectivamente.

+espués de a ver transcurrido ; semanas se muestra lacorrosión $ue presentaron los materiales.

HierroGinc

HierroGinc


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4eniendo eso calculamos la velocidad de corrosión delas dos placas por medio de la técnica de gravimetr"autilizando la sig. Iormula&

V =

mi−mf

pAt

ara la l(mina de )inc. ara la placa de *ierro

MiF .6>A'6>J mgr miF6A.6>>K'6>J mgr mfF6A.KLmgPF .A69 mgr. :mm pF.AAmgr:mm

!F9L>>mmJ !F69>>mmJ

4F.>9 aos 4F>.9 aos

!plicando la fórmula para los dos materiales obtenemos&

Para la lámina de zinc

V =0.046286mm /año

Para la placa de ierro

V =−5.4170 x104mm /año

En este e'perimento se muestra $ue la perdida de material en laplaca de Ginc y la ganancia de material en la de ierro es por$ue lacorrosión se obtuvo de forma $ue mientras el Ginc pierde electronesel ierro la gana.

!ctualmente# ánodo galvánico o ánodo de sacrificio se realiza endiversas formas con aleación de zinc# magnesio y aluminio.El potencial electro$u"mico# la capacidad actual# y la tasa deconsumo de estas aleaciones son superiores para el aluminio $ue

para el ierro.

http://es.wikipedia.org/wiki/Aleaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_electroqu%C3%ADmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aleaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnesiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_electroqu%C3%ADmico


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