Universidad Maritima Internacional de Panama

II Cubierta Charlie

Castillo, Jorge 7-708-1307Hurtado, Juan 8-862-358Lumbi, Yadira 4-750-2281

Navarro, Abdiel 8-863-1127Parra, Hamilton RC 19544362Quiróz, Kimberly 8-864-288

Trabajo Final ¨Corrosion¨

Profesor Daniel Comisso

Construccion Naval II

INTRODUCCION

Corrosión es el ataque destructivo de un metal por reacción química o electroquímica con su medio ambiente. Las características fundamentales de este fenómeno es que solo ocurre en presencia de un electrolito ocasionando regiones plenamente identificadas llamadas estas anódicas y catódicas.En el proceso de reducción y oxidación a la simple reacción redox, a toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación. Para que este proceso se realice se necesitan dos elementos fundamentales los cuales son: El agente reductor , El agente oxidante También podemos observar la reacción de oxido-reducción que no es más que la cantidad energía potencial de los electrones de acuerdo a la distancia del núcleo y de la atracción ejercida por el núcleo sobre ellos. Otro tema importante a tratar son los tipos de corrosiones en los cuales Se clasifican de acuerdo a la apariencia del metal corroído.

REDUCCION & OXIDACION

Se denomina reacción de reducción-oxidación, de óxido-reducción o, simplemente, reacción redox, a toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación.

Para que exista una reacción de reducción-oxidación, en el sistema debe haber un elemento que ceda electrones, y otro que los acepte:• El agente reductor es aquel elemento químico que suministra electrones de su

estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir, siendo oxidado.

• El agente oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía, es decir, siendo reducido.

Cuando un elemento químico reductor cede electrones al medio, se convierte en un elemento oxidado, y la relación que guarda con su precursor queda establecida mediante lo que se llama un “par redox”. Análogamente, se dice que, cuando un elemento químico capta electrones del medio, este se convierte en un elemento reducido, e igualmente forma un par redox con su precursor oxidado.

La oxidación es una reacción química muy poderosa donde un elemento cede electrones, y por lo tanto aumenta su estado de oxidación. Se debe tener en cuenta que en realidad una oxidación o una reducción es un proceso por el cual cambia el estado de oxidación de un compuesto.

Este cambio no significa necesariamente un intercambio de electrones. Suponer esto -que es un error común- implica que todos los compuestos formados mediante un proceso redox son iónicos, puesto que es en éstos compuestos donde sí se da un enlace iónico, producto de la transferencia de electrones.

Por ejemplo, en la reacción de formación del cloruro de hidrógeno a partir de los gases dihidrógeno y dicloruro, se da un proceso redox y sin embargo se forma un compuesto covalente.

OXIDACION

REDOX

Estas dos reacciones siempre se dan juntas, es decir, cuando una sustancia se oxida, siempre es por la acción de otra que se reduce. Una cede electrones y la otra los acepta. Por esta razón, se prefiere el término general de reacciones redox.La propia vida es un fenómeno redox. El oxígeno es el mejor oxidante que existe debido a que la molécula es poco reactiva (por su doble enlace) y sin embargo es muy electronegativo, casi como el flúor.

REDUCCION

En química, reducción es el proceso electroquímico por el cual un átomo o ion gana electrones. Implica la disminución de su estado de oxidación. Este proceso es contrario al de oxidación.Cuando un ion o un átomo se reducen presenta estas características:Gana electrones.Actúa como agente oxidante.Es reducido por un agente reductor.Disminuye su estado o número de oxidación.

REACCIONES DE OXIDO REDUCCION

Los electrones poseen diferentes cantidades de energía potencial dependiendo de su distancia al núcleo del átomo y de la atracción ejercida por el núcleo sobre ellos. Un ingreso de energía lanzará a un electrón a un nivel energético más alto, pero si no se añade energía, el electrón permanecerá en el nivel energético más bajo que encuentre disponible.

Las reacciones químicas son, transformaciones de energía en virtud de las cuales la energía almacenada en los enlaces químicos se transfiere a otros enlaces químicos recién formados. En estas transferencias, los electrones se desplazan de un nivel de energía a otro. En muchas reacciones, los electrones pasan de un átomo o molécula a otro, son de gran importancia en los sistemas vivos, y se conocen como reacciones de oxido-reducción -o redox-. La pérdida de un electrón se denomina oxidación y el átomo o molécula que pierde el electrón se dice que se ha oxidado. La razón de que la pérdida de electrones se conozca como oxidación es que el oxígeno, que atrae muy fuertemente a los electrones, es el que por lo general actúa como aceptor de electrones.

La reducción es, por el contrario, la ganancia de un electrón. La oxidación y la reducción siempre ocurren simultáneamente, porque el electrón que pierde el átomo oxidado es aceptado por otro átomo que se reduce en el proceso. En las reacciones de oxidación-reducción se produce un movimiento de electrones de un átomo a otro. Un átomo o molécula que pierde electrones se oxida; el que los gana se reduce.Ejemplos de reacciones:La oxidación del sodio y la reducción del cloro.Otra reacción de oxidación-reducción; oxidación parcial del metano (CH4).

En algunas reacciones de oxidación-reducción, como la oxidación del sodio y la reducción del cloro, se transfiere únicamente un electrón de un átomo a otro. Estas simples reacciones son típicas de los elementos o de las moléculas inorgánicas.En otras reacciones de oxidación-reducción, como esta oxidación parcial del metano (CH4), electrones y protones van juntos, estas son reacciones orgánicas. En estas reacciones la oxidación es la pérdida de átomos de hidrógeno y la reducción es la ganancia de átomos de hidrógeno. Cuando un átomo de oxígeno gana dos átomos de hidrógeno, como se muestra en la figura, evidentemente el producto es una molécula de agua.

En un comienzo el concepto se definía como oxidación al proceso por el cuál una sustancia se combinaba con el oxígeno.Asimismo se llamó reducción al proceso mediante el cual una sustancia eliminaba oxígeno.

Pronto se comprendió que oxidación y reducción son dos procesos que ocurren simultáneamente, dado que el o los electrones perdidos por un átomo eran ganados por otro.Esto permitió considerar situación es en las cuales, incluso, no intervenía el OxígenoSe estableció así, que:Oxidación: proceso por el cuál un átomo pierde electronesReducción: proceso por el cuál un átomo gana electrones

ACEROComúnmente se denomina acero a una aleación  de Hierro (Fe) y Carbono (C), donde el carbono no supera el 2,1% de la composición de la aleación, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%.

Porcentajes mayores que el 2,0% de Carbono dan lugar a las fundiciones, que, a diferencia de los aceros, son quebradizas y no se pueden forjar, sino que se moldean.La forja, es un proceso de deformación plástica que puede realizarse en caliente o en frío y en el que la deformación del material se produce por la aplicación de presión.El moldeado, en cambio, es un proceso en el cuál el metal, previamente fundido se vierte en un recipiente llamado matriz.

El acero inoxidable contiene un 10% de Cromo (Cr), lo que lo hace  es resistente a la corrosión.La corrosión es una reacción química (oxido reducción) en la que intervienen 3 factores: la pieza manufacturada, el ambiente y el agua, o por medio de una reacción electroquímica.Los factores más conocidos son las alteraciones químicas de los metales a causa del aire, como la herrumbre del hierro y el acero o la formación de pátina verde en el cobre y sus aleaciones (bronce, latón).

Sin embargo, la corrosión es un fenómeno mucho más amplio que afecta a todos los materiales (metales, cerámicas, polímeros, etc.) y todos los ambientes (medios acuosos, atmósfera, alta temperatura, etc.).Es un problema industrial importante, pues puede causar accidentes (ruptura de una pieza) y, además, representa un costo importante, ya que se calcula que cada pocos segundos se disuelven 5 toneladas de acero en el mundo, procedentes de unos cuantos nanómetros o picómetros, invisibles en cada pieza pero que, multiplicados por la cantidad de acero que existe en el mundo, constituyen una cantidad importante.La corrosión es un campo de las ciencias de materiales que invoca a la vez nociones de química y de física (físico-química). 

Lo que provoca la corrosión es un flujo eléctrico masivo generado por las diferencias químicas entre las piezas implicadas. La corrosión es un fenómeno electroquímico. Una corriente de electrones se establece cuando existe una diferencia de potenciales entre un punto y otro. Cuando desde una especie química se ceden y migran electrones hacia otra especie, se dice que la especie que los emite se comporta como un ánodo y se verifica la oxidación, y aquella que los recibe se comporta como un cátodo y en ella se verifica la reducción.

Para que esto ocurra entre las especies, debe existir un diferencial electroquímico. Si separamos una especie y su semi reacción, se le denominará semi par electroquímico; si juntamos ambos semi pares, se formará un par electroquímico. Cada semi par está asociado a un potencial de reducción (antiguamente se manejaba el concepto de potencial de oxidación). Aquel metal o especie química que exhiba un potencial de reducción más positivo procederá como una reducción y, viceversa, aquél que exhiba un potencial de reducción más negativo procederá como una oxidación.

La manera de corrosión de los metales es un fenómeno natural que ocurre debido a la inestabilidad termodinámica de la mayoría de los metales. En efecto, salvo raras excepciones (el oro, el hierro de origen meteorítico), los metales están presentes en la Tierra en forma de óxidos, en los minerales (como la bauxita si es aluminio o la hematita si es hierro). Desde la prehistoria, toda la metalurgia ha consistido en reducir los óxidos en bajos hornos, luego en altos hornos, para fabricar el metal. La corrosión, de hecho, es el regreso del metal a su estado natural, el óxido.

A menudo se habla del acero inoxidable:• este tipo de acero contiene elementos de aleación (cromo) en 11% como mínimo lo

cual le permite ser inoxidable al estar expuesto al oxígeno, además de ser un estabilizador de la ferrita.

• el cromo hace que se contraiga la región de la austenita y en su lugar la región de la ferrita disminuye su tamaño.

TIPOS DE CORROSION

Existen muchos mecanismos por los cuales se verifica la corrosión, que tal como se ha explicado anteriormente es fundamentalmente un proceso electroquímico.Corrosión químicaEn la corrosión química un material se disuelve en un medio corrosivo líquido y este se seguirá disolviendo hasta que se consuma totalmente o se sature el líquido.Las aleaciones base cobre desarrollan una barniz verde a causa de la formación de carbonato e hidróxidos de cobre, esta es la razón por la cual la Estatua de la Libertad se ve con ese color verduzco.Ataque por metal líquidoLos metales líquidos atacan a los sólidos en sus puntos más altos de energía como los límites de granos lo cual a la larga generará varias grietas.Lixiviación selectivaConsiste en separar sólidos de una aleación. La corrosión grafítica del hierro fundido gris ocurre cuando el hierro se diluye selectivamente en agua o la tierra y desprende cascarillas de grafito y un producto de la corrosión, lo cual causa fugas o fallas en la tubería.

Disolución y oxidación de los materiales cerámicosPueden ser disueltos los materiales cerámicos refractarios que se utilizan para contener el metal fundido durante la fusión y el refinado por las escorias provocadas sobre la superficie del metal.Ataque químico a los polímeros• Los plásticos son considerados resistentes a la corrosión, por ejemplo el 

teflón y el vitón son algunos de los materiales más resistentes, estos resisten muchos ácidos, bases y líquidos orgánicos pero existen algunos solventes agresivos a los termoplásticos, es decir las moléculas del solvente más pequeñas separan las cadenas de los plásticos provocando hinchazón que ocasiona grietas.

CORROSION ELECTROQUIMICA

Celdas de composiciónSe presentan cuando dos metales o aleaciones, tal es el caso de cobre y hierro forma una celda electrolítica. Con el efecto de polarización de los elementos aleados y las concentraciones del electrolito las series fem quizá no nos digan qué región se corroerá y cual quedara protegida.

Celdas de esfuerzoLa corrosión por esfuerzo se presenta por acción galvaniza pero puede suceder por la filtración de impurezas en el extremo de una grieta existente. La falla se presenta como resultado de la corrosión y de un esfuerzo aplicado, a mayores esfuerzos el tiempo necesario para la falla se reduce.

Corrosión por oxígenoEste tipo de corrosión ocurre generalmente en superficies expuestas al oxígeno diatómico disuelto en agua o al aire, se ve favorecido por altas temperaturas y presión elevada ( ejemplo: calderas de vapor). La corrosión en las máquinas térmicas (calderas de vapor) representa una constante pérdida de rendimiento y vida útil de la instalación.

Corrosión microbiológicaEs uno de los tipos de corrosión electroquímica. Algunos microorganismos son capaces de causar corrosión en las superficies metálicas sumergidas. Se han identificado algunas especies hidrógeno-dependientes que usan el hidrógeno disuelto del agua en sus procesos metabólicos provocando una diferencia de potencial del medio circundante. Su acción está asociada al pitting (picado) del oxígeno o la presencia de ácido sulfhídrico en el medio. En este caso se clasifican las ferro bacterias.

Corrosión por presiones parciales de oxígenoEl oxígeno presente en una tubería por ejemplo, está expuesto a diferentes presiones parciales del mismo. Es decir una superficie es más aireada que otra próxima a ella y

se forma una pila. El área sujeta a menor aireación (menor presión parcial) actúa como ánodo y la que tiene mayor presencia de oxígeno (mayor presión) actúa como un

cátodo y se establece la migración de electrones, formándose óxido en una y reduciéndose en la otra parte de la pila. Este tipo de corrosión es común en superficies

muy irregulares donde se producen obturaciones de oxígeno.

Corrosión galvánicaEs la más común de todas y se establece cuando dos metales distintos entre sí actúan

como ánodo uno de ellos y el otro como cátodo. Aquel que tenga el potencial de reducción más negativo procederá como una oxidación y viceversa aquel metal o

especie química que exhiba un potencial de reducción más positivo procederá como una reducción. Este par de metales constituye la llamada pila galvánica. En donde la especie que se oxida (ánodo) cede sus electrones y la especie que se reduce (cátodo)

acepta los electrones.

Corrosión por heterogeneidad del materialSe produce en aleaciones metálicas, por imperfecciones en la aleación.

Corrosión por aireación superficialTambién llamado Efecto Evans. Se produce en superficies planas, en sitios húmedos y con suciedad. El depósito de suciedad provoca en presencia de humedad la existencia

de un entorno más electronegativamente cargado.

CONCLUSION

Al concluir este trabajo pudimos conocer y aprender un poco más sobre lo referente a corrosión en el cual Este proceso  debe ser visto como un hecho que pone en evidencia el proceso natural de que los metales vuelven a su condición primitiva y que ello conlleva al deterioro del mismo. No obstante es este proceso el que provoca la investigación y el planteamiento de fórmulas que permitan alargar la vida útil de los materiales sometidos a este proceso.Una de las complejidades que podemos encontrar en la corrosión, la variadas formas que se puede presentar al momento de atacar y su clasificación la podemos determinar según la naturaleza del medio corrosivo Se pueden establecer variados criterios para clasificar los diferentes modos de corrosión que se presentan.